纖維束，纖維球**纖維束濾池在中小型污水處
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**纖維束過(guò)濾技術(shù)是一種結(jié)構(gòu)先進(jìn)、性能優(yōu)良的重力式過(guò)濾技術(shù)，適用于中、小型給水及污水深度處理系統(tǒng)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)廢水和生活污水的深度過(guò)濾處理單元，是石英砂等顆粒狀濾料濾池的更新?lián)Q代工藝。纖維束濾池在城市污水處理廠(chǎng)從一級(jí)B到一級(jí)A達(dá)標(biāo)處理的工藝中，運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)良好，并有一定的抗沖擊負(fù)荷能力。纖維束濾池的濾速大約是砂濾的2-3倍，在污水廠(chǎng)達(dá)標(biāo)排放政策法規(guī)要求和基于對(duì)環(huán)境保護(hù)的宗旨下，在城市用地緊張的實(shí)際情況中，相對(duì)其它濾池有比較大的優(yōu)勢(shì)[1]。 本文以雄縣污水處理廠(chǎng)為例，對(duì)該過(guò)濾技術(shù)進(jìn)行了深入探討，為其今后工程應(yīng)用提供了可推廣和借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
保定市雄縣污水處理廠(chǎng)于2009年9月底投入運(yùn)行，近期設(shè)計(jì)規(guī)模為2×104m3/d，占地面積23畝。污水廠(chǎng)采用UNITANK處理工藝，污水先進(jìn)入粗格柵間，在此攔截污水中較大雜質(zhì)，再由污水泵提升，經(jīng)過(guò)細(xì)格柵及旋流沉砂池去除水中細(xì)小雜質(zhì)和砂粒，然后進(jìn)入U(xiǎn)NITANK生物反應(yīng)池進(jìn)行生化處理，二級(jí)處理出水再由二級(jí)提升泵站提升至深度處理系統(tǒng)——**纖維束濾池，進(jìn)一步去除BOD5、CODCr、氮、磷等污染物，過(guò)濾后的出水經(jīng)過(guò)二氧化氯消毒后排入大清河。
1 設(shè)計(jì)進(jìn)水、出水水質(zhì)
根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)的要求，當(dāng)污水處理廠(chǎng)出水排入稀釋能力較弱的水體時(shí)，污水處理廠(chǎng)出水要求達(dá)到一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)[2]。
雄縣污水處理廠(chǎng)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。
表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水、出水水質(zhì)
| 項(xiàng)目 |
進(jìn)水 |
出水 |
| BOD5 (mg/L) |
200 |
10 |
| CODCr (mg/L) |
380 |
50 |
| SS (mg/L) |
200 |
10 |
| NH3-N (mg/L) |
30 |
5（8） |
| TN (mg/L) |
45 |
15 |
| TP (mg/L) |
3 |
0.5 |
| |
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|
注：括號(hào)內(nèi)為水溫≤ 12℃時(shí)控制指標(biāo)。
2 深度處理單元工藝流程及纖維束濾池工藝簡(jiǎn)圖
該工程是亞洲開(kāi)發(fā)銀行貸款項(xiàng)目，河北省保定市白洋淀流域生態(tài)系統(tǒng)綜合管理與環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目，考慮到工程投資和可用場(chǎng)地面積有限，且出水水質(zhì)要求嚴(yán)格等因素，決定選擇具有截污容量大，過(guò)濾精度高、占地面積小[3]、投資省、運(yùn)行成本低、出水效果好等特點(diǎn)的重力式纖維束濾池。圖1所示為該污水處理廠(chǎng)以**纖維束濾池為核心的深度處理單元工藝流程。
UNITANK池出水 PAC ClO2 排入大清河
圖1 深度處理單元工藝流程
深度處理系統(tǒng)設(shè)置于二級(jí)污水處理系統(tǒng)（UNITANK工藝）之后，主要去除水中的懸浮物，結(jié)合混凝藥劑（PAC）投加，可進(jìn)一步去除SS、CODCr、BOD5、總磷、總氮等污染物。
**纖維束濾池工藝簡(jiǎn)圖如圖2所示。
圖2 GXKT型**纖維束濾池工藝簡(jiǎn)圖
3 **纖維束濾池結(jié)構(gòu)組成及工作原理
**纖維束濾池由池體、濾料、濾板、布水系統(tǒng)、布?xì)庀到y(tǒng)、濾料密度調(diào)節(jié)裝置、管道、閥門(mén)、反洗水泵、反洗風(fēng)機(jī)、電氣控制系統(tǒng)等組成。采用一種新型的纖維束軟填料作為濾元，其濾料直徑可達(dá)幾十微米甚至幾微米，屬微米級(jí)過(guò)濾技術(shù)（砂濾屬毫米級(jí)），具有比表面積和表面自由能大（纖維束d50μm：80000m2/m3，石英砂d1000μm：6000m2/m3）、過(guò)濾阻力小等特點(diǎn)，增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機(jī)會(huì)和濾料的吸附能力，大大地提高了過(guò)濾效率和截污容量。濾池內(nèi)設(shè)有纖維密度調(diào)節(jié)裝置，針對(duì)實(shí)際運(yùn)行的水質(zhì)和過(guò)濾要求對(duì)纖維束濾料的密度進(jìn)行調(diào)節(jié)。**纖維濾池運(yùn)行時(shí)，纖維密度調(diào)節(jié)裝置控制一定的濾層壓縮量，河南山水環(huán)保材料有限公司使濾層孔隙度沿水流方向逐漸縮小，密度逐漸增大，相應(yīng)濾層孔隙直徑逐漸減小，實(shí)現(xiàn)了理想的深層過(guò)濾。當(dāng)濾層達(dá)到截污容量需清洗再生時(shí)，纖維束濾料在氣水脈動(dòng)作用下即可方便地進(jìn)行清洗，達(dá)到有效恢復(fù)纖維束濾料過(guò)濾性能的目的。濾層的加壓及放松過(guò)程無(wú)需額外動(dòng)力，均可通過(guò)水力自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
對(duì)濾料的清洗采用水洗－氣水合洗（水為脈動(dòng)）－水洗的工藝，具有清洗效率高、無(wú)需藥劑浸泡清洗、自耗水量低等優(yōu)點(diǎn)。濾層在反沖洗水的作用下被充分放松，纖維束濾料恢復(fù)到松弛的舒展?fàn)顟B(tài)，在氣水混合擦洗的作用下，將過(guò)濾截留下的污染物從濾層中洗脫并排出，使濾料恢復(fù)過(guò)濾性能。
4 濾池的技術(shù)性能參數(shù)
**纖維束濾池設(shè)計(jì)進(jìn)水量為0.347m3/s，設(shè)計(jì)濾速為15.6m/h，強(qiáng)制濾速為20.8m/h，主要性能參數(shù)詳見(jiàn)表2。
表2 **纖維束濾池性能參數(shù)表
| 濾池型號(hào) |
GXKT-20 |
| 濾池格數(shù)（格） |
4 |
| 總過(guò)濾面積（m2） |
80 |
| 單格過(guò)濾面積（m2） |
20 |
| 濾料層高（mm） |
1000 |
| 反洗水強(qiáng)度（L/s·m2） |
8 |
| 清洗空氣強(qiáng)度（L/s·m2） |
60 |
| 截污容量（kg/m3） |
10～20 |
| 濾前水懸浮物（mg/L） |
≤20 |
| 濾后水懸浮物（mg/L）/總磷（mg/L） |
≤10 |
| 清洗水壓力（MPa） |
0.05～0.08(濾池反洗入口) |
| 清洗空氣壓力 （MPa） |
0.05 |
| 清洗時(shí)間 （min） |
20～30 |
| 反沖洗方式 |
氣－氣水（水脈動(dòng)）－水 |
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濾池分為4格，單排布置，單格尺寸為4.0m（寬）×5.0m（長(zhǎng)），池體為鋼混結(jié)構(gòu)，建在室內(nèi)且與反沖洗設(shè)備間合建，為二層建筑。反沖洗采用獨(dú)立氣水分配系統(tǒng)，布水布?xì)庀到y(tǒng)為穿孔管形式，反沖洗方式還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況靈活調(diào)整。
反洗氣：D75—1.5型多級(jí)離心風(fēng)機(jī)2臺(tái)（1用1備），為濾池反沖洗提供氣源。單臺(tái)風(fēng)機(jī)Q=75m3/min，H=5m，電機(jī)功率Pe=90kW，采用軟啟動(dòng)方式，單獨(dú)控制，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)能夠相互切換，輪番啟動(dòng)，互為備用，即：連續(xù)兩次反洗采用不同反洗風(fēng)機(jī)；當(dāng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)故障，自動(dòng)切換到另一臺(tái)風(fēng)機(jī)。
反洗水：反沖洗水泵（型號(hào)KQW250/235-37/4）2臺(tái)（1用1備），為濾池反沖洗提供水源。單臺(tái)水泵Q=600m3/h，H=14m，電機(jī)功率N=37kW，水泵為單級(jí)泵，采用變頻控制，在控制柜安裝變頻器，單獨(dú)控制。兩臺(tái)反沖洗水泵能夠相互切換，輪番啟動(dòng)，互為備用，即；連續(xù)兩次反洗采用不同反洗水泵，當(dāng)一臺(tái)水泵故障，自動(dòng)切換到另一臺(tái)水泵。
5 濾池的運(yùn)行與控制
濾池運(yùn)行采用變水位運(yùn)行方式，當(dāng)運(yùn)行周期和運(yùn)行液位達(dá)到設(shè)定值后即進(jìn)行反沖洗。反沖洗分為氣沖-氣水沖（水脈動(dòng)）-水沖洗三階段，各部分時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試情況和進(jìn)出水質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，濾池一般根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行周期（一般為12～24h）和濾池運(yùn)行液位控制反洗，兩種情況的任何一種達(dá)到設(shè)定值即進(jìn)行反洗，每次只能反洗1格濾池，依次輪流逐格反洗。反洗風(fēng)采用離心風(fēng)機(jī)反洗，反洗風(fēng)經(jīng)反洗進(jìn)氣閥通過(guò)布?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)入濾料層。反洗水采用離心水泵反洗，反洗水采用濾后水，從濾池總出水池取水，經(jīng)反洗進(jìn)水閥通過(guò)布水系統(tǒng)進(jìn)入濾料層，由反洗排水槽收集經(jīng)過(guò)排水閥和排水總管道自流入污水處理廠(chǎng)進(jìn)水泵房。
濾池系統(tǒng)正常工作時(shí)為全自動(dòng)運(yùn)行，其控制系統(tǒng)采用觸摸屏和現(xiàn)場(chǎng)可編程序控制器（PLC）控制，分為手動(dòng)/自動(dòng)控制方式。濾池的運(yùn)行和反洗采用1臺(tái)PLC集中控制各濾池的電動(dòng)閥門(mén)及配套反洗風(fēng)機(jī)、反洗水泵及出口電動(dòng)閥門(mén)，PLC控制柜配置1臺(tái)觸摸屏以便調(diào)整濾池運(yùn)行和反洗參數(shù)。各格濾池配備1臺(tái)電動(dòng)閥門(mén)控制柜實(shí)現(xiàn)就地控制，并配備一臺(tái)液位計(jì)以便監(jiān)視濾池運(yùn)行液位和控制反洗。濾池系統(tǒng)的主控柜PLC與廠(chǎng)區(qū)總控制系統(tǒng)的連接通過(guò)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接。
每格濾池配套有進(jìn)水閘門(mén)、清水出口閥門(mén)（調(diào)節(jié)型）、反洗進(jìn)水閥門(mén)、反洗進(jìn)氣閥門(mén)、反洗排水閥門(mén)5個(gè)電動(dòng)閥門(mén)（見(jiàn)圖2），以及反洗風(fēng)機(jī)出口閥、排空閥，反洗水泵出口閥。電動(dòng)閥門(mén)具有全開(kāi)、全關(guān)兩種狀態(tài)；反洗風(fēng)機(jī)和反洗水泵有運(yùn)行、停止和故障等三種狀態(tài)，通過(guò)人機(jī)界面可監(jiān)視這些狀態(tài)。反洗水泵采用變頻器控制實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)反洗，單格濾池配備超聲波液位計(jì)，通過(guò)液位計(jì)控制濾池出水電動(dòng)閥門(mén)開(kāi)度，以保證濾池初始運(yùn)行液位在設(shè)定值。
6 處理效果
目前，該污水廠(chǎng)進(jìn)水水量和進(jìn)水水質(zhì)還未達(dá)到設(shè)計(jì)值，二級(jí)處理工藝（UNITANK池）的出水水質(zhì)較好，甚至優(yōu)于一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。所以深度處理系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中可采用微量投加混凝劑或不投加混凝劑直接過(guò)濾的方式運(yùn)行。經(jīng)過(guò)連續(xù)7個(gè)月的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，**纖維束濾池出水水質(zhì)均達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表3）。表3中所列數(shù)據(jù)為從2009年10月至2010年4月的均值。
表3 污水廠(chǎng)實(shí)際進(jìn)水、出水水質(zhì)
| 項(xiàng)目 |
進(jìn)水 |
出水 |
| BOD5 (mg/L) |
152 |
7 |
| CODCr (mg/L) |
296 |
28 |
| SS (mg/L) |
115 |
7 |
| NH3-N (mg/L) |
22 |
3.5 |
| TN (mg/L) |
33 |
7.2 |
| TP (mg/L) |
1.56 |
0.2 |
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在中小型污水處理廠(chǎng)二級(jí)處理出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)的前提下，采用**纖維束濾池工藝可以使出水水質(zhì)達(dá)到一級(jí)A的標(biāo)準(zhǔn)。雄縣污水處理廠(chǎng)的成功運(yùn)行，是改善城區(qū)水環(huán)境、減少污染物向大清河及白洋淀水域排放的*有效措施，在提高雄縣縣城及白洋淀周邊城區(qū)招商引資的外部環(huán)境以及城區(qū)的綜合使用功能上發(fā)揮了積極的作用。
