現(xiàn)有常規(guī)污水二級生物處理工藝已無法滿足再生回用的要求，一般應采用給水中的混凝一沉淀一過濾工藝或膜技術(shù)進行深度處理。但這樣做使污水運行設施復雜、運行成本高。濾布濾池技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種新型表面過濾技術(shù)，在技術(shù)上可以替代傳統(tǒng)的深床砂濾設備。與傳統(tǒng)過濾技術(shù)相比，濾布濾池具有結(jié)構(gòu)緊湊、水頭損失小、占地面積少、處理費用低等特點，可將其作為城市污水處理廠二級出水的除磷和進一步提高水質(zhì)的后續(xù)深度處理單元，是一種經(jīng)濟可行的工藝過程。該工藝已被歐美一些國家的污水處理廠作為城市污水的后續(xù)深度處理單元所采用，以達到進一步提高水質(zhì)的目的。在中原油田第一社區(qū)污水處理工程中，立式纖維濾布濾池已被成功應用于深度處理工藝，出水水質(zhì)能滿足設計要求。
1、工程概況
中原油田第一社區(qū)是中原油田煉油化工、天然氣加工、油氣銷售儲運的基地，由井下、煉化、集輸?shù)葞讉�相對獨立的生活區(qū)組成，總占地面積18km2，油田居住人口約2.5萬人，設計生活污水處理規(guī)模為4000m3/d。設計出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，處理后的水60%排入幸福渠，40%回用于社區(qū)消防、道路澆灑、綠化用水等。該污水廠主體工藝為“斜板沉淀池+兩級曝氣生物濾池”，除TP及ss深度處理工藝流程見圖1。目前該污水廠已投入使用，曝氣生物濾池出水ss(水中懸浮物)≤25mg/L，TP(總磷)≤3mg/L，在豎流式折板絮凝池加入藥劑PAC(聚合氯化鋁)以除磷，通過立式纖維濾布濾池微絮凝過濾后，出水SS≤5mg/L，TP≤0.5mg/L，滿足出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級A標準。
2、立式纖維濾布濾池系統(tǒng)
2.1 濾池結(jié)構(gòu)形式
立式纖維濾布濾池主要應用于地表水凈化、污水深度處理、工業(yè)水處理等領域，過濾去除水中的懸浮物，結(jié)合投加藥劑可同時去除部分磷。該濾池與膜過濾一樣，都屬于表面過濾。污水經(jīng)過一層毯狀纖維濾布，水中懸浮物在機械篩濾、吸附、慣性碰撞等作用下等被濾布截留下來，所使用的濾布一般為以不同方式編制的聚酯合成材料。
2.2 工作原理
立式纖維濾布濾池系統(tǒng)由豎片過濾裝置、反沖洗裝置、排泥裝置、行車驅(qū)動裝置、控制系統(tǒng)等構(gòu)成，分為過濾區(qū)、濾后水集水區(qū)和濾后水出水區(qū)等3個主要區(qū)域。本系統(tǒng)的工作狀態(tài)包括過濾、反沖洗和排泥。
(1)過濾。
污水通過進水緩沖擋板進入濾池，在重力作用下從濾片兩側(cè)由外向內(nèi)通過濾布進行過濾，在靜水壓作用下濾布表面的纖維編織毛絨為有序的倒伏層，形成了過濾精度<10 m 的過 濾間隙，ss顆粒被毛絨濾布有效截 留。濾后水 由濾框 中的小孔及 底部的出水管進入?yún)R水槽 ，最后通過 出水堰溢入 出水 口排 出。整 個過濾進程中 ，豎片過濾裝置保持靜止 ，過濾為 24h連續(xù)進程 。><10μm的過濾間隙，ss顆粒被毛絨濾布有效截留。濾后水由濾框中的小孔及底部的出水管進入?yún)R水槽，最后通過出水堰溢入出水口排出。整個過濾進程中，豎片過濾裝置保持靜止，過濾為24h連續(xù)進程。
(2)反沖洗。
隨著過濾的進行，濾布上截留的物質(zhì)增多，過濾速度逐漸減小，濾池中的水位上升。當水位上升到設定的反沖洗水位時，控制系統(tǒng)啟動反沖洗組件，開始反沖洗濾布。反沖洗時，豎片過濾裝置保持靜止，行車驅(qū)動裝置在濾池兩側(cè)的導軌上移動，帶動多孔吸管在濾布表面移動，作線狀掃洗以吸泥。
多空吸泥管在反沖洗泵的作用下形成負壓，在電機驅(qū)動下以5—8cm/s的前進速度勻速移動。由于負壓作用，濾布上原本倒伏的毛絨纖維豎起張開，截留在毛線纖維間的固體被釋放，同時濾片中的水由內(nèi)向外吸出，將濾布上沉積的污泥顆粒一同帶出，達到反沖洗濾布的目的。
反沖洗過程：PLC控制行車電機啟動，帶動行車移動，同時啟動反沖洗泵，行車從濾池一端移動到另一端，觸碰到另一端設置的電傳觸點后返回。行車來回移動為一個反沖洗進程，對所有濾布進行兩次抽吸清洗，反沖洗過程不影響過濾的正常進行。反沖洗產(chǎn)生的泥渣先排入濾池旁的排泥槽，然后排人污水廠排污管道。
反沖洗過程有2種控制形式：①時間控制，根據(jù)進水水質(zhì)情況可設置間隔2-3h清洗1次;②液位差控制，采用超聲波液位計分別監(jiān)測過濾區(qū)和濾后出水區(qū)的液位，當液位差達到一定數(shù)值，如≥0.4m，則自動啟動反沖洗裝置，待前后液位差降到≤0.25m時，停止反沖洗。
(3)排泥。由于過濾主要在水體層流狀態(tài)下進行，進水中比較大的固體會自然沉降到池底低區(qū)，定期打開排泥閥將底部的污泥排出。
本系統(tǒng)采用特有的專利設計，過濾系統(tǒng)由標準過濾模塊組成。每個過濾模塊固定在匯水槽頂板上，而過濾模塊兩側(cè)嵌有密封圈的插槽，便于濾片插拔以更換檢修。系統(tǒng)安裝、運行和維護方便、可靠。
2.3 系統(tǒng)特征
(1)出水水質(zhì)好且穩(wěn)定。
立式纖維濾布濾池系統(tǒng)采用纖維編織毛絨濾布，濾布平均網(wǎng)孔直徑≤10μm，有效過濾深度>3mm。固體粒子在有效過濾厚度中與濾布充分接觸，通過攔截、吸附作用，懸浮顆粒被濾布俘獲，過濾精度≤8μm。
(2)各過濾模塊獨立出水，可監(jiān)測每個濾片的工作狀況，并可獨立更換。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)，每個過濾模塊均為獨立的過濾單元，安裝在濾池底部的濾后水匯水槽頂板上，其底部設有單獨的出水管，連接到匯水槽。這種設計可方便過濾單元濾布的單獨更換。由于每個過濾單元是單獨出水，因此可監(jiān)測每個獨立濾片的工作狀況�？筛鶕�(jù)用戶處理需求，在每個獨立的出水管內(nèi)設置在線濁度檢測裝置，一旦濁度超值，則在中控室顯示發(fā)生損壞的過濾單元的編號并報警。無特殊要求時，則只檢測出水水質(zhì)濁度，一旦濁度超過設定值則報警，說明有濾布損壞，懸浮物泄漏，需要找出損壞的濾布進行更換。
(3)獨特的過濾和反沖洗結(jié)構(gòu)設計，反沖洗不停止過濾，系統(tǒng)更加節(jié)水節(jié)能。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)采用濾片靜止，反沖洗裝置在濾片表面移動作線狀掃洗的形式。當進行反沖洗時，驅(qū)動電機帶動反沖洗裝置運動，對各獨立的過濾單元順序吸泥清洗。與常規(guī)濾池反沖洗系統(tǒng)相比，本濾池采用待濾水清洗，無需額外儲存反沖洗水，反沖洗過程不停止過濾，過濾效率高，反沖洗組件簡潔，所需的電機功率小，系統(tǒng)更加節(jié)水節(jié)能。
(4)模塊化的設計使系統(tǒng)更加靈活，安裝工期短。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)采用模塊化設計，過濾框架固定在匯水槽頂部，框架上設有進水孔，濾框表面設有帶密封圈的插槽，可將1m~1m的濾布濾片插入濾框。濾后水由濾框的進水孔進入，經(jīng)過濾框底部的獨立出水管，再進入濾池底部匯水槽。每個過濾組件均可拆卸，濾片采用插拔式結(jié)構(gòu)，更換檢修方便。采用多組多座過濾模塊組合，理論上可以對任何規(guī)模的污水進行深度過濾處理，大大提高了系統(tǒng)的集成和延展程度，簡化了安裝、維護過程。
(5)自動化控制，運行維護簡便。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)運作的全過程由中央控制系統(tǒng)控制，設定參數(shù)后可自動運行，自動化程度高，可基本實現(xiàn)無人值守。
(6)水頭損失遠小于砂濾池，過濾面積遠大于砂濾池。傳統(tǒng)砂濾池的水頭損失一般在2m左右，砂濾罐的水頭損失則高于5m。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)總水頭損失一般在0.3m左右，無需二次提升，降低了水廠投資和運行費用。
濾池濾片采用豎式設計，使過濾面與水面垂直，大大增加過濾面積，并采用雙側(cè)過濾模式，可減少常規(guī)濾池的濾層，節(jié)省支承層及集水系統(tǒng)所需空間，同樣的占地面積，有效過濾面積較傳統(tǒng)砂濾池擴大8～10倍。
(7)占地面積小，土建工程量少，建設周期短。立式纖維濾布濾池系統(tǒng)濾片采用豎直排布，全浸沒設計，利用較小的占地面積就可保證較大的過濾面積，池容減少，且無需附屬構(gòu)筑物，所有設備均集成在濾池中，占地面積與傳統(tǒng)濾池相比大大縮小。同時減少了材料量及土方量，顯著降低了工程造價。設備可在工廠制造，現(xiàn)場安裝，因而建設周期短。
3、系統(tǒng)運行
3.1 運行參數(shù)
中原油田第一社區(qū)污水廠處理規(guī)模4000m3/d，高峰設計流量4800m3/d。采用成套式立式纖維濾布濾池一座，外殼為Q235碳鋼結(jié)構(gòu)，濾池尺寸L~B~H=5mx2.5mx2.6m，包含3行×6列，共18組1m×1m的過濾組件及配套設施，過濾和清洗部件采用304不銹鋼材料，過濾面積36m2，系統(tǒng)總水頭損失≤0.3mm。
過濾通量為4~6m3/(m2·h)，最大固體負荷4.8kg/(m2·d)。采用一套負壓抽吸反沖洗裝置，反沖洗系統(tǒng)主要由反沖洗移動行車和作為反沖洗負壓抽吸的液下泵組成，行車的驅(qū)動電機采用變頻工作模式，功率2.2kW。目前采用時間模式控制反沖洗的頻率，每隔2h反沖洗1次，每次反沖洗持續(xù)時間5min，每天反洗時間6min，反沖洗排水量50m3/d，耗水量占日處理水量約1.2%。主要設備參數(shù)見表1，濾布濾池系統(tǒng)運行成本主要由電能消耗費用組成見表2。
3.2 運行效果
中原油田第一社區(qū)污水廠從2013年3月正式投入運行，其深度處理系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，TP和ss平均出水濃度分別為0.4mg/L和4mg/L，均滿足一級A排放標準。2013年的部分運行數(shù)據(jù)見表3。
4、結(jié)論
(1)采用微絮凝一濾布濾池工藝能有效去除水中的磷，與傳統(tǒng)化學除磷工藝相比，省去了沉淀池，而磷的平均去除率達到85%以上，表明濾布濾池非常適合作為微絮凝技術(shù)的載體。
(2)將濾布濾池作為城市污水處理廠二級出水的除磷和進一步提高水質(zhì)的后續(xù)深度處理單元，具有高程損失小、自動化程度高和節(jié)省占地面積等優(yōu)點，是一種經(jīng)濟可行的工藝過程。
(來源：合肥通用環(huán)境控制技術(shù)有限責任公司)
