試論污水提標(biāo)的懸浮物難題
發(fā)布日期：2018-03-06 點(diǎn)擊：1191
一 、關(guān)鍵詞分析
1.1地表四類水指標(biāo)
污水處理一級(jí)A再提標(biāo)，達(dá)到地表四類水(準(zhǔn)四類或類四類)，其中有二個(gè)重要指標(biāo)是確定的，既總磷達(dá)到0.3mg/L，懸浮物達(dá)到5mg/L，這二個(gè)指標(biāo)相輔相成，本文僅就此展開討論。
1.2 懸浮物測(cè)量方法：
懸浮物(SS)的測(cè)定采用重量法，國(guó)標(biāo)(GB11901—89) 定義：水質(zhì)中的懸浮物是指通過0.45μm過濾膜，截流在過濾膜上并于103-105℃烘干至恒重的固體物質(zhì)。這里需要明確的是：采用0.45μm過濾膜過濾，既可以截留可見物，也可以截留不可見物，也就是溶解性膠體。與污水處理現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)的現(xiàn)象是：即使終端出水看起來如同礦泉水一樣透明，看不見懸浮物，但是經(jīng)過重量法測(cè)量仍有可能達(dá)不到地表5mg/L要求。
1.3 濁度與懸浮物關(guān)系
濁度用濁度計(jì)測(cè)定，濁度計(jì)發(fā)出光線，使之穿過一段樣品，并從與入射光呈90°的方向上檢測(cè)有多少光被水中的顆粒物所散射。這種散射光測(cè)量方法稱作散射法。(GB 13200---91)，因?yàn)闇y(cè)量方法不同，因此濁度與懸浮物指標(biāo)沒有對(duì)應(yīng)關(guān)系，同樣的濁度，懸浮物可能達(dá)標(biāo)也可能不達(dá)標(biāo)，例如濁度0.5NTU，這相等于礦泉水的透明度，但是水中有個(gè)砂粒，這時(shí)濁度可能沒有變化，但是懸浮物指標(biāo)卻升高了。
1.4 關(guān)于化學(xué)除磷
污水處理提標(biāo)達(dá)到地表四類水，總磷要求達(dá)到0.3mg/L，一般認(rèn)為生物除磷可以達(dá)到0.5mg/L，但是當(dāng)要求達(dá)到0.3mg/L時(shí)則需要增加化學(xué)除磷工藝，所謂的化學(xué)除磷就是添加絮凝劑，例如聚合氯化鋁，聚合氯化鐵等，還要添加助凝劑---聚丙烯酰胺，以利于沉淀分離，這樣水中會(huì)呈現(xiàn)繁花懸浮物。這為出水懸浮物達(dá)標(biāo)增加了難度。
1.5 關(guān)于懸浮物組成
當(dāng)我們討論污水處理一級(jí)A再提標(biāo)至地表四類水，其中懸浮物要求5mg/L，實(shí)質(zhì)上在討論什么呢?實(shí)質(zhì)在討論如何去除水中包括的下列物質(zhì)：
生化池中的微生物，微生物代謝物，微生物殘骸，泥沙，膠體，化學(xué)除磷產(chǎn)生的絮體繁花，聚丙烯酰胺產(chǎn)生的粘性物質(zhì)，這些物質(zhì)的平均粒徑均小于10微米。
二 、污水提標(biāo)現(xiàn)存問題
對(duì)多家已經(jīng)實(shí)施污水一級(jí)A提標(biāo)至地表四類水進(jìn)行調(diào)研總結(jié)，歸納如下規(guī)律：
2.1 沒有發(fā)現(xiàn)采用沉淀的方式達(dá)到5mg/L。
2.2 均采用了化學(xué)除磷方式。
2.3 懸浮物去除采用了深床濾池或超濾膜
三、 深床濾池存在問題
3.1 反洗水量大，一般為產(chǎn)水量的10%左右，這些反洗水不能排到污泥濃縮池，排到工藝前段則造成來系統(tǒng)來水不穩(wěn)定，影響到后面的生化工藝。
3.2 反洗能耗高導(dǎo)致加大了運(yùn)行費(fèi)用，例如每天10萬立方城鎮(zhèn)污水廠深床濾池，每小時(shí)流量4200 m³/h，需要濾池面積為420平米，裝填石英砂濾料756立方，按照容重2T /m³計(jì)算，總計(jì)為1512噸。按照標(biāo)準(zhǔn)的砂濾池反洗強(qiáng)度(14L/㎡.s)，設(shè)置10個(gè)濾池，每個(gè)濾池面積42平米計(jì)算，需要提供2000 m³/h反洗泵供水，這需要55KW的反洗泵四臺(tái)，以每個(gè)濾池每天反洗一次，每次0.5小時(shí)計(jì)算，每天反洗耗電耗約1000度。
3.3除此以外還有可能產(chǎn)生濾料板結(jié)和過濾精度不穩(wěn)定的現(xiàn)象，每個(gè)反洗周期前段時(shí)間懸浮物不穩(wěn)定，后段時(shí)間則流量下降。因?yàn)槟z體粒子小于10微米，由圖可見，采用砂濾工藝比較吃力，因此，深床濾池可以用但是不好用，不理想。
四、超濾膜存在問題
4.1超濾在精度方面具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，精準(zhǔn)選用微濾膜也可以滿足要求，因此實(shí)際上大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的是微濾精度的膜組件，由于外觀一樣，因此很多人習(xí)慣稱之為超濾膜，這不影響到本文實(shí)質(zhì)問題的討論。多年來超濾膜在污水處理得到越來越廣泛的應(yīng)用，但是其技術(shù)瓶頸限制了大規(guī)模推廣。
4.2 流量衰減，平均每年下降15---20%，每3—4年需要更換膜組件，規(guī)模較小的污水廠問題不明顯，但是每天數(shù)萬噸，十萬噸，數(shù)十萬噸規(guī)模，則流量衰減問題用戶難以接受。
4.3 運(yùn)行管理復(fù)雜，運(yùn)行中需要反洗，藥劑清洗和離線清洗，需要加蓋廠房，北方需要廠房保溫供暖，這些都加大了投資和運(yùn)行費(fèi)用。
4.4 超濾膜可以保證出水品質(zhì)，即使流量衰減，但是出水仍可以穩(wěn)定達(dá)到1mg/L，
這本來是優(yōu)點(diǎn)，但是用在污水處理達(dá)到5mg/L這個(gè)指標(biāo)上，反而成了缺點(diǎn)，主要原因是：污水處理的原則是夠用為好，達(dá)標(biāo)即可，不是越高越好，因?yàn)槭艿竭\(yùn)行費(fèi)用的限制，既然是要求達(dá)到5mg/L，那就沒有必要達(dá)到1mg/L，即使為了保險(xiǎn)選擇留有余地，達(dá)到4mg/L也足可以了，進(jìn)一步提高指標(biāo)會(huì)消耗更高能量和費(fèi)用，但是膜過濾精度取決于過濾孔徑規(guī)格大小，成品膜組件的孔徑是固定的不能調(diào)整，因此用在這個(gè)工藝環(huán)節(jié)中，還是可以用，但是不理想。
五 、節(jié)能微濾技術(shù)提出
綜合深床砂過濾與膜過濾的優(yōu)缺點(diǎn)，研究成功節(jié)能微濾技術(shù)及成套裝備系統(tǒng)。
上圖是湖泊治理的過濾效果，下圖是含油污水的過濾效果
1 采用了多微孔過濾材料。
2 解決了傳統(tǒng)砂濾12項(xiàng)技術(shù)瓶頸
3 研究了獨(dú)特的反沖洗技術(shù)與設(shè)備。
4 創(chuàng)新的過濾容器內(nèi)部架構(gòu)
5 創(chuàng)新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念。
6 現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施的技改與配套設(shè)備。
六 、節(jié)能微濾過濾材料
節(jié)能微濾選用顆粒狀天然或燒結(jié)微孔濾料，根據(jù)被過濾液體和懸浮物性質(zhì)而搭配不同材質(zhì)，典型參數(shù)為：比重：1.2—1.5 g/cm³，容重：0.7—0.9 g/cm³，孔隙率：70—80%，比表面積：15--25㎡/g，抗壓強(qiáng)度：5—6Mpa，抗剪強(qiáng)度：3—4Mpa，
改變了傳統(tǒng)砂濾顆粒級(jí)配的裝填方式，全部為均質(zhì)濾料，根據(jù)過濾精度而決定濾層裝填高度，一般濾床深度為2—3米。
七 、節(jié)能微濾截留原理
這是過濾截留原理示意圖，左圖表示超濾由固定孔徑機(jī)械截留，截留的雜質(zhì)在表面堆積，小于孔徑的雜質(zhì)會(huì)透過膜，液體的過濾路徑只有0.1微米。過濾精度越高則孔徑越小，但是推動(dòng)力也越大，而節(jié)能微濾的過濾路徑是超濾路徑的數(shù)千倍，更多的截留雜質(zhì)不僅僅是在表面，而是在濾層和微孔之中，深長(zhǎng)的過濾路徑彎彎曲曲，路徑的寬度忽大忽小，同時(shí)由于對(duì)顆粒表面的改性處理，不同的改性表面能夠?qū)Σ煌碾s質(zhì)具有吸附作用，從而使得較小的雜質(zhì)難以穿透濾層，初期截留的雜質(zhì)進(jìn)一步增加了濾料的表面積，從而可以截留更多更小的雜質(zhì)，稱之為以渣濾渣。
八 、節(jié)能微濾反沖洗
節(jié)能微濾運(yùn)行中，雜質(zhì)暫時(shí)滯留在濾床之中，所謂暫時(shí)滯留實(shí)際上是一種介穩(wěn)狀態(tài)，介于穩(wěn)定和不穩(wěn)定之間，達(dá)到介穩(wěn)狀態(tài)需要多種因素，包括流量，壓力，流速，顆粒直徑，空隙率，被截留雜質(zhì)的形狀，膠體類的厚度和粘度，液體的表面張力，液體溫度，出水背壓，濾料表面的改性方式和親水性，等等，破壞其中的一種或多種條件，會(huì)使得本來可以截留的雜質(zhì)穿過濾層而失去截留作用，利用這個(gè)現(xiàn)象，故意創(chuàng)造不穩(wěn)定條件，這就是反沖洗原理。
實(shí)際設(shè)備的反沖洗采用壓縮空氣作為動(dòng)力，通過過濾容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)均勻反沖洗，無需設(shè)置反洗水池和反洗泵，可同比可降低80%水耗和80%反洗電耗。
九、節(jié)能微濾的設(shè)備形式
9.1 微濾組件
微濾組件產(chǎn)品借鑒了超模組件的概念，設(shè)計(jì)為直徑1.2米高度6米的微濾罐，在實(shí)際應(yīng)用中也可以向膜組件那樣無限并列使用。由于可以露天安裝使用，因此適合不同流量要求，適合場(chǎng)地有限又需要技改提標(biāo)的場(chǎng)合，微濾組件不需要方方正正的場(chǎng)地，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況而任意組合擺放。
9.2 非標(biāo)微濾罐
廠標(biāo)微濾罐是直徑3米高度6米的定型產(chǎn)品，這主要是考慮方便運(yùn)輸，非標(biāo)最大直徑可以做到6米，但是需要在現(xiàn)場(chǎng)制造。
9.3 濾池改造
一級(jí)A污水處理再提標(biāo)，首先是挖掘現(xiàn)有設(shè)施的潛力，優(yōu)化工藝參數(shù)，其次才是新增設(shè)備，節(jié)能微濾可以對(duì)現(xiàn)有的濾池進(jìn)行技術(shù)改造，改造內(nèi)容是：濾池內(nèi)部結(jié)構(gòu)改造，重置濾料承托層，安裝反沖洗部件，更換合適的濾料，增加空壓機(jī)系統(tǒng)，全套控制電器和軟件系統(tǒng)。
十 節(jié)能微濾與一級(jí)A再提標(biāo)
一級(jí)A提標(biāo)達(dá)到地表四類水，其中懸浮物5mg/L，總磷0.3 mg/L，這需要在現(xiàn)有生化終端增加化學(xué)除磷和過濾工藝，對(duì)于已經(jīng)采用超濾膜作為過濾設(shè)備的用戶，已經(jīng)體會(huì)到了超濾膜優(yōu)缺點(diǎn)，節(jié)能微濾彌補(bǔ)了其不足之處，完全可以替代超濾膜工藝達(dá)到同樣效果，不但如此，還可以調(diào)整出水指標(biāo)，達(dá)到夠用為好，同比降低運(yùn)行費(fèi)用，不再二次投資更換膜組件，最重要的是解決了流量衰減難題。
具體的實(shí)施方法可以是：采用微濾組件可以快速安裝就位并通水運(yùn)行，不需要建設(shè)廠房(北方需要保溫)，可以由小到大逐步增加規(guī)模，開始與超濾膜并列運(yùn)行對(duì)比，確認(rèn)后暫停超濾系統(tǒng)作為備用而運(yùn)行微濾組件，直至完全替代超濾組件。
對(duì)于采用砂濾池而希望技術(shù)改造的用戶，我們可以先提供一套適度規(guī)模的微濾系統(tǒng)體會(huì)運(yùn)行，規(guī)�？梢缘韧谟脩舻臑V池規(guī)格，如果確認(rèn)，則停止一個(gè)濾池運(yùn)行而技改，由于已經(jīng)有同等規(guī)格微濾池在運(yùn)行，因此不影響總出水量。
對(duì)于正在考慮提標(biāo)的用戶，尤其是大流量的污水廠，我們的建議是：引進(jìn)各個(gè)工藝路線做對(duì)比運(yùn)行測(cè)試，對(duì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行全面評(píng)判再做決定。
小結(jié)：
節(jié)能微濾技術(shù)研究借鑒了傳統(tǒng)砂濾和超濾優(yōu)勢(shì)，摒棄了不足之處，用于一級(jí)A再提標(biāo)濾除懸浮物是可行的。出水懸浮物指標(biāo)可以達(dá)到小于5mg/L，既可以是新建也可以是改造升級(jí)，具有推廣可操作性。
