盤式微孔過濾系統在污水深度處理中的應用
一、概況
隨著水資源的日益匱乏和城市需水量的不斷增加，回收再利用深度處理后的污水已成為水環境保護工程的重要環節。2002年國家頒布的《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)中規定，當污水處理廠出水引入稀釋能力較小的河湖作為城鎮景觀用水和一般回用水等用途時，執行一級標準的A標準(見表1)。在我國的三河三湖(如太湖、巢湖、滇池)，松花江水系的遼河流域，南水北調的重要區域，以及北方缺水地區(如河北省、山西省、內蒙古自治區)等水資源缺乏嚴重的地區，對中水回用的要求更加緊迫。為解決這些重點地區的污水綜合治理、污水回用或城市景觀用水的需求，新建的污水處理廠需在原有二級處理的基礎上增加深度處理，一次建成達到一級標準的A標準;已建的污水處理廠需進行升級改造，增加深度處理，由一級標準的B標準升級到A標準。
在深度處理工藝中，盤式微孔過濾系統是近幾年國外在深度處理中采用的一種新工藝，具有占地面積少、運行費用低、處理效果穩定等優點，設置于常規二級污水處理系統之后，主要去除總懸浮物，結合投加藥劑可去除部分磷和COD等污染物，特別適用于中水回用處理及城市污水處理廠提標一級A排放改造。
二、盤式微孔過濾系統的工作原理
盤式微孔過濾系統采用表面過濾的原理，即液體通過一薄層過濾介質(即濾布)的機械篩濾作用去除懸浮于液體中的顆粒物質。濾布具有非常細微的結構和非常小的開孔或微孔。懸浮顆粒的粒徑比濾布孔徑大，在經過濾布表面時被截留，達到固液分離的效果。
安力斯SMDF系列盤式微孔過濾系統采用孔隙高度均勻且抗變形能力強的不銹鋼濾布作為過濾介質，為達到過濾效果提供了高效的保證。
該系統主要由一系列垂直安裝，可旋轉的過濾轉盤構成，轉盤安裝在中央轉鼓之上。每一轉盤由兩個半圓扇片組成。組件上安裝繃裹網狀不銹鋼濾布的膜片。在污水深度處理中，濾布的精度一般為10μm。若在其他應用情況(如污水的預處理)中，濾布的精度可根據要求選擇5μm -200μm。
進水通過自由落差，從中央轉鼓進入過濾轉盤，由內向外穿流過濾。過濾后的液體從設備的出口流出。過濾期間，轉盤開始處于靜止狀態。進水中的固體物質被濾布截留，沉積在濾布上。隨著過濾時間延長，中央轉鼓的液位上升。在到達預先設置的最高液位時，轉盤開始緩慢旋轉，反沖洗水泵抽取過濾后的清水通過沖洗噴嘴對濾布上沉積的固體物質進行沖洗。整個運行過程中，過濾均為連續的，即便在清洗過程中，過濾仍在進行。
通過中央轉鼓中間安裝的排渣槽將沖洗后的渣水混和物排出系統。
三、盤式微孔過濾系統的主要組成部分
1、轉盤過濾器
安力斯SMDF系列盤式微孔過濾系統的主體設備為轉盤過濾器，由中央轉鼓、過濾轉盤、排渣管路組成。中央轉鼓由電機驅動，中央轉鼓內部安裝排渣槽，用以收集沖洗下來的高濃度渣水混合液。見圖2。
2、反沖系統
反沖系統由反沖水泵、沖洗棒、噴嘴組成。反沖啟動時，反沖水泵抽取過濾后的清水作為沖洗水，通過沖洗棒運輸到噴嘴，噴射出扇形高壓水流沖洗濾布，沖洗水量小于過濾水量的1%，不影響過濾效率。見圖3。
3、系統控制中心
系統控制中心控制過濾器的工作，可實時了解水位變化以及濾盤運行情況，可進行自動控制或手動控制，可根據需要采用液位控制或時間控制的運行模式，參數設置的操作也十分簡便？蛇M行遠程監控，設置了故障報警，使運行過程更加安全可靠。
四、盤式微孔過濾系統的主要特點
與傳統過濾方式相比，盤式微孔過濾系統的設計原理和結構使其具有更為突出的優勢。
1、出水水質好且穩定
安力斯微孔過濾設備是采用不銹鋼濾布來代替傳統濾池的砂濾料，濾布孔徑很小，可截留粒徑為幾微米的微小顆粒，因此出水水質及出水穩定性都優于傳統的粒料濾池。當進水懸浮物(SS)濃度≤25mg/L時，出水懸浮物(SS)濃度≤5mg/L。
2、設備簡單緊湊，附屬設備少，整個過濾系統的投資低
安力斯微孔過濾設備采用濾后水作為清洗水，省去許多傳統濾池需要的反沖洗水池、水塔等。
3、自動化程度高，運行和維護簡單、方便
安力斯微孔過濾設備運行的全過程由中央控制系統控制，設定參數后可自動運行，自動化程度高；静恍鑼Ｈ司S護管理。而對于砂濾池而言，若濾料堵塞，清洗工作量較大，且更換濾料非常困難。
4、反沖水量小，運行費用低
安力斯微孔過濾設備反沖洗所需要的水量占處理水量的比例小于1%。該設備的耗電設備為轉鼓驅動電機、反沖水泵和自動控制系統，其中轉鼓驅動電機和反沖水泵是間歇性運轉，耗電量低。維護方便，人工費低。以處理水量5萬噸/d為例，運行成本僅為0.001元/噸。
5、水頭損失比砂濾池小很多
安力斯微孔過濾設備水頭損失一般在50-150mm，而砂濾池的水頭損失一般為1.5m多。由于水頭損失少，不需設提升，在一定程度上減少了費用。
6、占地面積小，土建工程量少，建設周期短
安力斯微孔過濾設備濾盤采用垂直排布，利用較小的占地面積就可保證大的過濾面積，池容減少，占地面積與傳統濾池相比大大縮小，日處理1萬噸的濾池，占地面積只有30m2。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場安裝，因而建設周期短。
7、投資可分期進行
安力斯微孔過濾設備為組裝式水處理設備，對于用水量增長快的水廠可以一次設計，然后根據用水量的增長來增加組裝式過濾器，這樣可避免一次性建廠所占用的大量資金。
五、盤式微孔過濾系統的中試研究
1、試驗材料及方法
(1) 試驗裝置與流程
盤式微孔過濾系統中試裝置(簡稱“SMDF系列樣機”)示意圖如圖1所示。該系統使用三碟轉盤過濾器，放置在矩形水池中。污水由水泵輸送，從中央轉鼓進入過濾轉盤，由內向外穿流過濾，過濾后的液體通過堰門從出水口流出。過濾期間，轉盤處于靜止狀態。進水中的固體物質沉積在濾布上，隨著過濾時間延長，中央轉鼓中心的液位上升。在到達預先設置的最高液位時，轉盤開始緩慢旋轉，沖洗棒上的沖洗噴嘴抽取部分濾液對過濾面上沉積固體物質進行沖洗，中央轉鼓的水位下降。當水位降到最低液位(與最高液位相差250mm)，轉盤停止轉動，反沖洗系統停止。具體控制流程如圖5所示。
(2) 設備參數與運行參數
本研究中使用的SMDF系列樣機采用三碟片的結構，單碟片的有效過濾面積為1.88。進水流量54—67m3/h。反沖洗水泵功率為3kw，流量8m3/h，揚程150m。
(3) 實驗過程與分析方法
本研究考察了進水濃度對過濾效果的影響，并通過連續進水試驗考察該系統連續運轉的情況。分析指標主要為水中懸浮物濃度(GB11901-89)。
2、試驗結果及分析
(1) 不同進水SS濃度對出水效果的影響本部分考察了進水SS濃度約在15-135mg/L，盤內外最大水位差400mm時，SMDF系列樣機出水效果，如圖6所示？梢钥闯，該裝置能截留幾乎所有的懸浮物，出水的濃度在6mg/L以下。從另一方面也說明，在試驗周期內，轉盤過濾性能穩定。
(2) 連續運行結果
運行參數：處理水量1320m3/d，進水SS濃度≤30mg/L，反沖壓力0.8MPa。連續運行結果如圖7所示。從表中可以看出，在60天左右的檢測時間內，出水SS濃度≤8mg/L，出水效果穩定，達到了處理要求。
六、結論
(1) 盤式微孔過濾系統具有出水水質穩定，占地面積小，運行成本低等優點，可滿足污水深度處理工藝的要求。
(2) 采用盤式微孔過濾系統可以有效去除水中的懸浮物，在連續運行的中試試驗中，水中懸浮物(SS)濃度≤8mg/L，處理效果穩定。
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