污水处理厂提标改造过滤工艺比选

1.1  工艺概况

活性砂过滤器是一种集絮凝、澄清、过滤为一体的连续过滤设备 [3] ，广泛应用于饮用水、工业用水、污水深度处理及中水回用处理领域。系统采用升流式流动床过滤原理和单一均质滤料，过滤与洗砂同时进行，能够 24  小时连续自动运行，巧妙的提砂和洗砂结构代替了传统大功率反冲洗系统，能耗极低，其工作原理如图 1  所示。

污水厂尾水通过进水管进入过滤器底部，经布水器均匀布水后自上而下通过滤料层。在此过程中，尾水被过滤，去除了水中的污染物。同时活性砂滤料中污染物的含量增加，并且下层滤料层的污染物程度比上层滤料要高。此时打开位于过滤器中央的空气提升泵，将下层的石英砂滤料提至过滤器顶部的洗沙器中进行清洗。滤砂清洗后返回滤床，同时将清洗所产生的污染物外排。

活性砂滤料在提升泵的作用下呈自上而下的运动，对尾水起搅拌作用。过滤器内滤料能够及时得到清洁，抗污染物负荷冲击能力强。活性砂过滤器特殊的内部结构及其自身运行特点，使得混凝、澄清、过滤在同一个池体内可全部完成。

1.2  活性砂过滤器的技术特点

(1)  石英砂滤料层较厚，滤池较深，土建费用较高；

(2)  过滤效率较高，过滤效果较好，无需停机反冲洗，运行费用低；

(3)  水头损失较高，一般需要设置二次提升泵房，增加了运行费用；

(4)  活性砂过滤器可根据水量变化灵活增加或减少过滤器数量，主要适应于小规模的污水处理厂。

2. 高效纤维滤池

2.1  工艺概况

高效纤维滤池是一种全新的重力式滤池，它采用了一种新型的纤维束软填料作为滤元，其滤料直径可达几十微米甚至几微米，具有比表面积大，过滤阻力小等优点。微小的滤料直径，极大地增加了滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力，从而提高了过滤效率和截污容量。

为充分发挥纤维滤料的特长，在滤池内从上至下依次设有反洗排水槽、纤维密度调节装置、纤维束滤料、滤板、布气装置、布水装置。设备运行时水流经纤维滤料层，软性纤维滤料在水流阻力作用下被压实，滤层孔隙度沿水流动方向逐渐缩小，纤维密度逐渐增大，实现了深层过滤。当滤层截污到一定程度需清洗再生时，在反洗水作用下纤维滤层被放松，使滤料恢复自由状态，对滤料进行气水混合反洗，可有效地恢复滤元的过滤性能。

2.2  高效纤维滤池技术特点：

?   过滤速度快，一般为 20 ～ 30m/h ；

?   占地相对较小；

?   设备均国产化，有利于日后维护管理；

?   设备费用较高；

?   滤池水头损失较大，运行费用较高；

3.  纤维转盘滤池

3.1  工艺概况

纤维滤盘过滤器是目前世界上最先进的过滤器之一，主要用于废水的深度处理与中水回用，目前在全世界已广泛采用了该项技术。其主要特征为处理效果好，出水水质高，出水稳定，连续运行，承受高水力及悬浮物负荷能力强，全自动运行，操作及保养简便，运行费用低，土建费用低及占地极小等。

纤维转盘滤池用于污水的深度处理，设计水质：进水 SS ＝ 20~50mg/L ，出水 SS≤5mg/L ，

浊度 ≤2NTU ，实际运行出水更优质，一般出水浊度在 1  左右或更低。

3.2  工艺运行原理

污水重力流或压力流进入滤池，滤池中设有挡板消能设施。污水通过滤布过滤，重力流通过溢流槽排出滤池。过滤中部分污泥吸附于纤维滤布外侧，逐渐形成污泥层。随着纤维滤布上污泥的积聚，纤维滤布过滤阻力增加，滤池水位逐渐升高。通过测压装置可监测滤池与出水池之间的水位差。当该水位差到达反冲洗设定值时，  PLC  即可起动反冲洗泵，开始反冲洗过程。

3.3  纤维转盘滤池技术特点

（ 1 ）设计新颖。重力运行，根据水位差自动反冲洗。反冲洗期间连续过滤，过滤期间 滤池维持静态，滤盘仅于清洗旋转。

（ 2 ）占地面积小，滤盘垂直中空管设计，使小的占地面积即可保证大的过滤面积。

（ 3 ）运行自动化程度高。

（ 4 ）水头损失小，纤维转盘滤池进出水水头损失仅 0.3m 。

（ 5 ）采用水力反冲洗，反冲洗泵扬程高；

（ 6 ）需更换滤盘滤布，年更换率约 5% 。

4  磁混凝滤池

4.1  工艺概况

磁混凝工艺在常规中混凝沉淀工艺中添加了磁粉，并使磁粉与混凝絮体有效结合。由于磁粉的比重大，因此大大增加了混凝絮体的比重，加快了絮体的沉降速度。磁混凝工艺同时设置了污泥回流系统，使得污泥中磁粉及混凝剂循环使用，有利于节约混凝剂用量。剩余污泥中经过磁粉回收后排出本系统。

4.2  磁混凝工艺技术特点

磁混凝工艺沉淀表面负荷可达 20~40 m3/ m2h ；同时具有优良的沉淀效果，可与普通石 英砂过滤相媲美。磁混凝工艺的技术特点是：

（ 1 ）极短的混凝与沉淀时间，总计 HRT< 20  分钟，占地面积小；

（ 2 ）沉淀出水 SS< 5 mg/L ，浊度 <1.0 NTU ；

（ 3 ）优异的除磷效果， TP < 0.02 mg/L ；

（ 4 ）由于系统内部具有 5 g/L  以上的磁粉，因此耐受流量及固体负荷冲击；

（ 5 ）磁粉损耗低，折合费用 0.005  元 /m3 。

4.3  主要优点

磁混凝工艺虽然是混凝沉淀工艺，但是 SS  及 TP  可以直接达到一级 A  要求，因此比较适合污水厂 SS  和 TP  的一级 A  提标，同时可去除部分 COD  和 BOD5 。除了出水指标 SS  及 TP  外，在工程上磁混凝还有如下优点：

（ 1 ）磁混凝水头损失较少，本质上是混凝沉淀工艺，较过滤水头损失很少，而出水达到过滤的效果。磁混凝最低水位差约 0.6 m ，主要体现在沉淀池出水槽跌水损失。

（ 2 ）磁混凝占地面积很小。 10  万吨的双组磁混凝占地面积约 600 m2 ，常规老污水厂一般能够满足此要求。对于新建污水厂，磁混凝较常规混凝沉淀过滤节约占地面积，非常容易布置。在现状污水厂，往往有绿化等非生产富余面积，这些空余面积一般能够满足磁混凝的面积需求。在发达城市，土地成本越来越高，磁混凝工艺节约土地的价值将越来越突出。

（ 3 ）运行费较低。对于城市污水的深度处理，磁混凝的运行药剂费很省，混凝剂 PAC 约 5~10 mg/L ， PAM  约 0.5~1.0 mg/L ，磁粉损耗率约 1.0 mg/L ，以上消耗品合计费用约 0.02~0.025  元 /m3 。磁混凝电耗大约 0.025 kWh / m3 ，主要体现在搅拌机、污泥泵以及磁粉回收系统。

4.4  主要缺点

（ 1 ）国内应用案例较少，磁混凝技术尚未全面推广；

（ 2 ）与其他滤池相比，增加了磁粉投加费用及混合液回流电耗。

5  结论

（ 1 ）活性砂滤池过滤效率较高，运行费用低，水头损失大，主要适用于小型污水厂的 提标改造。

（ 2 ）高效纤维滤池滤速快，占地小，但水头损失大，设备费用高。

（ 3 ）纤维转盘滤池占地面积小，自动化程度高，水头损失小，但滤布维护费用高。

（ 4 ）磁混凝滤池占地面积小，除磷效果佳，运行费用低，但技术尚未全面推广。

（ 5 ）本文为污水厂提标改造工程工艺选择提供参考。