白祖國等

摘要：為對污水處理廠提標(biāo)改造提供經(jīng)驗(yàn)參考，采用絮凝-微濾布濾池工藝強(qiáng)化處理武漢紡織大學(xué)陽光校區(qū)污水廠二級出水。結(jié)果表明，該組合系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，能有效去除污水中的TP和懸浮物，但對CODCr、TOC和TN去除效果不佳。控制合適的投藥量和反沖洗強(qiáng)度是系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵，將其作為城市污水處理廠二級出水后續(xù)深度處理單元是一種經(jīng)濟(jì)可行的工藝過程。

關(guān)鍵詞：絮凝；濾布濾池；深度處理；反沖洗強(qiáng)度

中圖分類號：X52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）02-0320-04

Strengthened Treatment of Secondary Effluent from Sewage Plant by Using

Flocculation-Micro Filtration

BAI Zu-guo1，CHEN Rui2，YANG Xiao-jun1，CHEN Cheng1，YIN Jun-hua1

（1.Wuhan Textile University/Engineering Research Center for Clean Production of Texeile Dyeing and Printing，Ministry of Education，Wuhan 430200，China；2.China Shipbuilding NDRI Engineering Co.， Ltd.，Shanghai 200063，China）

Abstract： To provide a experience and reference for upgrading reconstruction of wastewater treatment plant， the strengthened treatment of secondary effluent from Wuhan textile university sewage plant were studied by using flocculation-micro filter cloth filter technology. The results showed that the system could run stably and effectively remove the TP and suspended matter in sewage， but was not effective for CODCr、TOC and TN. The key problem for system operation was the contrlling of optimal chemical dosage and back flushing rate. The technology was a kind of economic and feasible process of the urban sewage treatment plant for secondary effluent subsequent processing unit.

Key words： flocculation； cloth filter； depth processing； back washing intensity

中國是世界上13個貧水國家之一[1]，水資源時空分布不均衡，人均水資源極其匱乏。環(huán)境污染日益嚴(yán)重使得許多水源地受到了不同程度的污染，而隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，用水需求卻日漸增加。因此水資源的再生回用顯得尤為重要[2]。

微濾布濾池系統(tǒng)是一種新發(fā)展的表面過濾系統(tǒng)。它具有處理效果好、水質(zhì)水量穩(wěn)定、能耗低、過濾的水頭損失小、反沖洗時間短、占地面積小和操作簡便等特點(diǎn)，可將其作為城市污水處理廠二級出水的除磷和進(jìn)一步提高水質(zhì)的后續(xù)深度處理單元，是一種經(jīng)濟(jì)可行的工藝過程。該工藝已開始被歐美一些國家的污水處理廠采用，作為城市污水的后續(xù)深度處理單元，達(dá)到進(jìn)一步提高水質(zhì)的目的[3]。

本試驗(yàn)采用絮凝-微濾布濾池工藝對武漢紡織大學(xué)陽光校區(qū)污水廠二級出水進(jìn)行了處理研究，旨在為污水處理廠提標(biāo)改造提供經(jīng)驗(yàn)參考。

1 試驗(yàn)裝置與分析方法

1.1 試驗(yàn)裝置與運(yùn)行參數(shù)

絮凝-微濾布濾池系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

本試驗(yàn)裝置自行設(shè)計(jì)并制作。污水處理廠二級出水經(jīng)過自吸泵泵入絮凝池，同時加藥計(jì)量泵將PAC自絮凝池底部輸送并進(jìn)行攪拌使污水與藥劑充分混合，進(jìn)水磷酸鹽經(jīng)絮凝劑的作用在混凝池中完成絮凝過程。絮凝池出水重力自流進(jìn)入濾布濾池，絮凝反應(yīng)時間為7.2 min，絮凝攪拌轉(zhuǎn)速150 r/min。濾布濾池反沖洗由自吸泵反吸和機(jī)械傳動裝置清刷濾布共同完成，時間設(shè)置為0.5 min，每5次沖洗濾布后打開排泥閥排泥一次，排泥時間為1 min。

1.2 原水水質(zhì)與檢測指標(biāo)

1.2.1 原水水質(zhì) 該污水處理廠主要收集處理武漢紡織大學(xué)陽光校區(qū)生活污水，其水質(zhì)情況見表1。

1.2.2 試驗(yàn)分析項(xiàng)目和方法 本試驗(yàn)主要水質(zhì)指標(biāo)檢測項(xiàng)目與方法見表2。

2 結(jié)果與分析

2.1 投藥量對懸浮物和TP去除效果的影響

圖2是在不同的聚合氯化鋁（PAC）投藥量（分別為0、1、2、3、4和5 mg/L）、濾布濾池運(yùn)行水量為0.21 m3/h下，濾布濾池工藝對懸浮物和TP的去除效果。

由圖2可知，絮凝-微濾布濾池系統(tǒng)在不投加藥劑的條件下主要是去除二級出水中的顆粒態(tài)TP，此時對TP的去除率約為11%。投加藥劑后，系統(tǒng)對TP去除率為23%～56%，且對TP的去除率隨絮凝劑投藥量的增加而提高。這是因?yàn)槲鬯幚韽S二級出水中的TP以溶解態(tài)的磷酸鹽為主，并能與鋁鹽絮凝劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生沉淀所致。

同時，從圖2可以看出，在不投藥時，絮凝-微濾布濾池系統(tǒng)對懸浮物的去除不明顯。投加藥劑后，系統(tǒng)對懸浮物去除率明顯上升。當(dāng)PAC投加量為3 mg/L時，系統(tǒng)對懸浮物去除率最高，達(dá)到95%，再繼續(xù)提高藥劑投加量，懸浮物去除率反而略有下降，這可能是由于系統(tǒng)進(jìn)水的TP較低，PAC的消耗較少，過高的投藥量引起膠體重新穩(wěn)定并易產(chǎn)生大量污泥而引起了懸浮物增多。為了保證懸浮物的去除，PAC投加量應(yīng)該為2～4 mg/L。藥劑的最優(yōu)投加量為在3 mg/L。

2.2 投藥量對TN、TOC去除效果的影響

圖3是在不同的PAC投量（分別為0、2、4和6 mg/L）、絮凝-微濾布濾池系統(tǒng)運(yùn)行水量為0.21 m3/h下，濾布濾池工藝對TN和TOC的去除效果。

由圖3可知，在投加藥劑的條件下，絮凝-微濾布濾池系統(tǒng)對TN的去除率為1.52%～9.16%，對TOC的去除率為6.06%～36.37%。這是因?yàn)橄到y(tǒng)的水力停留時間很短，在濾布濾池內(nèi)沒有發(fā)生硝化、反硝化等過程，因此對TN的去除率很低。同時，混凝劑的投加量直接影響強(qiáng)化混凝對水中天然有機(jī)物的去除效果，增加混凝劑投加量，可以增加顆粒物參與吸附架橋和卷掃作用的機(jī)會，有利于膠體聚集穩(wěn)定性的破壞，從而提高混凝效果[4]。隨著PAC投加量的增加，混凝效果越來越好，TOC去除率也隨之相應(yīng)地增大。試驗(yàn)結(jié)果說明適量增加PAC投藥量，可提升TOC去除率。

2.3 投藥量對CODCr去除效果的影響

由圖4可以看出，未投加PAC時，系統(tǒng)對CODCr去除率為9.38%，這可能是因?yàn)閺U水中含少量顆粒態(tài)CODCr被斜管沉淀池去除。隨著PAC投加量增加，CODCr去除率僅由9.38%增至31.03%，去除率不高。可能原因是污水處理廠二級出水中可溶性CODCr為有機(jī)物的主要形態(tài)，而顆粒態(tài)和膠體態(tài)CODCr不多，故系統(tǒng)對CODCr的去除效果不佳。

2.4 水溫對懸浮物去除效果的影響

圖5所示是在相同的進(jìn)水流量210 L/h，最佳藥劑投加量3 mg/L情況下，不同水溫對懸浮物去除效果的影響結(jié)果。由圖5可以看出，當(dāng)水溫高于25 ℃時，PAC對懸浮物去除率高達(dá)87.17%以上，效果非常明顯。當(dāng)水溫低于15 ℃時，懸浮物去除率下降至80%以下，說明水溫對絮凝效果有一定影響?？赡茉蚴牵谒疁氐蜁r，由于鋁鹽水解是吸熱反應(yīng)，水解困難。并且水溫低，黏度大，布朗運(yùn)動強(qiáng)度減弱，不利于膠體凝聚和絮凝體的成長[5]。因此，在水溫較低時，應(yīng)考慮投加高分子助凝劑以期提高絮凝效果。

2.5 濾布過濾水位差對懸浮物去除效果的影響

圖6所示是在相同的進(jìn)水流量210 L/h和濾布等速過濾情況下，不同水位差對懸浮物的去除效果。由圖6可以看出，在不同濾布水位差時，濾布對懸浮物去除率為18.75%～60.21%，隨著水位差的增加，濾布對懸浮物去除率逐漸下降。這是由于濾布過濾過程中隨著濾布上污泥的積聚，濾布過濾阻力增加，濾池水位逐漸升高，使濾布通量減小，懸浮物去除率下降。當(dāng)水位差為4 cm時，懸浮物去除率僅為18.75%，此時應(yīng)啟動傳動裝置和反吸泵對濾布進(jìn)行反洗，使其通量恢復(fù)。

2.6 反沖洗強(qiáng)度對濾布通量恢復(fù)的影響

2.7 傳動裝置運(yùn)動速度對濾布通量恢復(fù)的影響

參考文獻(xiàn)：

[1] 高俊發(fā)，王 彤，郭紅軍.城鎮(zhèn)污水處理及回用技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2] SUN T Y，JIANG K，SUN L N，et al. Application of wastewater treatment and reuse techniques：Related prob-lems and perspectives in Shenyang[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，2006，17（12）：2441-2444.

[3] OLIVIA M V，LLOYD J，JEANNIE L， et al. Evaluation of antimicrobial coatings for cloth media filtra-tion： Case study[J]. Journal of Environmental Engineering，2007，133（1）：117-120.

[4] 徐勇鵬，崔福義.強(qiáng)化混凝工藝及對去除有機(jī)污染物的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，34（4）：404-407.

[5] 嚴(yán)熙世，范瑾初.給水工程[M].第四版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

同時，從圖2可以看出，在不投藥時，絮凝-微濾布濾池系統(tǒng)對懸浮物的去除不明顯。投加藥劑后，系統(tǒng)對懸浮物去除率明顯上升。當(dāng)PAC投加量為3 mg/L時，系統(tǒng)對懸浮物去除率最高，達(dá)到95%，再繼續(xù)提高藥劑投加量，懸浮物去除率反而略有下降，這可能是由于系統(tǒng)進(jìn)水的TP較低，PAC的消耗較少，過高的投藥量引起膠體重新穩(wěn)定并易產(chǎn)生大量污泥而引起了懸浮物增多。為了保證懸浮物的去除，PAC投加量應(yīng)該為2～4 mg/L。藥劑的最優(yōu)投加量為在3 mg/L。

2.2 投藥量對TN、TOC去除效果的影響

圖3是在不同的PAC投量（分別為0、2、4和6 mg/L）、絮凝-微濾布濾池系統(tǒng)運(yùn)行水量為0.21 m3/h下，濾布濾池工藝對TN和TOC的去除效果。

由圖3可知，在投加藥劑的條件下，絮凝-微濾布濾池系統(tǒng)對TN的去除率為1.52%～9.16%，對TOC的去除率為6.06%～36.37%。這是因?yàn)橄到y(tǒng)的水力停留時間很短，在濾布濾池內(nèi)沒有發(fā)生硝化、反硝化等過程，因此對TN的去除率很低。同時，混凝劑的投加量直接影響強(qiáng)化混凝對水中天然有機(jī)物的去除效果，增加混凝劑投加量，可以增加顆粒物參與吸附架橋和卷掃作用的機(jī)會，有利于膠體聚集穩(wěn)定性的破壞，從而提高混凝效果[4]。隨著PAC投加量的增加，混凝效果越來越好，TOC去除率也隨之相應(yīng)地增大。試驗(yàn)結(jié)果說明適量增加PAC投藥量，可提升TOC去除率。

2.3 投藥量對CODCr去除效果的影響

由圖4可以看出，未投加PAC時，系統(tǒng)對CODCr去除率為9.38%，這可能是因?yàn)閺U水中含少量顆粒態(tài)CODCr被斜管沉淀池去除。隨著PAC投加量增加，CODCr去除率僅由9.38%增至31.03%，去除率不高。可能原因是污水處理廠二級出水中可溶性CODCr為有機(jī)物的主要形態(tài)，而顆粒態(tài)和膠體態(tài)CODCr不多，故系統(tǒng)對CODCr的去除效果不佳。

2.4 水溫對懸浮物去除效果的影響

圖5所示是在相同的進(jìn)水流量210 L/h，最佳藥劑投加量3 mg/L情況下，不同水溫對懸浮物去除效果的影響結(jié)果。由圖5可以看出，當(dāng)水溫高于25 ℃時，PAC對懸浮物去除率高達(dá)87.17%以上，效果非常明顯。當(dāng)水溫低于15 ℃時，懸浮物去除率下降至80%以下，說明水溫對絮凝效果有一定影響?？赡茉蚴牵谒疁氐蜁r，由于鋁鹽水解是吸熱反應(yīng)，水解困難。并且水溫低，黏度大，布朗運(yùn)動強(qiáng)度減弱，不利于膠體凝聚和絮凝體的成長[5]。因此，在水溫較低時，應(yīng)考慮投加高分子助凝劑以期提高絮凝效果。

2.5 濾布過濾水位差對懸浮物去除效果的影響

圖6所示是在相同的進(jìn)水流量210 L/h和濾布等速過濾情況下，不同水位差對懸浮物的去除效果。由圖6可以看出，在不同濾布水位差時，濾布對懸浮物去除率為18.75%～60.21%，隨著水位差的增加，濾布對懸浮物去除率逐漸下降。這是由于濾布過濾過程中隨著濾布上污泥的積聚，濾布過濾阻力增加，濾池水位逐漸升高，使濾布通量減小，懸浮物去除率下降。當(dāng)水位差為4 cm時，懸浮物去除率僅為18.75%，此時應(yīng)啟動傳動裝置和反吸泵對濾布進(jìn)行反洗，使其通量恢復(fù)。

2.6 反沖洗強(qiáng)度對濾布通量恢復(fù)的影響

2.7 傳動裝置運(yùn)動速度對濾布通量恢復(fù)的影響

參考文獻(xiàn)：

[1] 高俊發(fā)，王 彤，郭紅軍.城鎮(zhèn)污水處理及回用技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2] SUN T Y，JIANG K，SUN L N，et al. Application of wastewater treatment and reuse techniques：Related prob-lems and perspectives in Shenyang[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，2006，17（12）：2441-2444.

[3] OLIVIA M V，LLOYD J，JEANNIE L， et al. Evaluation of antimicrobial coatings for cloth media filtra-tion： Case study[J]. Journal of Environmental Engineering，2007，133（1）：117-120.

[4] 徐勇鵬，崔福義.強(qiáng)化混凝工藝及對去除有機(jī)污染物的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，34（4）：404-407.

[5] 嚴(yán)熙世，范瑾初.給水工程[M].第四版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.

同時，從圖2可以看出，在不投藥時，絮凝-微濾布濾池系統(tǒng)對懸浮物的去除不明顯。投加藥劑后，系統(tǒng)對懸浮物去除率明顯上升。當(dāng)PAC投加量為3 mg/L時，系統(tǒng)對懸浮物去除率最高，達(dá)到95%，再繼續(xù)提高藥劑投加量，懸浮物去除率反而略有下降，這可能是由于系統(tǒng)進(jìn)水的TP較低，PAC的消耗較少，過高的投藥量引起膠體重新穩(wěn)定并易產(chǎn)生大量污泥而引起了懸浮物增多。為了保證懸浮物的去除，PAC投加量應(yīng)該為2～4 mg/L。藥劑的最優(yōu)投加量為在3 mg/L。

2.2 投藥量對TN、TOC去除效果的影響

圖3是在不同的PAC投量（分別為0、2、4和6 mg/L）、絮凝-微濾布濾池系統(tǒng)運(yùn)行水量為0.21 m3/h下，濾布濾池工藝對TN和TOC的去除效果。

由圖3可知，在投加藥劑的條件下，絮凝-微濾布濾池系統(tǒng)對TN的去除率為1.52%～9.16%，對TOC的去除率為6.06%～36.37%。這是因?yàn)橄到y(tǒng)的水力停留時間很短，在濾布濾池內(nèi)沒有發(fā)生硝化、反硝化等過程，因此對TN的去除率很低。同時，混凝劑的投加量直接影響強(qiáng)化混凝對水中天然有機(jī)物的去除效果，增加混凝劑投加量，可以增加顆粒物參與吸附架橋和卷掃作用的機(jī)會，有利于膠體聚集穩(wěn)定性的破壞，從而提高混凝效果[4]。隨著PAC投加量的增加，混凝效果越來越好，TOC去除率也隨之相應(yīng)地增大。試驗(yàn)結(jié)果說明適量增加PAC投藥量，可提升TOC去除率。

2.3 投藥量對CODCr去除效果的影響

由圖4可以看出，未投加PAC時，系統(tǒng)對CODCr去除率為9.38%，這可能是因?yàn)閺U水中含少量顆粒態(tài)CODCr被斜管沉淀池去除。隨著PAC投加量增加，CODCr去除率僅由9.38%增至31.03%，去除率不高?？赡茉蚴俏鬯幚韽S二級出水中可溶性CODCr為有機(jī)物的主要形態(tài)，而顆粒態(tài)和膠體態(tài)CODCr不多，故系統(tǒng)對CODCr的去除效果不佳。

2.4 水溫對懸浮物去除效果的影響

圖5所示是在相同的進(jìn)水流量210 L/h，最佳藥劑投加量3 mg/L情況下，不同水溫對懸浮物去除效果的影響結(jié)果。由圖5可以看出，當(dāng)水溫高于25 ℃時，PAC對懸浮物去除率高達(dá)87.17%以上，效果非常明顯。當(dāng)水溫低于15 ℃時，懸浮物去除率下降至80%以下，說明水溫對絮凝效果有一定影響?？赡茉蚴?，在水溫低時，由于鋁鹽水解是吸熱反應(yīng)，水解困難。并且水溫低，黏度大，布朗運(yùn)動強(qiáng)度減弱，不利于膠體凝聚和絮凝體的成長[5]。因此，在水溫較低時，應(yīng)考慮投加高分子助凝劑以期提高絮凝效果。

2.5 濾布過濾水位差對懸浮物去除效果的影響

圖6所示是在相同的進(jìn)水流量210 L/h和濾布等速過濾情況下，不同水位差對懸浮物的去除效果。由圖6可以看出，在不同濾布水位差時，濾布對懸浮物去除率為18.75%～60.21%，隨著水位差的增加，濾布對懸浮物去除率逐漸下降。這是由于濾布過濾過程中隨著濾布上污泥的積聚，濾布過濾阻力增加，濾池水位逐漸升高，使濾布通量減小，懸浮物去除率下降。當(dāng)水位差為4 cm時，懸浮物去除率僅為18.75%，此時應(yīng)啟動傳動裝置和反吸泵對濾布進(jìn)行反洗，使其通量恢復(fù)。

2.6 反沖洗強(qiáng)度對濾布通量恢復(fù)的影響

2.7 傳動裝置運(yùn)動速度對濾布通量恢復(fù)的影響

參考文獻(xiàn)：

[1] 高俊發(fā)，王 彤，郭紅軍.城鎮(zhèn)污水處理及回用技術(shù)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

[2] SUN T Y，JIANG K，SUN L N，et al. Application of wastewater treatment and reuse techniques：Related prob-lems and perspectives in Shenyang[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，2006，17（12）：2441-2444.

[3] OLIVIA M V，LLOYD J，JEANNIE L， et al. Evaluation of antimicrobial coatings for cloth media filtra-tion： Case study[J]. Journal of Environmental Engineering，2007，133（1）：117-120.

[4] 徐勇鵬，崔福義.強(qiáng)化混凝工藝及對去除有機(jī)污染物的影響[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，34（4）：404-407.

[5] 嚴(yán)熙世，范瑾初.給水工程[M].第四版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1999.