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盘式微孔过滤系统在污水深度处理中的应用

一、概况

随着水资源的日益匮乏和城市需水量的不断增加,回收再利用深度处理后的污水已成为水环境保护工程的重要环节。2002年国家颁布的《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定,当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时,执行一级标准的A标准(见表1)。在我国的三河三湖(如太湖、巢湖、滇池),松花江水系的辽河流域,南水北调的重要区域,以及北方缺水地区(如河北省、山西省、内蒙古自治区)等水资源缺乏严重的地区,对中水回用的要求更加紧迫。为解决这些重点地区的污水综合治理、污水回用或城市景观用水的需求,新建的污水处理厂需在原有二级处理的基础上增加深度处理,一次建成达到一级标准的A标准;已建的污水处理厂需进行升级改造,增加深度处理,由一级标准的B标准升级到A标准。

 

在深度处理工艺中,盘式微孔过滤系统是近几年国外在深度处理中采用的一种新工艺,具有占地面积少、运行费用低、处理效果稳定等优点,设置于常规二级污水处理系统之后,主要去除总悬浮物,结合投加药剂可去除部分磷和COD等污染物,特别适用于中水回用处理及城市污水处理厂提标一级A排放改造。

 

二、盘式微孔过滤系统的工作原理

盘式微孔过滤系统采用表面过滤的原理,即液体通过一薄层过滤介质(即滤布)的机械筛滤作用去除悬浮于液体中的颗粒物质。滤布具有非常细微的结构和非常小的开孔或微孔。悬浮颗粒的粒径比滤布孔径大,在经过滤布表面时被截留,达到固液分离的效果。

 

安力斯SMDF系列盘式微孔过滤系统采用孔隙高度均匀且抗变形能力强的不锈钢滤布作为过滤介质,为达到过滤效果提供了高效的保证。

 

该系统主要由一系列垂直安装,可旋转的过滤转盘构成,转盘安装在中央转鼓之上。每一转盘由两个半圆扇片组成。组件上安装绷裹网状不锈钢滤布的膜片。在污水深度处理中,滤布的精度一般为10μm。若在其他应用情况(如污水的预处理)中,滤布的精度可根据要求选择5μm -200μm

进水通过自由落差,从中央转鼓进入过滤转盘,由内向外穿流过滤。过滤后的液体从设备的出口流出。过滤期间,转盘开始处于静止状态。进水中的固体物质被滤布截留,沉积在滤布上。随着过滤时间延长,中央转鼓的液位上升。在到达预先设置的最高液位时,转盘开始缓慢旋转,反冲洗水泵抽取过滤后的清水通过冲洗喷嘴对滤布上沉积的固体物质进行冲洗。整个运行过程中,过滤均为连续的,即便在清洗过程中,过滤仍在进行。

通过中央转鼓中间安装的排渣槽将冲洗后的渣水混和物排出系统。

 

三、盘式微孔过滤系统的主要组成部分

1、转盘过滤器

安力斯SMDF系列盘式微孔过滤系统的主体设备为转盘过滤器,由中央转鼓、过滤转盘、排渣管路组成。中央转鼓由电机驱动,中央转鼓内部安装排渣槽,用以收集冲洗下来的高浓度渣水混合液。见图2

2、反冲系统

反冲系统由反冲水泵、冲洗棒、喷嘴组成。反冲启动时,反冲水泵抽取过滤后的清水作为冲洗水,通过冲洗棒运输到喷嘴,喷射出扇形高压水流冲洗滤布,冲洗水量小于过滤水量的1%,不影响过滤效率。见图3

3、系统控制中心

系统控制中心控制过滤器的工作,可实时了解水位变化以及滤盘运行情况,可进行自动控制或手动控制,可根据需要采用液位控制或时间控制的运行模式,参数设置的操作也十分简便。可进行远程监控,设置了故障报警,使运行过程更加安全可靠。

 

四、盘式微孔过滤系统的主要特点

与传统过滤方式相比,盘式微孔过滤系统的设计原理和结构使其具有更为突出的优势。

1、出水水质好且稳定

安力斯微孔过滤设备是采用不锈钢滤布来代替传统滤池的砂滤料,滤布孔径很小,可截留粒径为几微米的微小颗粒,因此出水水质及出水稳定性都优于传统的粒料滤池。当进水悬浮物(SS)浓度≤25mg/L时,出水悬浮物(SS)浓度≤5mg/L

2、设备简单紧凑,附属设备少,整个过滤系统的投资低

安力斯微孔过滤设备采用滤后水作为清洗水,省去许多传统滤池需要的反冲洗水池、水塔等。

3、自动化程度高,运行和维护简单、方便

安力斯微孔过滤设备运行的全过程由中央控制系统控制,设定参数后可自动运行,自动化程度高。基本不需专人维护管理。而对于砂滤池而言,若滤料堵塞,清洗工作量较大,且更换滤料非常困难。

4、反冲水量小,运行费用低

安力斯微孔过滤设备反冲洗所需要的水量占处理水量的比例小于1%。该设备的耗电设备为转鼓驱动电机、反冲水泵和自动控制系统,其中转鼓驱动电机和反冲水泵是间歇性运转,耗电量低。维护方便,人工费低。以处理水量5万吨/d为例,运行成本仅为0.001/吨。

5、水头损失比砂滤池小很多

安力斯微孔过滤设备水头损失一般在50-150mm,而砂滤池的水头损失一般为1.5m多。由于水头损失少,不需设提升,在一定程度上减少了费用。

6、占地面积小,土建工程量少,建设周期短

安力斯微孔过滤设备滤盘采用垂直排布,利用较小的占地面积就可保证大的过滤面积,池容减少,占地面积与传统滤池相比大大缩小,日处理1万吨的滤池,占地面积只有30m2。同时减少了材料量及土方量,显著降低了工程造价。设备可在工厂制造现场安装,因而建设周期短。

7、投资可分期进行

安力斯微孔过滤设备为组装式水处理设备,对于用水量增长快的水厂可以一次设计,然后根据用水量的增长来增加组装式过滤器,这样可避免一次性建厂所占用的大量资金。

五、盘式微孔过滤系统的中试研究

1、试验材料及方法

(1) 试验装置与流程

盘式微孔过滤系统中试装置(简称“SMDF系列样机”)示意图如图1所示。该系统使用三碟转盘过滤器,放置在矩形水池中。污水由水泵输送,从中央转鼓进入过滤转盘,由内向外穿流过滤,过滤后的液体通过堰门从出水口流出。过滤期间,转盘处于静止状态。进水中的固体物质沉积在滤布上,随着过滤时间延长,中央转鼓中心的液位上升。在到达预先设置的最高液位时,转盘开始缓慢旋转,冲洗棒上的冲洗喷嘴抽取部分滤液对过滤面上沉积固体物质进行冲洗,中央转鼓的水位下降。当水位降到最低液位(与最高液位相差250mm),转盘停止转动,反冲洗系统停止。具体控制流程如图5所示。

(2) 设备参数与运行参数

本研究中使用的SMDF系列样机采用三碟片的结构,单碟片的有效过滤面积为1.88。进水流量5467m3/h。反冲洗水泵功率为3kw,流量8m3/h,扬程150m

(3) 实验过程与分析方法

本研究考察了进水浓度对过滤效果的影响,并通过连续进水试验考察该系统连续运转的情况。分析指标主要为水中悬浮物浓度(GB11901-89)。

2、试验结果及分析

(1) 不同进水SS浓度对出水效果的影响本部分考察了进水SS浓度约在15-135mg/L,盘内外最大水位差400mm时,SMDF系列样机出水效果,如图6所示。可以看出,该装置能截留几乎所有的悬浮物,出水的浓度在6mg/L以下。从另一方面也说明,在试验周期内,转盘过滤性能稳定。

(2) 连续运行结果

运行参数:处理水量1320m3/d,进水SS浓度≤30mg/L,反冲压力0.8MPa。连续运行结果如图7所示。从表中可以看出,在60天左右的检测时间内,出水SS浓度≤8mg/L,出水效果稳定,达到了处理要求。

六、结论

(1) 盘式微孔过滤系统具有出水水质稳定,占地面积小,运行成本低等优点,可满足污水深度处理工艺的要求。

(2) 采用盘式微孔过滤系统可以有效去除水中的悬浮物,在连续运行的中试试验中,水中悬浮物(SS)浓度≤8mg/L,处理效果稳定。

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(北京安力斯科技发展有限公司供稿)

(责任编辑:Cai Wu)
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