1 過(guò)濾在污水再生回用中的重要性及其分類

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展水污染的程度和范圍擴(kuò)大，將污水進(jìn)行深度處理，以達(dá)到回用的目的，是節(jié)水減排的一個(gè)重要措施和手段。在常規(guī)水處理工藝流程中，水經(jīng)過(guò)二級(jí)處理后，水中的大部分懸浮物、膠體被去除，外觀上變得透明，但仍殘留有少量細(xì)小的懸浮顆粒、膠體等。污水再生回用處理的常用工藝有以下三種[1]：(1)混合+沉淀+過(guò)濾；(2)氣浮+過(guò)濾；(3)直接過(guò)濾。在污水的再生回用處理過(guò)程中常采用過(guò)濾工藝，它是污水再生回用的主要處理單元之一。

過(guò)濾作為一種固液分離方式，在污水再生回用處理領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。目前，按過(guò)濾材料的性質(zhì)可分為以下五種形式：(1)傳統(tǒng)自然材料：如石英砂、無(wú)煙煤、果殼類等。石英砂是應(yīng)用較為廣泛的一種濾料。(2)人工合成材料：目前采用的人工合成濾料有聚苯乙烯濾料珠、聚氯乙烯珠、聚丙烯珠等。(3)纖維過(guò)濾：纖維過(guò)濾采用一種新型的軟填料—纖維束或纖維球作為過(guò)濾單元。它們的過(guò)濾效率和截污容量均優(yōu)于傳統(tǒng)的濾料，適用于以濁度為主的過(guò)濾工藝中。(4)膜過(guò)濾：污水再生回用中常見(jiàn)的膜過(guò)濾主要有：微濾、超濾、納濾、反滲透等，每一種膜技術(shù)都有特定的性能和適用范圍。(5)改性材料：改性濾料是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)在濾料的表面涂上改性劑，從而改變?cè)瓰V料表面的物理化學(xué)性質(zhì)，以提高濾料的截留吸附能力，改善出水水質(zhì)[2]。

2 過(guò)濾技術(shù)在污水再生回用中的應(yīng)用

由城市廢水凈化后的再生水可以有多種用途，概括歸納為：工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、生活雜用水、地下回注用水、景觀河道用水。農(nóng)業(yè)灌溉用水水質(zhì)要求較低，一般直接采用二級(jí)處理出水，而地下回注水因種種潛在風(fēng)險(xiǎn)在我國(guó)應(yīng)用還不多[3]，因此上我們主要從工業(yè)用水、生活雜用水和景觀方面介紹過(guò)濾技術(shù)在污水再生回用中的應(yīng)用。

2.1 再生水回用于工業(yè)用水

工業(yè)用水在城市用水中所占的比例很大，其中的冷卻水、洗滌沖洗水以及某些生產(chǎn)工藝的低質(zhì)用水都可以用回用水代替。再生水回用于工業(yè)用水，尤其是生產(chǎn)工藝用水時(shí)，對(duì)回用水質(zhì)要求較高，因此常采用膜過(guò)濾技術(shù)，并以纖維等其它過(guò)濾方式作為膜系統(tǒng)的預(yù)處理工藝。

圖 1 污水深度處理工藝流程

Fig.1 Flow chart of wastewater advanced treatment

大連北海熱電廠建設(shè)了污水深度處理出水回用于循環(huán)冷卻水和鍋爐補(bǔ)水工程[4](工藝流程見(jiàn)圖1)。原水水質(zhì)：pH 7.0～8.5，濁度8～12 NTU，電導(dǎo)率1200～1450 μS/cm，COD 60～80 mg/L，BOD5 20～30 mg/L，氨氮15～30 mg/L；深度處理率<240 μS·cm-1，氨氮<1 mg/L。工藝二級(jí)過(guò)濾裝置中纖維束過(guò)濾器濾速28～36 m/h，濾料截污量：5～10 kg/m3，反洗周期24 h；石英砂濾池層深為0.8 m，濾料粒徑：0.3～0.5 mm，濾速5 m/h，反洗周期72 h，濾料截污量：2～4 kg/m3；二級(jí)過(guò)濾對(duì)COD、BOD5、NH4+-N 和濁度的去除率分別達(dá)到了76 %、87 %、98 %和98 %，砂濾池出水濁度和SDI 滿足RO 系統(tǒng)進(jìn)水限制濁度和SDI 的要求。RO 系統(tǒng)出水電導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于熱電限值，出水氨氮也能滿足熱電限制要求，脫鹽率>97 %。通常RO 系統(tǒng)運(yùn)行6 個(gè)月則需清洗一次，而本系統(tǒng)運(yùn)行10 個(gè)月還未到達(dá)需清洗的程度，預(yù)處理工藝運(yùn)行可靠穩(wěn)定。

某鋼鐵公司處理鋼鐵廠廢水并回用作工業(yè)新鮮補(bǔ)充水[5](工藝流程見(jiàn)圖2)。設(shè)計(jì)進(jìn)水：pH 6.5～9.5，SS≤280 mg/L，電導(dǎo)率≤1560 μS/cm，硬度≤379 mg/L；回用水水質(zhì)：pH 7～9，SS≤10 mg/L，電導(dǎo)率≤450 μS/cm，硬度≤200 mg/L。此工藝采用V 型濾池+膜系統(tǒng)兩種過(guò)濾技術(shù)，其中V 型濾池設(shè)計(jì)濾速為10～12 m/h，設(shè)濾池反洗水泵2 臺(tái)。膜系統(tǒng)包括超濾和反滲透兩大部分，反滲透的前處理采用超濾，主要去除廢水中大部分微粒及有機(jī)物等，可使進(jìn)水SDI 達(dá)到RO 進(jìn)水要求。RO 主要用于脫除廢水中的可溶性鹽、膠體、有機(jī)物及微生物，使出水水質(zhì)達(dá)到用戶要求。

Fig.2 Flow chart of wastewater treatment process

2.2 再生水回用于景觀環(huán)境及雜用水

隨著人們對(duì)美好生活環(huán)境的不斷追求和節(jié)約用水這一可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略重要措施的深入人心，景觀灌溉或雜用成為再生水利用的重要方面。

秦皇島東港城市污水再生回用水廠將污水廠二級(jí)處理出水進(jìn)行再生(工藝流程見(jiàn)圖3)，出水用于海港煤碼頭噴灑降塵[6]。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)：懸浮物固體為20 mg/L，氨氮45 mg/L，COD100 mg/L，BOD 20 mg/L；其出水懸浮物固體<5 mg/L，氨氮<10 mg/L，COD<35 mg/L ，BOD<10 mg/L，濁度<5。其中纖維球過(guò)濾器濾速為20 m/h，對(duì)去除懸浮固體有機(jī)物的作用明顯，對(duì)陶粒濾池出水COD 去除率為11.99 %，對(duì)陶粒濾池出水濁度的平均去除率為21.17 %，對(duì)氨氮的去除效果不明顯。運(yùn)行實(shí)踐表明，該工藝出水水質(zhì)達(dá)到了業(yè)主所定回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，而且運(yùn)行成本低，節(jié)水經(jīng)濟(jì)效益顯著。

圖 3 工藝流程

Fig.3 Scheme of flow sheet

濟(jì)南南郊賓館生活污水經(jīng)再生處理后主要作為南郊賓館的人工湖景觀用水、賓館沖廁及綠化用水[7](工藝流程見(jiàn)圖4)。處理水量為4000 m3/d，進(jìn)水主要水質(zhì)指標(biāo)：COD 為 130～250mg/L，氨氮為15～40 mg/L，總氮為30～50 mg/L，pH 為7.6～8.3，總磷為 3.5～5.2 mg/L，SS 為50～200 mg/L。處理出水水質(zhì)要求達(dá)到《生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(CJ/T 48—1999)。纖維過(guò)濾出水：COD＜25 mg/L，SS＜3 mg/L，總磷＜1.0 mg/L。通過(guò)纖維過(guò)濾器去除反應(yīng)形成的磷酸鹽沉淀物。纖維過(guò)濾器具有較小的孔隙率，過(guò)濾精度高，對(duì)不溶性的磷酸鹽有較強(qiáng)的去除能力。

3 過(guò)濾技術(shù)應(yīng)用分析

過(guò)濾技術(shù)最早應(yīng)用于給水處理工藝中，因其對(duì)懸浮物去除效果較好，后來(lái)又被逐漸應(yīng)用于污水再生回用處理工藝中，因?yàn)樵偕赜眠M(jìn)水一般為二級(jí)處理出水，其水質(zhì)情況較好，因而可用過(guò)濾方式進(jìn)行處理。研究結(jié)果表明，過(guò)濾對(duì)去除SS 十分有效，還可去除部分COD 和BOD，但直接過(guò)濾工藝對(duì)于溶解性物質(zhì)、色度、總磷去除不高，并且很難使出水濁度達(dá)到回用值，而在過(guò)濾前設(shè)置生化處理設(shè)施，尤其是過(guò)濾與生化功能兼?zhèn)涞纳餅V池的應(yīng)用，使得出水水質(zhì)穩(wěn)定，過(guò)濾前大量去除SS 提高了過(guò)濾周期。此外過(guò)濾主要去除的是物理性的污染物，對(duì)化學(xué)性污染物的去除率較低，所以在回用處理前加生化處理也可去除大部分的有機(jī)污染物質(zhì)。同時(shí)對(duì)水質(zhì)要求比較嚴(yán)格的回用水大多采用膜過(guò)濾，膜過(guò)濾前常常設(shè)置砂濾或纖維過(guò)濾以保證膜系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且為滿足RO 系統(tǒng)要求一般會(huì)在前設(shè)置超濾裝置。砂濾濾速大約為5～10 m/h，濾料截污量2～4 kg/m3，纖維過(guò)濾器的濾速和截污量均為砂濾的2～3 倍，但其反沖洗周期要小于砂濾，一般為砂濾的1/3。因城市污水水量、水質(zhì)較工業(yè)廢水穩(wěn)定可靠，所以可將城市二級(jí)處理出水作為大規(guī)模再生回用工藝的原水。而對(duì)工業(yè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，其廢水經(jīng)再生處理后常用于循環(huán)冷卻水、生產(chǎn)系統(tǒng)補(bǔ)水或者廠區(qū)綠化噴灑等雜用水，因此要根據(jù)不同的利用途徑選擇不同的過(guò)濾技術(shù)。對(duì)綠化或噴灑等雜用水采用砂濾或是處理效果更佳的纖維過(guò)濾往往就能達(dá)到回用水質(zhì)要求。所以說(shuō)正確選擇過(guò)濾方式，才能發(fā)揮最大的運(yùn)行效率，達(dá)到水質(zhì)凈化的要求。

圖4 工藝流程

Fig.4 Flow chart of treatment process

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)水資源的日趨緊張，政府對(duì)各行業(yè)的水質(zhì)處理與排放指標(biāo)的要求日趨嚴(yán)格，對(duì)污水進(jìn)行再生回用已成為水處理發(fā)展的一種趨勢(shì)。再生回用工藝中各種過(guò)濾形式有各自特點(diǎn)，根據(jù)不同出水用途選擇合適的過(guò)濾形式，既降低了工程造價(jià)，又解決了污水排放問(wèn)題。

現(xiàn)在，世界各國(guó)已經(jīng)將過(guò)濾技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用作為一個(gè)重要的課題，我國(guó)近年來(lái)無(wú)論是在應(yīng)用基礎(chǔ)研究還是在新型材料的制備方面已經(jīng)做了不少的工作，但是為了滿足節(jié)能、充分利用資源、環(huán)境保護(hù)的要求，人們正期待著過(guò)濾技術(shù)在今后會(huì)有新的發(fā)展。

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(本文文獻(xiàn)格式：苗娜，朱鐵群，李小偉，等．過(guò)濾技術(shù)在污水再生回用中的應(yīng)用[J]．廣東化工，2011，38(2)：122-124)

[作者簡(jiǎn)介] 苗娜(1982-)，女，陜西咸陽(yáng)人，在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)樗幚砦⑸锛夹g(shù)。

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