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纤维转盘过滤技术在城市污水深度处理中的应用

发布时间:2009-11-17 10:28:23  中国污水处理工程网

过滤作为一种固液分离方式,在水处理领域应用非常广泛。一般过滤可分为深层过滤、膜过滤和表面过滤三大类,如图1所示。


纤维转盘过滤属于一种深度过滤技术,能够有效截留几个微米的颗粒物,可广泛应用于地表水净化、污水深度处理,通常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、浊度和COD等污染物,特别适合于城市污水处理厂提标一级A排放改造和污水回用深处理领域。

1 纤维转盘过滤系统结构及工作原理

纤维转盘过滤系统由用于支撑滤布的垂直安装于中央集水中的平行过滤转盘串联组成,一套装置的过滤转盘数量一般为2~20个,每个过滤转盘由6小块扇形组合而成;过滤转盘由防腐材料制成,每片过滤转盘外包有纤维毛滤布;反冲洗装置由反洗水、反抽吸装置及阀门组成,排泥装置由排泥、排泥及阀门组成;排泥与反洗水为同一水。过滤系统结构如图2所示。

纤维转盘的过滤介质为尼龙纤维毛滤布,滤布以聚酯纤维作为绒毛支撑体,其标称孔径为10μm,滤布介质有3~5mm的有效过滤深度,可使固体粒子在有效过滤厚度中与过滤介质充分接触,将超过尺寸的粒子截获,滤布的有效深度还能够存储捕获的粒子,减少反冲洗流量,同时还可减少正常运行时的水头损失。

纤维转盘过滤系统运行周期包括过滤、反冲洗和排泥三个阶段。过滤过程中滤盘不转动,随着滤布表面截留物的累积,过滤通量的降低,滤池液位上升,当该池内液位到达清洗设定值(高水位)时,PLC即可启动反抽吸,开始清洗过程,清洗时通过自动切换抽吸道上的电动阀,实现滤盘的交替清洗;反抽吸机构与滤布接触面积很小,反冲洗面积瞬间约为池内单盘面积的1%,因而使得反洗效率非常高,并且不影响其他滤布表面的过滤,进而实现整套装置的连续过滤;滤池的过滤转盘下设有斗形池底,有利于池底污泥的收集,经过一设定的时间段,PLC启动排泥,通过池底穿孔排泥将污泥回流至厂区排水系统;排泥间隔时间及排泥用时可予以调整。

2 纤维转盘过滤与传统砂滤的应用比较

与传统的砂滤相比,纤维转盘独特的设计原理和结构使它具有突出的优势。在工艺流程上,纤维转盘过滤系统可省掉鼓风机房、反冲洗房、提升房和预加氯单元;在运行理上,该系统具有运行费用低、出水稳定及理维护简单等优势。

2.1 传统砂滤工艺流程(见图3)

2.2 纤维转盘过滤工艺流程(见图4)

以国内某实际项目(设计水量5万m3/d,Kz=1.2)深度处理过滤单元为例,就V型滤池与纤维转盘滤池工艺的设计、投资、占地面积、运行费用、建设运行理等方面进行对比,结果如下表所示。

此外,纤维转盘过滤与高效纤维滤池、D型滤池等相比,同样具有系统简单、运行维护理方便和运行成本低的优势,在实际运行中还具有如下突出特点:

(1)实现连续过滤,出水水质好,水量稳定,且耐冲击负荷,适应性强,进水水质SS≤20mg/L,瞬时峰值可达到80mg/L。
(2)过滤及反洗效率高,平均滤速实际可达15m3/m2·h,有效过滤面垂直摆放且附属设施少,所以大大减少了占地面积。以水量5万t/d为例,总占地148m2,仅为V型滤池工艺的1/8。
(3)反抽吸强度达333L/m2·s,可实现多种反抽吸组合,清洗彻底,不易长生物垢,过滤设备前不需设置预加氯系统。
(4)反洗水量小,与处理水量的比≤1%,实际工况下反冲洗间隔时间一般为2h,每个滤盘的冲洗时间为1~2min。因此,反洗水量可以比较均匀地返回到前处理系统,不会对前处理工艺产生影响。
(5)整套系统运行自动化,维护简便,过滤形式为外进内出,纤维滤布的内侧不被污染,外侧污染的清除和恢复很快。实际运行中,滤前处理系统的事故即使有较大的漂浮物或跑料的填料,对滤池的影响也较小,恢复也很快。
(6)单台设备的规格齐全,2,000~50,000t/d不等,单台设备中的机械设备较少,故障概率和故障率均较低,滤布磨损较小(寿命3年),即使有异常损坏,滤盘也易于更换,更换一个盘仅需10分钟。
(7)整个系统采用模块化设计,与外部的接口较少,设计周期和施工周期短,安装快捷。
(8)设备简单紧凑,附属设备少,整个过滤系统的投资低,设备闲置率低,总装机功率低,运行费用低。

3 工程应用实例

目前,具有自主知识产权的国产纤维转盘过滤系统已形成成套设备,单台处理量可实现2000~50,000m3/d,池体可做成混凝土池和钢结构两种。以无锡梅村污水处理厂提标改造3万m3/d污水过滤处理工程为例,设2座型号NTHA-16型纤维转盘滤池,占地面积76m2。

主要设计参数为:进水水质SS≤20mg/L;出水SS≤5mg/L;浊度≤3NTU;滤速≤15m3/m2·h;单盘有效过滤面积为5.2m2;水头损失内部为0.3m,进水闸门至出水井为0.7~0.9m;反冲洗Q=30m3/h,H=9m,N=2.2kW;反洗水量≤1%;瞬时反洗面积为1%;旋转驱动电机0.55~0.75kW。
运行期间,经过100天的连续监测,进水SS平均浓度在14mg/L左右,出水SS平均浓度在4mg/L左右,如图5所示。

4 结语

当前我国水环境污染和水资源短缺的问题仍比较严重,国家针对污水排放的标准以及污(废)水深度回用处理的要求也日趋严格,国产纤维转盘过滤系统正是在这种背景下对传统过滤方式和结构原理进行了改革,通过自主研发试验成功,目前已成功应用于大连老虎滩污水处理厂中水回用、无锡梅村污水处理厂和无锡芦村污水处理厂等全国20多个市政污水处理项目中,市场反响良好。该技术2009年成功入选国家重点环境保护实用技术A类,可为我国广阔的城市污水一级A排放及中水回用污水深处理市场提供优质高效的过滤服务。来源:中国环保产业协会 作者: 李星文 唐启明 张 彬

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