“中水”一詞源于日本。它是一種將城市和居民生活中產(chǎn)生的雜排水經(jīng)過適當(dāng)處理，達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后，回用于沖洗廁所、清洗汽車、綠化或冷卻水補(bǔ)充等用途的非飲用水。因其水質(zhì)介于上水與下水之間而得名“中水”，中水也被稱為再生水，是城市的第二水源。利用城市污水處理廠二級出水制取中水既可以減少污水的排放總量，又可以緩解水資源的短缺。城市污水處理廠二級出水水量水質(zhì)穩(wěn)定，污染物含量較低(0．1%) ，經(jīng)常規(guī)的混凝－過濾－消毒工藝即可滿足工業(yè)循環(huán)冷卻水的要求，而這部分用水量占到了城市總需水量的1 /3[1]。作為一種新興的過濾技術(shù)，纖維束過濾由于具有占地面積小，處理效果好等優(yōu)點(diǎn)，在中水回用中受到廣泛的研究和應(yīng)用。蔣軼鋒等人[2]用纖維束過濾器對污水廠的二級出水進(jìn)行了直接過濾和絮凝、過濾回用，結(jié)果表明: (1) 過濾器在10 － 30m /h的濾速下均能有效去除水中的SS 和濁度，出水SS 低于10mg /L，對COD、BOD、TP 和細(xì)菌總數(shù)的去除率分別為10% － 80%、21% － 50%、11% － 81% 和87%; (2) 采用硫酸鋁作為絮凝劑與纖維過濾器聯(lián)合處理能進(jìn)一步提高出水水質(zhì)。在實(shí)際的中水回用工程中，纖維束濾池已有多年成功運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)和案例。

1 纖維束過濾技術(shù)

纖維束過濾技術(shù)采用軟填料－纖維束作為濾元，其濾料單絲直徑可達(dá)幾十微米甚至幾微米，屬微米級濾料(砂濾料屬毫米級) ，具有巨大的比表面積和表面自由能(d50: 80000m2 /m3 ，而砂d1000: 6000m2 /m3 ) 。與均值濾料相比，纖維束濾料過濾具有更高的過濾精度、濾速和截污能力，可將濾速提高兩倍以上，而出水濁度可以降低70%[3]，同時(shí)纖維束濾池由于采用纖維濾料，大大提高了接觸面積[4]，可減少近50% 的占地面積[5]，出水水質(zhì)也更優(yōu)良。

1． 1 高效纖維束濾池工作原理

高效纖維束濾池是一種全新的重力式濾池，濾池系統(tǒng)主要包括上濾板、下濾板、濾料、反洗排水槽、反洗水泵、風(fēng)機(jī)、進(jìn)水閥、出水閥、反洗進(jìn)水閥、反洗進(jìn)氣閥、反洗排水閥、正洗排水閥、風(fēng)機(jī)排氣閥等。

纖維束濾料用聯(lián)接件固定在濾池的上濾板和下濾板上。其中下濾板固定，上濾板上下可調(diào)，可調(diào)節(jié)纖維密度。濾池運(yùn)行時(shí)，濾層孔隙度沿水流動(dòng)方向逐漸縮小，纖維密度逐漸增大，層孔隙直徑逐漸減小，實(shí)現(xiàn)了理想的深層過濾。王德英等人[6]通過對纖維束濾床過濾性能的研究發(fā)現(xiàn)纖維束濾床孔隙尺寸分布合理，類似于理想濾層，在過濾中整個(gè)濾層都能發(fā)揮截污作用，相應(yīng)地，水頭損失也較均勻地分布于整個(gè)床層。當(dāng)濾層達(dá)到截污容量需要清洗時(shí)，濾層在反沖洗水的作用下被充分放松，纖維束濾料便恢復(fù)到松馳的舒展?fàn)顟B(tài)，在氣水混合擦洗的作用下，將過濾截留下的污物從濾層中洗脫并排出，使濾料恢復(fù)過濾性能。

1． 2 高效纖維束濾池特點(diǎn)

(1) 占地面積小纖維束濾池的平均濾速可高達(dá)18 －20米/時(shí)，是砂濾池的2 － 3 倍，可大幅節(jié)約占地面積。

(2) 濾層密度可調(diào)控濾層密度可調(diào)節(jié)和控制，滿足不同過濾精度要求，避免過濾阻力上升過快。

(3) 濾料使用壽命長濾元性能不衰減，濾料不流失，且無需使用化學(xué)藥劑清洗，使用壽命一般不低于10 年。

(4) 不脫落短纖維濾元是由經(jīng)過特殊處理的束狀纖維長絲纏繞而成，運(yùn)行及清洗時(shí)不會有短纖維脫落。

(5) 清洗水耗低纖維束濾池的清洗水耗一般為1 － 3%，是砂濾池的1 /2。

(6) 工程造價(jià)低纖維束濾池的工程造價(jià)與傳統(tǒng)的砂濾池相近。

(7) 運(yùn)行成本低纖維束濾池運(yùn)行成本(包括電耗、人工、折舊) ＜ 0． 1 元/噸水。

(8) 易清洗纖維束濾元不存在綁扎結(jié)點(diǎn)，清洗時(shí)又處于舒展放松狀態(tài)，比較容易清洗，而且由于纖維束濾元兩端都懸掛在濾板上不會纏繞亂層，容許高強(qiáng)度氣－水聯(lián)合清洗，可保證清洗效果，防止濾層積泥，同時(shí)有效的脈動(dòng)清洗方式也使得纖維束濾料獲得較為徹底的清洗效果。蔣軼鋒等人[6]通過對纖維束過濾器的研究認(rèn)為氣水聯(lián)合反沖洗是適合恢復(fù)纖維束過濾器過濾效能的沖洗方式，在反沖洗水流量10 － 12 L/(m2·s) 、水壓0． 1MPa、空氣流量60 L/(m2·s) 、氣壓0． 1MPa 的條件下，沖洗30 min 能夠有效地恢復(fù)纖維過濾器的過濾性能。

2 纖維束過濾在中水回用中的應(yīng)用

2．1 唐山豐南某污水處理廠

該廠日處理規(guī)模為5 萬噸，變化系數(shù)為1． 2，于2005 年投入運(yùn)營，主要接納城區(qū)污水和部分鋼廠廢水。原水主要水質(zhì)指標(biāo)如下: CODCr: 180 － 200mg /L; BOD5: 80 － 90mg /L; SS: 180mg /L; TN: 200mg /L; NH3 － N: 10mg /L; TP: 2 － 3mg /L; pH: 7 － 8。主要設(shè)計(jì)處理工藝如下所示。

污水經(jīng)過深度處理后回用于鋼廠，過濾采用高效纖維束濾池，池型為快濾池。濾池格數(shù)為5 格，總過濾面積為115m2，單格尺寸為4． 8m × 4． 8m，濾速為22m/h，反洗水強(qiáng)度為8L/(m2·s) ，反洗氣強(qiáng)度為60 L/ (m2·s) (由于纖維束安裝牢固且不掉毛，濾料可允許較大氣洗強(qiáng)度，以獲得更好的反洗效果) 。濾池進(jìn)出水水質(zhì)主要設(shè)計(jì)指標(biāo)見表1。

                                              表1 高效纖維束濾池進(jìn)出水水質(zhì)設(shè)計(jì)指標(biāo)

              Tab． 1 Designed Water Quality Index of Inlet and Outlet of High-Efficiency Fiber Filtering Pool

                                                                         圖1 濾池進(jìn)出水CODCr

                                                Fig. 1 CODCr of Inlet and Outlet of Fiber Filtering Pool

                                                                                   圖2 濾池進(jìn)出水BOD5

                                                    Fig. 2 BOD5 of Inlet and Outlet of Fiber Filtering Pool

                                                                                圖3 濾池進(jìn)出水SS

                                                           Fig. 3 SS of Inlet and Outlet of Fiber Filtering Pool

從圖1、2 中可以看出，二級出水(濾池進(jìn)水) 的CODCr和BOD5已基本達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)由于濾池對懸浮物的截留作用，濾池出水的CODCr和BOD5均得到進(jìn)一步降低。從圖3中可以看出，二級處理出水SS 較低，但不穩(wěn)定，部分時(shí)間濃度超出回用水標(biāo)準(zhǔn)(10mg /L) ，在濾池的直接過濾下，可完全保障出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，濾池的噸水處理成本約為0． 1 元(包括動(dòng)力費(fèi)、人工費(fèi)和設(shè)備折舊費(fèi)) 。

2． 2 唐山西郊某污水處理廠

該廠日處理規(guī)模為5 萬噸/日，變化系數(shù)為1． 2，于2007 年12 月投入運(yùn)營，主要接納生活污水和部分鋼廠廢水。原水主要水質(zhì)指標(biāo)為: CODCr: 500mg /L; BOD5: 300mg /L; SS: 350mg /L;NH3 － N: 40mg /L; TP: 8 － 10 mg /L; TN: 60mg /L; pH: 7 － 8。主要設(shè)計(jì)處理工藝如下:

污水經(jīng)過深度處理后回用于鋼廠，過濾采用高效纖維束濾池，由于該廠原水水質(zhì)較差，故需在濾池前設(shè)置混凝沉淀反應(yīng)池，投加的混凝劑為PAC。池型為V 型濾池，濾池格數(shù)為6格，總過濾面積為114m2，單格尺寸為2． 1m × 5． 75m × 2，濾速≥20m/h，反洗水強(qiáng)度為8L/(m2·s) ，反洗氣強(qiáng)度為60 L/(m2·s) (由于纖維束安裝牢固且不掉毛，濾料可允許較大氣洗強(qiáng)度，以獲得更好的反洗效果) 。濾池進(jìn)出水水質(zhì)主要設(shè)計(jì)指標(biāo)見表2 所示。

2008 年10 － 12 月濾池平均進(jìn)出水主要水質(zhì)指標(biāo)見表3 所示。

從表3 中可以看出， 2008 年10 － 12 月，在濾池的過濾截留作用下，出水BOD5、CODcr和SS 均穩(wěn)定達(dá)到設(shè)計(jì)要求，滿足鋼廠回用水標(biāo)準(zhǔn)。具體參見http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

                                                   表2 高效纖維束濾池進(jìn)出水水質(zhì)設(shè)計(jì)指標(biāo)

                 Tab. 2 Designed Water Quality Index of Inlet and Outlet of High-Efficiency Fiber Filtering Pool

                                                                 表3 2008 年下半年濾池進(jìn)出水水質(zhì)

Tab. 3 Water Quality of Inlet and Outlet of High － Efficiency Fiber Filtering Pool in the Second half of the year 2008

3 結(jié)論

纖維束過濾是一種理想的深層過濾技術(shù)，濾層可調(diào)可控，過濾速度快(可達(dá)20m/h) ，能夠大幅度的節(jié)省占地面積，且濾料性能不衰減，不脫落短纖維，不需要對濾料進(jìn)行特殊清洗，如使用化學(xué)藥劑清洗，因此維護(hù)方便。此外，根據(jù)濾池進(jìn)水水質(zhì)情況，可選擇直接過濾或加藥混凝過濾。當(dāng)需要加藥時(shí)，水質(zhì)較好情況下可考慮使用管道混合器，較差時(shí)，為保證出水水質(zhì)穩(wěn)定，需前置一混凝沉淀池。來源：谷騰環(huán)保網(wǎng)

參考文獻(xiàn)

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[2]蔣軼鋒，王琳，王寶貞，等．纖維過濾器用于污水回用的研究〔J〕．環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2005，6(12) : 97-100．

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作者簡介: 吳敬東(1972-) 男，工程師，主要從事污水處理工作．