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纖維束，纖維球**纖維束濾池在中小型污水處

發布時間：2023-12-22 瀏覽:7次文章來源：

**纖維束過濾技術是一種結構先進、性能優良的重力式過濾技術，適用于中、小型給水及污水深度處理系統，近年來被廣泛應用于各種工業廢水和生活污水的深度過濾處理單元，是石英砂等顆粒狀濾料濾池的更新換代工藝。纖維束濾池在城市污水處理廠從一級B到一級A達標處理的工藝中，運行穩定，出水水質良好，并有一定的抗沖擊負荷能力。纖維束濾池的濾速大約是砂濾的2-3倍，在污水廠達標排放政策法規要求和基于對環境保護的宗旨下，在城市用地緊張的實際情況中，相對其它濾池有比較大的優勢[1]。本文以雄縣污水處理廠為例，對該過濾技術進行了深入探討，為其今后工程應用提供了可推廣和借鑒的經驗。
保定市雄縣污水處理廠于2009年9月底投入運行，近期設計規模為2×104m3/d，占地面積23畝。污水廠采用UNITANK處理工藝，污水先進入粗格柵間，在此攔截污水中較大雜質，再由污水泵提升，經過細格柵及旋流沉砂池去除水中細小雜質和砂粒，然后進入UNITANK生物反應池進行生化處理，二級處理出水再由二級提升泵站提升至深度處理系統——**纖維束濾池，進一步去除BOD5、CODCr、氮、磷等污染物，過濾后的出水經過二氧化氯消毒后排入大清河。
1 設計進水、出水水質
    根據《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)的要求，當污水處理廠出水排入稀釋能力較弱的水體時，污水處理廠出水要求達到一級A標準[2]。
    雄縣污水處理廠進、出水水質指標見表1。
表1  設計進水、出水水質

項目	進水	出水
BOD5 (mg/L)	200	10
CODCr (mg/L)	380	50
SS (mg/L)	200	10
NH3-N (mg/L)	30	5（8）
TN (mg/L)	45	15
TP (mg/L)	3	0.5

                    注：括號內為水溫≤ 12℃時控制指標。
2  深度處理單元工藝流程及纖維束濾池工藝簡圖
該工程是亞洲開發銀行貸款項目，河北省保定市白洋淀流域生態系統綜合管理與環境保護項目，考慮到工程投資和可用場地面積有限，且出水水質要求嚴格等因素，決定選擇具有截污容量大，過濾精度高、占地面積小[3]、投資省、運行成本低、出水效果好等特點的重力式纖維束濾池。圖1所示為該污水處理廠以**纖維束濾池為核心的深度處理單元工藝流程。
UNITANK池出水        PAC                    ClO2                    排入大清河

圖1  深度處理單元工藝流程
深度處理系統設置于二級污水處理系統（UNITANK工藝）之后，主要去除水中的懸浮物，結合混凝藥劑（PAC）投加，可進一步去除SS、CODCr、BOD5、總磷、總氮等污染物。
**纖維束濾池工藝簡圖如圖2所示。
圖2  GXKT型**纖維束濾池工藝簡圖
3   **纖維束濾池結構組成及工作原理
    **纖維束濾池由池體、濾料、濾板、布水系統、布氣系統、濾料密度調節裝置、管道、閥門、反洗水泵、反洗風機、電氣控制系統等組成。采用一種新型的纖維束軟填料作為濾元，其濾料直徑可達幾十微米甚至幾微米，屬微米級過濾技術（砂濾屬毫米級），具有比表面積和表面自由能大（纖維束d50μm：80000m2/m3，石英砂d1000μm：6000m2/m3）、過濾阻力小等特點，增加了水中雜質顆粒與濾料的接觸機會和濾料的吸附能力，大大地提高了過濾效率和截污容量。濾池內設有纖維密度調節裝置，針對實際運行的水質和過濾要求對纖維束濾料的密度進行調節。**纖維濾池運行時，纖維密度調節裝置控制一定的濾層壓縮量，河南山水環保材料有限公司使濾層孔隙度沿水流方向逐漸縮小，密度逐漸增大，相應濾層孔隙直徑逐漸減小，實現了理想的深層過濾。當濾層達到截污容量需清洗再生時，纖維束濾料在氣水脈動作用下即可方便地進行清洗，達到有效恢復纖維束濾料過濾性能的目的。濾層的加壓及放松過程無需額外動力，均可通過水力自動實現。
對濾料的清洗采用水洗－氣水合洗（水為脈動）－水洗的工藝，具有清洗效率高、無需藥劑浸泡清洗、自耗水量低等優點。濾層在反沖洗水的作用下被充分放松，纖維束濾料恢復到松弛的舒展狀態，在氣水混合擦洗的作用下，將過濾截留下的污染物從濾層中洗脫并排出，使濾料恢復過濾性能。
4  濾池的技術性能參數
**纖維束濾池設計進水量為0.347m3/s，設計濾速為15.6m/h，強制濾速為20.8m/h，主要性能參數詳見表2。
表2  **纖維束濾池性能參數表

濾池型號	GXKT-20
濾池格數（格）	4
總過濾面積（m2）	80
單格過濾面積（m2）	20
濾料層高（mm）	1000
反洗水強度（L/s·m2）	8
清洗空氣強度（L/s·m2）	60
截污容量（kg/m3）	10～20
濾前水懸浮物（mg/L）	≤20
濾后水懸浮物（mg/L）/總磷（mg/L）	≤10
清洗水壓力（MPa）	0.05～0.08(濾池反洗入口)
清洗空氣壓力（MPa）	0.05
清洗時間（min）	20～30
反沖洗方式	氣－氣水（水脈動）－水

濾池分為4格，單排布置，單格尺寸為4.0m（寬）×5.0m（長），池體為鋼混結構，建在室內且與反沖洗設備間合建，為二層建筑。反沖洗采用獨立氣水分配系統，布水布氣系統為穿孔管形式，反沖洗方式還可根據現場實際情況靈活調整。
反洗氣：D75—1.5型多級離心風機2臺（1用1備），為濾池反沖洗提供氣源。單臺風機Q=75m3/min，H=5m，電機功率Pe=90kW，采用軟啟動方式，單獨控制，兩臺風機能夠相互切換，輪番啟動，互為備用，即：連續兩次反洗采用不同反洗風機；當一臺風機故障，自動切換到另一臺風機。
反洗水：反沖洗水泵（型號KQW250/235-37/4）2臺（1用1備），為濾池反沖洗提供水源。單臺水泵Q=600m3/h，H=14m，電機功率N=37kW，水泵為單級泵，采用變頻控制，在控制柜安裝變頻器，單獨控制。兩臺反沖洗水泵能夠相互切換，輪番啟動，互為備用，即；連續兩次反洗采用不同反洗水泵，當一臺水泵故障，自動切換到另一臺水泵。
5  濾池的運行與控制
濾池運行采用變水位運行方式，當運行周期和運行液位達到設定值后即進行反沖洗。反沖洗分為氣沖-氣水沖（水脈動）-水沖洗三階段，各部分時間根據現場調試情況和進出水質進行調整。在自動運行狀態下，濾池一般根據設定的運行周期（一般為12～24h）和濾池運行液位控制反洗，兩種情況的任何一種達到設定值即進行反洗，每次只能反洗1格濾池，依次輪流逐格反洗。反洗風采用離心風機反洗，反洗風經反洗進氣閥通過布氣系統進入濾料層。反洗水采用離心水泵反洗，反洗水采用濾后水，從濾池總出水池取水，經反洗進水閥通過布水系統進入濾料層，由反洗排水槽收集經過排水閥和排水總管道自流入污水處理廠進水泵房。
濾池系統正常工作時為全自動運行，其控制系統采用觸摸屏和現場可編程序控制器（PLC）控制，分為手動/自動控制方式。濾池的運行和反洗采用1臺PLC集中控制各濾池的電動閥門及配套反洗風機、反洗水泵及出口電動閥門，PLC控制柜配置1臺觸摸屏以便調整濾池運行和反洗參數。各格濾池配備1臺電動閥門控制柜實現就地控制，并配備一臺液位計以便監視濾池運行液位和控制反洗。濾池系統的主控柜PLC與廠區總控制系統的連接通過工業現場總線連接。
每格濾池配套有進水閘門、清水出口閥門（調節型）、反洗進水閥門、反洗進氣閥門、反洗排水閥門5個電動閥門（見圖2），以及反洗風機出口閥、排空閥，反洗水泵出口閥。電動閥門具有全開、全關兩種狀態；反洗風機和反洗水泵有運行、停止和故障等三種狀態，通過人機界面可監視這些狀態。反洗水泵采用變頻器控制實現脈動反洗，單格濾池配備超聲波液位計，通過液位計控制濾池出水電動閥門開度，以保證濾池初始運行液位在設定值。
6  處理效果
目前，該污水廠進水水量和進水水質還未達到設計值，二級處理工藝（UNITANK池）的出水水質較好，甚至優于一級B標準。所以深度處理系統運行過程中可采用微量投加混凝劑或不投加混凝劑直接過濾的方式運行。經過連續7個月的水質監測，**纖維束濾池出水水質均達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級A的標準（見表3）。表3中所列數據為從2009年10月至2010年4月的均值。
表3  污水廠實際進水、出水水質

項目	進水	出水
BOD5 (mg/L)	152	7
CODCr (mg/L)	296	28
SS (mg/L)	115	7
NH3-N (mg/L)	22	3.5
TN (mg/L)	33	7.2
TP (mg/L)	1.56	0.2

在中小型污水處理廠二級處理出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級B標準的前提下，采用**纖維束濾池工藝可以使出水水質達到一級A的標準。雄縣污水處理廠的成功運行，是改善城區水環境、減少污染物向大清河及白洋淀水域排放的*有效措施，在提高雄縣縣城及白洋淀周邊城區招商引資的外部環境以及城區的綜合使用功能上發揮了積極的作用。

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