“中水”一詞源于日本。它是一種將城市和居民生活中產生的雜排水經過適當處理，達到一定的水質標準后，回用于沖洗廁所、清洗汽車、綠化或冷卻水補充等用途的非飲用水。因其水質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穩定，污染物含量較低(0．1%) ，經常規的混凝－過濾－消毒工藝即可滿足工業循環冷卻水的要求，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，纖維束過濾由于具有占地面積小，處理效果好等優點，在中水回用中受到廣泛的研究和應用。蔣軼鋒等人[2]用纖維束過濾器對污水廠的二級出水進行了直接過濾和絮凝、過濾回用，結果表明: (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 和細菌總數的去除率分別為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合處理能進一步提高出水水質。在實際的中水回用工程中，纖維束濾池已有多年成功運行的經驗和案例。

1 纖維束過濾技術

 纖維束過濾技術采用軟填料－纖維束作為濾元，其濾料單絲直徑可達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]，出水水質也更優良。

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，濾池系統主要包括上濾板、下濾板、濾料、反洗排水槽、反洗水泵、風機、進水閥、出水閥、反洗進水閥、反洗進氣閥、反洗排水閥、正洗排水閥、風機排氣閥等。

 纖維束濾料用聯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，可調節纖維密度。濾池運行時，濾層孔隙度沿水流動方向逐漸縮小，纖維密度逐漸增大，層孔隙直徑逐漸減小，實現了理想的深層過濾。王德英等人[6]通過對纖維束濾床過濾性能的研究發現纖維束濾床孔隙尺寸分布合理，類似于理想濾層，在過濾中整個濾層都能發揮截污作用，相應地，水頭損失也較均勻地分布于整個床層。當濾層達到截污容量需要清洗時，濾層在反沖洗水的作用下被充分放松，纖維束濾料便恢復到松馳的舒展狀態，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，使濾料恢復過濾性能。

1． 2 高效纖維束濾池特點

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

(2) 濾層密度可調控濾層密度可調節和控制，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過特殊處理的束狀纖維長絲纏繞而成，運行及清洗時不會有短纖維脫落。

(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) 工程造價低纖維束濾池的工程造價與傳統的砂濾池相近。

(7) 運行成本低纖維束濾池運行成本(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點，清洗時又處于舒展放松狀態，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，容許高強度氣－水聯合清洗，可保證清洗效果，防止濾層積泥，同時有效的脈動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為氣水聯合反沖洗是適合恢復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 能夠有效地恢復纖維過濾器的過濾性能。

2 纖維束過濾在中水回用中的應用

2．1 唐山豐南某污水處理廠

 該廠日處理規模為5 萬噸，變化系數為1． 2，于2005 年投入運營，主要接納城區污水和部分鋼廠廢水。原水主要水質指標如下: 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。主要設計處理工藝如下所示。

 污水經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，反洗水強度為8L/(m2·s) ，反洗氣強度為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度，以獲得更好的反洗效果) 。濾池進出水水質主要設計指標見表1。

表1 高效纖維束濾池進出水水質設計指標

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

 實際運行中發現，由于原水水質較好，在不加PAC 的情況下，濾池完全可以保持其出水水質達到回用水標準。因此，該廠采用直接過濾，不加混凝劑。2007 年10 月份濾池進出水水質情況分別見圖1、2 和3 所示。

圖1 濾池進出水CODCr

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

圖2 濾池進出水BOD5

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

圖3 濾池進出水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(濾池進水) 的CODCr和BOD5已基本達到回用水標準，同時由于濾池對懸浮物的截留作用，濾池出水的CODCr和BOD5均得到進一步降低。從圖3中可以看出，二級處理出水SS 較低，但不穩定，部分時間濃度超出回用水標準(10mg /L) ，在濾池的直接過濾下，可完全保障出水穩定達標，濾池的噸水處理成本約為0． 1 元(包括動力費、人工費和設備折舊費) 。

2． 2 唐山西郊某污水處理廠

 該廠日處理規模為5 萬噸/日，變化系數為1． 2，于2007 年12 月投入運營，主要接納生活污水和部分鋼廠廢水。原水主要水質指標為: CODCr: 500mg /L; BOD5: 300mg /L; SS: 350mg /L;NH3 － N: 40mg /L; TP: 8 － 10 mg /L; TN: 60mg /L; pH: 7 － 8。主要設計處理工藝如下:

 污水經過深度處理后回用于鋼廠，過濾采用高效纖維束濾池，由于該廠原水水質較差，故需在濾池前設置混凝沉淀反應池，投加的混凝劑為PAC。池型為V 型濾池，濾池格數為6格，總過濾面積為114m2，單格尺寸為2． 1m × 5． 75m × 2，濾速≥20m/h，反洗水強度為8L/(m2·s) ，反洗氣強度為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度，以獲得更好的反洗效果) 。濾池進出水水質主要設計指標見表2 所示。

2008 年10 － 12 月濾池平均進出水主要水質指標見表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 均穩定達到設計要求，滿足鋼廠回用水標準。

表2 高效纖維束濾池進出水水質設計指標

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

表3 2008 年下半年濾池進出水水質

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

3 結論

 纖維束過濾是一種理想的深層過濾技術，濾層可調可控，過濾速度快(可達20m/h) ，能夠大幅度的節省占地面積，且濾料性能不衰減，不脫落短纖維，不需要對濾料進行特殊清洗，如使用化學藥劑清洗，因此維護方便。此外，根據濾池進水水質情況，可選擇直接過濾或加藥混凝過濾。當需要加藥時，水質較好情況下可考慮使用管道混合器，較差時，為保證出水水質穩定，需前置一混凝沉淀池。

參考文獻

 [1]虞啟義，黃種買，張青．城市污水回用冷卻水問題的研究〔J〕．工業水處理，2002，22(8) : 19-22．

 [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〕．環境污染治理技術與設備，2005，6(12) : 97-100．

 [3]王美秋，信昆侖．纖維束過濾技術與均質濾料過濾技術的對比中試研究〔J〕．中國資源綜合利用，2007，125(3) : 20-22．

 [ 4]趙曉光，周穎．重力式纖維束濾池在給水中的應用〔J〕．工業水處理，2007，127(12) : 74-75．

 [5]陳國鋒，劉凡清．纖維束濾料與均質石英砂濾料過濾效果的比較〔J〕．蘇州科技學院學報(工程技術版) ，2007，120(6) : 54-56．

 [6]王德英，周于，董正帥等．纖維束濾床過濾性能的研究〔J〕．過濾與分離，2007，17(2) : 15-17．

作者簡介: 吳敬東(1972-) 男，工程師，主要從事污水處理工作．

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章