絮凝—微滤布滤池工艺强化处理污水厂二级出水研究

白祖国等

摘要：为对污水处理厂提标改造提供经验参考，采用絮凝-微滤布滤池工艺强化处理武汉纺织大学阳光校区污水厂二级出水。结果表明，该组合系统运行稳定，能有效去除污水中的TP和悬浮物，但对CODCr、TOC和TN去除效果不佳。控制合适的投药量和反冲洗强度是系统运行的关键，将其作为城市污水处理厂二级出水后续深度处理单元是一种经济可行的工艺过程。

关键词：絮凝；滤布滤池；深度处理；反冲洗强度

中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）02-0320-04

Strengthened Treatment of Secondary Effluent from Sewage Plant by Using

Flocculation-Micro Filtration

BAI Zu-guo1，CHEN Rui2，YANG Xiao-jun1，CHEN Cheng1，YIN Jun-hua1

（1.Wuhan Textile University/Engineering Research Center for Clean Production of Texeile Dyeing and Printing，Ministry of Education，Wuhan 430200，China；2.China Shipbuilding NDRI Engineering Co.， Ltd.，Shanghai 200063，China）

Abstract： To provide a experience and reference for upgrading reconstruction of wastewater treatment plant， the strengthened treatment of secondary effluent from Wuhan textile university sewage plant were studied by using flocculation-micro filter cloth filter technology. The results showed that the system could run stably and effectively remove the TP and suspended matter in sewage， but was not effective for CODCr、TOC and TN. The key problem for system operation was the contrlling of optimal chemical dosage and back flushing rate. The technology was a kind of economic and feasible process of the urban sewage treatment plant for secondary effluent subsequent processing unit.

Key words： flocculation； cloth filter； depth processing； back washing intensity

中国是世界上13个贫水国家之一[1]，水资源时空分布不均衡，人均水资源极其匮乏。环境污染日益严重使得许多水源地受到了不同程度的污染，而随着社会经济的发展，用水需求却日渐增加。因此水资源的再生回用显得尤为重要[2]。

微滤布滤池系统是一种新发展的表面过滤系统。它具有处理效果好、水质水量稳定、能耗低、过滤的水头损失小、反冲洗时间短、占地面积小和操作简便等特点，可将其作为城市污水处理厂二级出水的除磷和进一步提高水质的后续深度处理单元，是一种经济可行的工艺过程。该工艺已开始被欧美一些国家的污水处理厂采用，作为城市污水的后续深度处理单元，达到进一步提高水质的目的[3]。

本试验采用絮凝-微滤布滤池工艺对武汉纺织大学阳光校区污水厂二级出水进行了处理研究，旨在为污水处理厂提标改造提供经验参考。

1 试验装置与分析方法

1.1 试验装置与运行参数

絮凝-微滤布滤池系统流程图如图1所示。

本试验装置自行设计并制作。污水处理厂二级出水经过自吸泵泵入絮凝池，同时加药计量泵将PAC自絮凝池底部输送并进行搅拌使污水与药剂充分混合，进水磷酸盐经絮凝剂的作用在混凝池中完成絮凝过程。絮凝池出水重力自流进入滤布滤池，絮凝反应时间为7.2 min，絮凝搅拌转速150 r/min。滤布滤池反冲洗由自吸泵反吸和机械传动装置清刷滤布共同完成，时间设置为0.5 min，每5次冲洗滤布后打开排泥阀排泥一次，排泥时间为1 min。

1.2 原水水质与检测指标

1.2.1 原水水质 该污水处理厂主要收集处理武汉纺织大学阳光校区生活污水，其水质情况见表1。

1.2.2 试验分析项目和方法 本试验主要水质指标检测项目与方法见表2。

2 结果与分析

2.1 投药量对悬浮物和TP去除效果的影响

图2是在不同的聚合氯化铝（PAC）投药量（分别为0、1、2、3、4和5 mg/L）、滤布滤池运行水量为0.21 m3/h下，滤布滤池工艺对悬浮物和TP的去除效果。

由图2可知，絮凝-微滤布滤池系统在不投加药剂的条件下主要是去除二级出水中的颗粒态TP，此时对TP的去除率约为11%。投加药剂后，系统对TP去除率为23%～56%，且对TP的去除率随絮凝剂投药量的增加而提高。这是因为污水处理厂二级出水中的TP以溶解态的磷酸盐为主，并能与铝盐絮凝剂发生化学反应而产生沉淀所致。

同时，从图2可以看出，在不投药时，絮凝-微滤布滤池系统对悬浮物的去除不明显。投加药剂后，系统对悬浮物去除率明显上升。当PAC投加量为3 mg/L时，系统对悬浮物去除率最高，达到95%，再继续提高药剂投加量，悬浮物去除率反而略有下降，这可能是由于系统进水的TP较低，PAC的消耗较少，过高的投药量引起胶体重新稳定并易产生大量污泥而引起了悬浮物增多。为了保证悬浮物的去除，PAC投加量应该为2～4 mg/L。药剂的最优投加量为在3 mg/L。

2.2 投药量对TN、TOC去除效果的影响

图3是在不同的PAC投量（分别为0、2、4和6 mg/L）、絮凝-微滤布滤池系统运行水量为0.21 m3/h下，滤布滤池工艺对TN和TOC的去除效果。

由图3可知，在投加药剂的条件下，絮凝-微滤布滤池系统对TN的去除率为1.52%～9.16%，对TOC的去除率为6.06%～36.37%。这是因为系统的水力停留时间很短，在滤布滤池内没有发生硝化、反硝化等过程，因此对TN的去除率很低。同时，混凝剂的投加量直接影响强化混凝对水中天然有机物的去除效果，增加混凝剂投加量，可以增加颗粒物参与吸附架桥和卷扫作用的机会，有利于胶体聚集稳定性的破坏，从而提高混凝效果[4]。随着PAC投加量的增加，混凝效果越来越好，TOC去除率也随之相应地增大。试验结果说明适量增加PAC投药量，可提升TOC去除率。

2.3 投药量对CODCr去除效果的影响

由图4可以看出，未投加PAC时，系统对CODCr去除率为9.38%，这可能是因为废水中含少量颗粒态CODCr被斜管沉淀池去除。随着PAC投加量增加，CODCr去除率仅由9.38%增至31.03%，去除率不高。可能原因是污水处理厂二级出水中可溶性CODCr为有机物的主要形态，而颗粒态和胶体态CODCr不多，故系统对CODCr的去除效果不佳。

2.4 水温对悬浮物去除效果的影响

图5所示是在相同的进水流量210 L/h，最佳药剂投加量3 mg/L情况下，不同水温对悬浮物去除效果的影响结果。由图5可以看出，当水温高于25 ℃时，PAC对悬浮物去除率高达87.17%以上，效果非常明显。当水温低于15 ℃时，悬浮物去除率下降至80%以下，说明水温对絮凝效果有一定影响。可能原因是，在水温低时，由于铝盐水解是吸热反应，水解困难。并且水温低，黏度大，布朗运动强度减弱，不利于胶体凝聚和絮凝体的成长[5]。因此，在水温较低时，应考虑投加高分子助凝剂以期提高絮凝效果。

2.5 滤布过滤水位差对悬浮物去除效果的影响

图6所示是在相同的进水流量210 L/h和滤布等速过滤情况下，不同水位差对悬浮物的去除效果。由图6可以看出，在不同滤布水位差时，滤布对悬浮物去除率为18.75%～60.21%，随着水位差的增加，滤布对悬浮物去除率逐渐下降。这是由于滤布过滤过程中随着滤布上污泥的积聚，滤布过滤阻力增加，滤池水位逐渐升高，使滤布通量减小，悬浮物去除率下降。当水位差为4 cm时，悬浮物去除率仅为18.75%，此时应启动传动装置和反吸泵对滤布进行反洗，使其通量恢复。

2.6 反冲洗强度对滤布通量恢复的影响

2.7 传动装置运动速度对滤布通量恢复的影响

参考文献：

[1] 高俊发，王 彤，郭红军.城镇污水处理及回用技术[M]. 北京：化学工业出版社，2004.

[2] SUN T Y，JIANG K，SUN L N，et al. Application of wastewater treatment and reuse techniques：Related prob-lems and perspectives in Shenyang[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，2006，17（12）：2441-2444.

[3] OLIVIA M V，LLOYD J，JEANNIE L， et al. Evaluation of antimicrobial coatings for cloth media filtra-tion： Case study[J]. Journal of Environmental Engineering，2007，133（1）：117-120.

[4] 徐勇鹏，崔福义.强化混凝工艺及对去除有机污染物的影响[J]. 东北农业大学学报，2003，34（4）：404-407.

[5] 严熙世，范瑾初.给水工程[M].第四版.北京：中国建筑工业出版社，1999.

同时，从图2可以看出，在不投药时，絮凝-微滤布滤池系统对悬浮物的去除不明显。投加药剂后，系统对悬浮物去除率明显上升。当PAC投加量为3 mg/L时，系统对悬浮物去除率最高，达到95%，再继续提高药剂投加量，悬浮物去除率反而略有下降，这可能是由于系统进水的TP较低，PAC的消耗较少，过高的投药量引起胶体重新稳定并易产生大量污泥而引起了悬浮物增多。为了保证悬浮物的去除，PAC投加量应该为2～4 mg/L。药剂的最优投加量为在3 mg/L。

2.2 投药量对TN、TOC去除效果的影响

图3是在不同的PAC投量（分别为0、2、4和6 mg/L）、絮凝-微滤布滤池系统运行水量为0.21 m3/h下，滤布滤池工艺对TN和TOC的去除效果。

由图3可知，在投加药剂的条件下，絮凝-微滤布滤池系统对TN的去除率为1.52%～9.16%，对TOC的去除率为6.06%～36.37%。这是因为系统的水力停留时间很短，在滤布滤池内没有发生硝化、反硝化等过程，因此对TN的去除率很低。同时，混凝剂的投加量直接影响强化混凝对水中天然有机物的去除效果，增加混凝剂投加量，可以增加颗粒物参与吸附架桥和卷扫作用的机会，有利于胶体聚集稳定性的破坏，从而提高混凝效果[4]。随着PAC投加量的增加，混凝效果越来越好，TOC去除率也随之相应地增大。试验结果说明适量增加PAC投药量，可提升TOC去除率。

2.3 投药量对CODCr去除效果的影响

由图4可以看出，未投加PAC时，系统对CODCr去除率为9.38%，这可能是因为废水中含少量颗粒态CODCr被斜管沉淀池去除。随着PAC投加量增加，CODCr去除率仅由9.38%增至31.03%，去除率不高。可能原因是污水处理厂二级出水中可溶性CODCr为有机物的主要形态，而颗粒态和胶体态CODCr不多，故系统对CODCr的去除效果不佳。

2.4 水温对悬浮物去除效果的影响

图5所示是在相同的进水流量210 L/h，最佳药剂投加量3 mg/L情况下，不同水温对悬浮物去除效果的影响结果。由图5可以看出，当水温高于25 ℃时，PAC对悬浮物去除率高达87.17%以上，效果非常明显。当水温低于15 ℃时，悬浮物去除率下降至80%以下，说明水温对絮凝效果有一定影响。可能原因是，在水温低时，由于铝盐水解是吸热反应，水解困难。并且水温低，黏度大，布朗运动强度减弱，不利于胶体凝聚和絮凝体的成长[5]。因此，在水温较低时，应考虑投加高分子助凝剂以期提高絮凝效果。

2.5 滤布过滤水位差对悬浮物去除效果的影响

图6所示是在相同的进水流量210 L/h和滤布等速过滤情况下，不同水位差对悬浮物的去除效果。由图6可以看出，在不同滤布水位差时，滤布对悬浮物去除率为18.75%～60.21%，随着水位差的增加，滤布对悬浮物去除率逐渐下降。这是由于滤布过滤过程中随着滤布上污泥的积聚，滤布过滤阻力增加，滤池水位逐渐升高，使滤布通量减小，悬浮物去除率下降。当水位差为4 cm时，悬浮物去除率仅为18.75%，此时应启动传动装置和反吸泵对滤布进行反洗，使其通量恢复。

2.6 反冲洗强度对滤布通量恢复的影响

2.7 传动装置运动速度对滤布通量恢复的影响

参考文献：

[1] 高俊发，王 彤，郭红军.城镇污水处理及回用技术[M]. 北京：化学工业出版社，2004.

[2] SUN T Y，JIANG K，SUN L N，et al. Application of wastewater treatment and reuse techniques：Related prob-lems and perspectives in Shenyang[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，2006，17（12）：2441-2444.

[3] OLIVIA M V，LLOYD J，JEANNIE L， et al. Evaluation of antimicrobial coatings for cloth media filtra-tion： Case study[J]. Journal of Environmental Engineering，2007，133（1）：117-120.

[4] 徐勇鹏，崔福义.强化混凝工艺及对去除有机污染物的影响[J]. 东北农业大学学报，2003，34（4）：404-407.

[5] 严熙世，范瑾初.给水工程[M].第四版.北京：中国建筑工业出版社，1999.

同时，从图2可以看出，在不投药时，絮凝-微滤布滤池系统对悬浮物的去除不明显。投加药剂后，系统对悬浮物去除率明显上升。当PAC投加量为3 mg/L时，系统对悬浮物去除率最高，达到95%，再继续提高药剂投加量，悬浮物去除率反而略有下降，这可能是由于系统进水的TP较低，PAC的消耗较少，过高的投药量引起胶体重新稳定并易产生大量污泥而引起了悬浮物增多。为了保证悬浮物的去除，PAC投加量应该为2～4 mg/L。药剂的最优投加量为在3 mg/L。

2.2 投药量对TN、TOC去除效果的影响

图3是在不同的PAC投量（分别为0、2、4和6 mg/L）、絮凝-微滤布滤池系统运行水量为0.21 m3/h下，滤布滤池工艺对TN和TOC的去除效果。

由图3可知，在投加药剂的条件下，絮凝-微滤布滤池系统对TN的去除率为1.52%～9.16%，对TOC的去除率为6.06%～36.37%。这是因为系统的水力停留时间很短，在滤布滤池内没有发生硝化、反硝化等过程，因此对TN的去除率很低。同时，混凝剂的投加量直接影响强化混凝对水中天然有机物的去除效果，增加混凝剂投加量，可以增加颗粒物参与吸附架桥和卷扫作用的机会，有利于胶体聚集稳定性的破坏，从而提高混凝效果[4]。随着PAC投加量的增加，混凝效果越来越好，TOC去除率也随之相应地增大。试验结果说明适量增加PAC投药量，可提升TOC去除率。

2.3 投药量对CODCr去除效果的影响

由图4可以看出，未投加PAC时，系统对CODCr去除率为9.38%，这可能是因为废水中含少量颗粒态CODCr被斜管沉淀池去除。随着PAC投加量增加，CODCr去除率仅由9.38%增至31.03%，去除率不高。可能原因是污水处理厂二级出水中可溶性CODCr为有机物的主要形态，而颗粒态和胶体态CODCr不多，故系统对CODCr的去除效果不佳。

2.4 水温对悬浮物去除效果的影响

图5所示是在相同的进水流量210 L/h，最佳药剂投加量3 mg/L情况下，不同水温对悬浮物去除效果的影响结果。由图5可以看出，当水温高于25 ℃时，PAC对悬浮物去除率高达87.17%以上，效果非常明显。当水温低于15 ℃时，悬浮物去除率下降至80%以下，说明水温对絮凝效果有一定影响。可能原因是，在水温低时，由于铝盐水解是吸热反应，水解困难。并且水温低，黏度大，布朗运动强度减弱，不利于胶体凝聚和絮凝体的成长[5]。因此，在水温较低时，应考虑投加高分子助凝剂以期提高絮凝效果。

2.5 滤布过滤水位差对悬浮物去除效果的影响

图6所示是在相同的进水流量210 L/h和滤布等速过滤情况下，不同水位差对悬浮物的去除效果。由图6可以看出，在不同滤布水位差时，滤布对悬浮物去除率为18.75%～60.21%，随着水位差的增加，滤布对悬浮物去除率逐渐下降。这是由于滤布过滤过程中随着滤布上污泥的积聚，滤布过滤阻力增加，滤池水位逐渐升高，使滤布通量减小，悬浮物去除率下降。当水位差为4 cm时，悬浮物去除率仅为18.75%，此时应启动传动装置和反吸泵对滤布进行反洗，使其通量恢复。

2.6 反冲洗强度对滤布通量恢复的影响

2.7 传动装置运动速度对滤布通量恢复的影响

参考文献：

[1] 高俊发，王 彤，郭红军.城镇污水处理及回用技术[M]. 北京：化学工业出版社，2004.

[2] SUN T Y，JIANG K，SUN L N，et al. Application of wastewater treatment and reuse techniques：Related prob-lems and perspectives in Shenyang[J]. Chinese Journal of Applied Ecology，2006，17（12）：2441-2444.

[3] OLIVIA M V，LLOYD J，JEANNIE L， et al. Evaluation of antimicrobial coatings for cloth media filtra-tion： Case study[J]. Journal of Environmental Engineering，2007，133（1）：117-120.

[4] 徐勇鹏，崔福义.强化混凝工艺及对去除有机污染物的影响[J]. 东北农业大学学报，2003，34（4）：404-407.

[5] 严熙世，范瑾初.给水工程[M].第四版.北京：中国建筑工业出版社，1999.