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超滤替代

多功能深床过滤与超滤比较分析

一 总体描述

  本文对深床过滤与超滤工艺原理进行分析,意在找出超滤膜处理污水堵塞和流量衰减的破解之道,但并不是将超滤膜说的一无是处,很多情况下超滤膜能够做到的但深床过滤也做不到,例如超滤膜可以达到0.01微米的绝对精度,而深床过滤则达不到这样高的精度。那么在污水深度处理方面,例如达到四类水为例,出水SS5mg/LCOD:30 mg/L,氨氮1.53mg/L

总磷:0.3 mg/L,在这个基础层面,超滤和深床过滤都能发挥作用,而深床过滤比超滤具有更多独到优势,例如深床过滤可以具有反硝化功能,同时深床过滤还可以做到流量不衰减,设计寿命20年,无需定期更换滤料,一次投资长期使用(滤料酌情添加),这些都是独到的优势。因此,在污水深度处理方面,除了超滤工艺用户又多了一种选择。

深床过滤既不同于超滤也不同于传统的砂滤,传统砂滤的滤层高度大约1.8米左右,有效滤层0.7米左右,其余为颗粒级配填料,深床过滤中过滤材料装填高度大约3米左右,而且是有效高度,没有填料,3米左右全部是均值滤料,北京一滴水研发的深床过滤不用石英砂,而是选用了表面多微孔的陶瓷颗粒或类似材料,攻克了传统砂滤十二项不足之处,因此,在污水处理的终端可以在相当范围内替代超滤膜。

二 深床过滤截留悬浮物




由上图图可见,本文的深床过滤是介于超滤和砂滤之间的过滤技术,称之为节能微滤,过滤精度可以在0.1---1微米之间。





这是过滤截留原理示意图,左图表示超滤由固定孔径机械截留,截留的杂质在表面堆积,小于孔径的杂质会透过膜,液体的过滤路径只有0.1微米。过滤精度越高则孔径越小,但是推动力也越大,而深床过滤的路径是3米,是超滤路径的3000万倍,截留杂质不仅仅是在表面,更多的是在滤层和微孔之中,深长的过滤路径弯弯曲曲,路径的宽度忽大忽小,同时由于对颗粒表面的改性处理,不同的改性表面能够对不同的杂质具有吸附作用,从而使得较小的杂质难以穿透滤层,初期截留的杂质   进一步增加了滤料的表面积,从而可以截留更多更小的杂质,称之为以渣滤渣。

这个现象在实际工作中的重要贡献是:深床过滤中高达3米的不定型微孔滤料可以吸附胶体,出水悬浮物SS达到1—5mg/L

 

 

暂时滞留在滤床之中,所谓暂时滞留实际上是一种介稳状态,介于稳定和不稳定之间,达到介稳状态需要多种因素,包括流量,压力,流速,颗粒直径,空隙率,被截留杂质的形状,胶体类的厚度和粘度,液体的表面张力,液体温度,出水背压,滤料表面的改性方式和亲水性,等等,破坏其中的一种或多种条件,会使得本来可以截留的杂质穿过滤层而失去截留作用,利用这个现象,故意创造不稳定条件,这就是反冲洗原理。

 三 深床过滤的除磷功能

 一般分析,除磷主要依靠聚磷菌的生化功能,但是降低程度有限,低于0.5mg/L则需要采用化学除磷,例如城镇污水达到四类水指标时,要求总磷达到0.3mg/L,通常在二沉池之后加入聚铝,聚铁和PAM,这样将产生繁花絮体,他们和活性污泥一样都是粘性物质,如果用超滤可以截留很彻底,悬浮物可以达到1.5mg/L或更低,但是也随之产生了堵塞问题,采用深床过滤同样也可以达到1.5mg/L或更低,但是不会堵塞,也不用定期更换滤料。

四 深床过滤的反硝化功能

  在污水处理终端采用深床过滤技术与设备,不但可以滤除悬浮物和总磷絮体,还可以兼具反硝化功能,从而降低总氮,一级A再提标过程中,一般二沉池后碳源已经不足,因此投加碳源然后进入深床滤池,3米深的微孔陶瓷滤料为反硝化菌群提供了很好的栖息环境,深床过滤系统的进入口埋在水面以下,比跌水进入滤池减少了空气卷入的机会,由于反硝化过程要求在缺氧环境下进行,因此,进水溶解氧降低可以节约碳源。因此,就一级A再提标来讲,多功能深床微滤比单一功能的超滤工艺更具优势,同时一次性投资和运行费用也更低。

五 深床过滤的节能效果

 如果采用超滤膜工艺,一般需要提供进水压力0.25Mpa左右,以为通过膜组件提供动力,仔细分析;0.25Mpa相当于水泵的扬程25米,如果每天处理量为5万立方的城镇污水厂,这相当于将5万吨的污水举起25米的高度,这需要非常大的能耗,但遗憾的是,出水并不能利用这种高程,往往是排到水池或直接外排,也就是这里面有降低运行费用的技改空间。

  多功能深床过滤采用的是常压过滤,依靠进出水位差而工作,一般仅需要提升到过滤设备的进水高度即可(6米左右)。

  还有一个降低运行费用的空间,这就是执行标准的运用,例如一级A提标至地表四类水,悬浮物指标为5mg/L,采用超滤工艺出水效果非常好,无论流量怎样衰减,出水的悬浮物指标不变(也称之为绝对精度),始终不超过1.5 mg/L,这固然好,可是污水处理的原则是够用即可,运行受到费用的限制,没有必要主动提到更高的指标,达到2345 mg/L都是合格的,众所周知,1.55 mg/L会消耗更多的能量,但是超滤膜不能调整出水指标,这有些遗憾。

  采用多功能深床过滤技术和设备系统,很多指标都可以根据需要而任意调整,包括对出水悬浮物的调整,这样一来就可以同比超滤工艺节约运行费用。

六 小结

  多功能深床过滤是介于石英砂和超滤之间的一种成套设备系统,外观类似砂滤罐,但是与砂滤有几十项不同之处,过滤精度0.1—10微米,出水精度可以调整,具有滤除悬浮物,降低总磷,总氮等综合作用,适合污水厂升级改造,投资和运行费用低于超滤膜,成套装备的含义是:一套系统包括了絮凝混合设备,多功能深床过滤设备,控制系统,运行监控远传系统,可以作为污水二沉池以后的深度处理,也可以作为双模工艺的前段预处理,在一定的条件下,甚至可以不用超滤膜而直接作为反渗透的预处理工艺设备。

 

                                       

附件

深床过滤与超滤对比

对比内容

超滤膜工艺

一滴水深床过滤

备注

设备厂房

需要

不需要

 

膜前过滤

需要

不需要

 

出水SS

1—2mg/L

1—5mg/L

地表四类水为5 mg/L

出水精度

不可调

可调整

可调整能降低运行费用

药剂清洗

需要

不需要

 

流量衰减

10—15%/每年

不衰减

100%保持设计流量

滤材更换

3年左右

有效寿命20

滤料自然损耗可添加

运行费用

100%

50—70%

电耗与维护费用

同比投资

100%

60—70%

价格与工艺有关

进水范围

10mg/L

100mg/L

微滤更有利于生化池效率

占地情况

需要整块场地建设正规厂房

标准单元,多套设备并列

微滤设备可以露天任意摆放,充分利用边角余地。

反硝化功能

多微孔滤料有利于反硝化菌生长,可以降低总氮。

 

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