摘要：针对江苏省污水处理厂提标改造中深度处理部分的选择，讨论了纤维束过滤技术的特点、工艺组合及应用等，得出该过滤技术和常规过滤相比，纤维束过滤具有占地面积小、处理效果好、使用寿命长等优点。
关键词：纤维束过滤;提标改造;污水处理厂
2007 年春末夏初，太湖蓝藻爆发，引发无锡供水危机。 为治理太湖，改善水质，必须从源头上减少太湖的污染负荷。 根据国家和江苏太湖流域水污染防治工作的总体部署，太湖流域城镇污水处理厂要提高处理标准，排放水质量要达到 GB 18918-2002 《城镇污水处理厂污染物排放标准》 的一级标准 A 标准。 据此， 到 2010 年底， 江苏省太湖流域需对 169 座城镇污水处理厂进行除磷脱氮提标改造，日总规模超过 400 万 m3 。 同时，太湖流域(扩)建城镇污水处理厂必须按照一级 A 标准实施建设[1]。 从一级 B 标准提高到一级 A 标准的,生物脱氮除磷工艺无法满足要求，必须增加化学除磷设施。 同时 SS 从一 级 B 标 准 的 20 mg/L 提 高 到 一 级 A 标 准 的 10 mg/L，常规的重力沉淀也无法满足，因此在污水处理厂的升级改造中必须增加过滤设施。 纤维束过滤技术由于具有占地面积小、滤料使用寿命长、滤层密度可调可控以及管理维护简单等优点在市政污水的升级改造中得到越来越多的应用，目前已在国内大型污水处理厂中应用，日处理规模可达 30 万 t。
1 纤维束过滤技术
纤维束过滤技术采用软填料—纤维束作为滤元， 其滤料单丝直径可达几十微米甚至几微米，属微米级滤料， 具有巨大的比表面积和表面自由能(d50：80 000 m2 /m3 ，而砂 d1000：6 000 m2 /m3 )。 与均值滤料相比， 纤维束滤料过滤具有更高的过滤精度、滤速和截污能力,可将滤速提高两倍以上, 而出水浊度可以降低 70%[2]， 同时纤维束滤池由于采用纤维滤料，大大提高了接触面积[3]，可减少近 50%的占地面积[4]，出水水质也更优良。
1.1 高效纤维束滤池工作原理
高效纤维束滤池是一种全新的重力式滤池，其工艺系统如图 1 所示。
纤维束滤料用联接件固定在滤池的上滤板与下滤板之间，其中下滤板固定，上滤板可上下调节。过滤时，原水通过进水阀进入纤维束滤池，自上而下流过滤料层，纤维束向下推移弯曲，下端压缩堆积在下滤板上，上端被拉伸舒展，滤料层形成沿水流方向密度逐渐增大的理想状态，实现理想的深层过滤。 王德英等[5]通过对纤维束滤床过滤性能的研究发现纤维束滤床孔隙尺寸分布合理，类似于理想滤层，在过滤中整个滤层都能发挥截污作用，相应地，水头损失也较均匀地分布于整个床层。 清水通过出水阀流出纤维束滤池。 清洗时，反洗水通过反洗水泵、反洗进水阀进入纤维束滤池，自下而上流过滤料层，纤维束向上伸展放松，反洗出水通过反洗排水阀排出纤维束滤池，空气通过风机、反洗进气阀进入纤维束滤池， 自下而上通过滤料层排出，截留的悬浮物被洗脱下来并随反洗出水带走。
1.2 高效纤维束滤池特点
(1)占地面积小。纤维束滤池的平均滤速可高达 18～20 m/h，是砂滤池的 3 倍，可大幅节约占地面积。
(2)滤层密度可调控。 滤层密度可调节和控制，满足不同过滤精度要求，避免过滤阻力上升过快。
(3)滤料使用寿命长。 滤元性能不衰减，滤料不流失，且无需使用化学药剂清洗，使用寿命一般不低于 10 年。
(4)短纤维不脱落。 滤元是由经过特殊处理的束状纤维长丝缠绕而成，运行及清洗时不会有短纤维脱落。
(5)清洗水耗低。 纤维束滤池的清洗水耗一般为 1%～3%，是砂滤池的 1/2。
(6)工程造价低。 纤维束滤池的工程造价与传统的砂滤池相近。
(7)运行成本低。 纤维束滤池单位水处理运行成本(包括电耗、人工、折旧)<0.1 元。
(8)易清洗。 纤维束滤元不存在绑扎结点，清洗时处于舒展放松状态，容易清洗，而且由于纤维束滤元两端都悬挂在滤板上不会缠绕乱层，容许高强度气—水联合清洗，可保证清洗效果，防止滤层积泥。 蒋轶锋等[6]通过对纤维束过滤器的研究认为气水联合反冲洗是适合恢复纤维束过滤器过滤效能的冲洗方式， 在反冲洗水流量 10～12 L/(m2 ·s)、水压 0.1 MPa、空气流量 60 L/(m2 ·s)、气压 0.1 MPa 的条件下， 冲洗 30 min 能够有效地恢复纤维过滤器的过滤性能。
2 实现污水一级 A 排放标准的推荐工艺组合
2.1 微絮凝-纤维束过滤工艺
对于出厂水达到 GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 B 标准的污水处理厂，可以采用最简捷的微絮凝-纤维束过滤工艺，详见图 2。
工艺说明：
(1)纤维束滤池可有效去除悬浮物，同时可降低生化需氧量、化学需要量、总磷、总氮等指标。
(2) 微絮凝可以提高纤维束滤池 对 CODCr、 BOD5、TP、TN 的去除效果。 对 TP 的去除滤前需投加铝盐或铁盐混凝剂，一般投加 PAC(聚合氯化铝)或 AL2(SO4)3(硫酸铝)5～20 mg/L。
(3)消毒可有效杀灭致病菌。 一般采用氯气、二氧化氯、紫外线等。
2.2 生物过滤-纤维束过滤工艺
对于出厂水氨氮比较高的污水处理厂，宜采用生物过滤-纤维束过滤工艺，详见图 3。
工艺说明：
(1)纤维束滤池可有效去除悬浮物，同时可明显降低 CODCr、BOD5、TP、TN 等指标。 对 TP 的去除滤前需投加铝盐或铁盐混凝剂。
(2)曝气生物滤池可有效去除氨氮，同时可以降低 CODCr、BOD5、TP、TN 指标[7]。 一般采用陶瓷滤料、泡沫塑料珠等滤料。
(3)消毒可有效杀灭致病菌。 一般采用氯气、二氧化氯、紫外线等。
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2.3 混凝沉淀-纤维束过滤工艺
对于出厂水 TP 较高(TP>1 mg/L)的污水处理厂，需要投加较多的混凝剂(混凝剂投加量>10 mg/ L)，宜采用混凝沉淀-纤维束过滤工艺，详见图4。
工艺说明：
(1)纤维束滤池可有效去除悬浮物，同时可明显降低 CODCr、BOD5、TP、TN 等指标。
(2)混凝沉淀可有效去除悬浮物，降低滤池的负担。 一般投加聚合氯化铝或硫酸铝 15～50 mg/L。
(3)消毒可有效杀灭致病菌。 一般采用氯气、二氧化氯、紫外线等。
3 高效纤维束滤池在污水厂提标改造中的应用
启东市城市污水处理厂一期工程 2.5 万 t，于 2006 年正式投入运行， 接纳废水主要是启东市城区生活污水及极小部分的经济园区的工业废水，工艺采用的是生物脱氮除磷的 orbal 氧化沟工艺，随着启东经济的飞速发展，城区人口的不断增加及省委省政府的提标改造的要求，启东市及时起动了启东市城市污水处理厂的二期工程即 2.5 万 t 的扩建工程及 5 万 t 的提标改造工程，深度处理具体设计工艺如图 5 所示。
纤维束滤池的作用主要是去除 SS， 同时去除部分 CODCr、BOD5 及 TP。 滤池设计滤速为 20 m/h，强制滤速为 20.8 m/h，总过滤面积为 145 m2 ,格数为6，双排对称布置，单格尺寸为 2 m×2.1 m×5.75 m，滤池水深 3.2～4.2 m。 反洗水强度为 8～10 L/(s·m2 )，反洗风强度为 60～80 L/(s·m2 )， 运行周期为 12～24 h(可调整)，反洗方式为水洗-气水混洗-水洗，反洗时间≤ 30 min(可调整)。 滤池进出水水质设计指标见表 1。
二期工程提标改造后于 2009 年 6 月底开始正式运行，滤池出水水质稳定达到设计要求，污水厂出水稳定达到一级 A 排放标准。
4 结语
纤维束过滤是一种理想的深层过滤技术，处理后水质能稳定满足设计要求， 达到一级 A 排放标准。 滤池过滤速度快，可达到 20 m/h，因此可大幅度节省原厂面积。 使用过程中可以根据过滤精度对滤层进行调节和控制。 滤料性能不衰减，不脱落短纤维，且不需要对滤料进行特殊清洗，如使用化学药剂清洗，因此维护方便，不会产生二次污染。——论文作者：吴敬东
参 考 文 献
1 江苏省住房和城乡建设厅.江苏省太湖流域城镇污水处理厂提标建设技术导则[M].北京：中国建筑工业出版社， 2010.
2 王美秋，信昆仑.纤维束过滤技术与均质滤料过滤技术的对比中试研究[J].中国资源综合利用，2007，25(3)：20-22.
3 赵晓光，周 颖.重力式纤维束滤池在给水中的应用[J].工业水处理，2007，27(12)：74-75.
4 陈国锋，刘凡清.纤维束滤料与均质石英砂滤料过滤效果的比较[J].苏州科技学院学报(工程技术版).2007，20(2)： 54-56.
5 王德英，周 于，董正帅，等.纤维束滤床过滤性能的研究[J]. 过滤与分离，2007，17(2)：15-17.
6 蒋轶锋，王 琳，王宝贞，等.纤维过滤器用于污水回用的研究[J].环境污染治理技术与设备，2005，6(12)：97-100.
7 谢 娟，章一丹.污水除磷脱氮几个关键问题及研究方向的探讨[J].江苏环境科技，2008，21(2)：64-65.
