纤维束过滤技术与均质滤料过滤技术的对比中试研究

中国资源综合利用　Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．３　●试验研究　Ｃｈｉｎａ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ　２００７年３月　纤维束过滤技术与均质滤料过滤技术的对比中试研究　王美秋，信昆仑　（同济大学环境科学与工程学院，上海２０ｏ４３３）　摘要：针对取水水源黄浦江支流近几年来水质不断恶化，而用户对出水水质的要求又有所提高，同济大学　与上海某自来水厂合作，选取先进的纤维束过＿虑技术和均质滤料过虑技术进行了过滤工艺的优化中试。　结果表明。纤维束滤池在滤速提高２．３倍（２０　ｍ／ｈ）的情况下，对浊度的去除效果提高了７０％，均质滤料滤　池在滤速提高０．３倍（８　ｍ／ｈ）的情况下，对浊度的去除效果提高了４７％。　关键词：纤维束过滤；均质砂过滤；中试研究　中图分类号：ＴＵ９９１．２　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—９５００（２００７）０３—００２０一ｏ３　Ｐｉｌｏｔ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ＣａⅡｎＩｌｌ啦Ｆｉｂｒｅ　Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　Ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｍｅｄｉａ　Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　Ｗａｎｇ　Ｍｅｉｑｉｕ，Ｘｉｎ　Ｋｕｎｌｕｎ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。Ｔｏｎｇｊｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００４３３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｏｆ　Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ　Ｌｔｄ．ｉｎ　ａｌｌｕｓｉｏｎ　ｔｏ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｓｏ１．ｕ￣ｅ　ｗａｔｅｒ　ｏｆ　Ｈｕａｎｇｐｕ　Ｒｉｖｅｒ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｐｏｌｌｕｔｅｄ　ｉｎ　ｓｏｍｅ　ｄｅｇｒｅｅ，ｔｈｅ　ｑｕａｎｔｉｙｔ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｓｍ，ｍｍｏｎｉａ　ｎｉｔｒｏｇｅｎ　ａｎｄ　ｍａｎｇａｎｅｓｅ　ａｌｌ　ｗｅｒｅ　ｗｏｒｓｅ　ｔｈａｎ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌａ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｓｔａｎｄａｒｄｓ　ｆｏｒ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｗａｔｅｒ＂（ｃｌａｓｓ　１１Ｉ）．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｉｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｒｅ　ｏｆ　ｅｎｈａｎｃｉｎｇ　ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｅｆｆｅｃｔ，ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐｉｌｏｔ—ｓｃａｌｅ　ｓｔｕｄｙ　ｗｅ　ｃｏｍｂｉｎｅ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｎｅｗ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ　ｉｎ　ｒｅａｓｏｎ　ａｎｄ　ｒｅａｃｈｅｄ　ｓａｔｉｓｆｉｅｄ　ｐｕｒｐｏｓｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｂｒｅ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；ｕｎｉｆｏｒｍ　ｓａｎｄ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；ｐｉｌｏｔ　ｓｔｕｄｙ　１　试验水源水质情况及现有过滤工艺的问题分析　厂、酱菜厂等工厂的相继建设和投产，再加上四季农　１．１　试验水源水质情况　田灌溉的影响，水源的污染源不断增加并趋于复杂　上海市某自来水厂以黄浦江一支流为取水水　化，原水中有机物、氨氮、锰的含量劣于《地面水环境　源，近年来，随着取水口附近养殖业、石灰厂、建材　质量标准》中的Ⅲ类水质指标。　表１　２００６年原水水质指标逐月平均值变化　从原水水质状况分析，大致可以得出以下结论：　由于生活粪便污染和水葫芦等污染所造成，河道来　①浊度：原水浊度较低，无明显变化规律。②色度：色　不及自净，地面水呈进一步恶化趋势。氨氮指标只能　度逐年有增高趋势。③耗氧量：耗氧量在５～１２　达到地表水环境质量Ⅳ、Ｖ级标准。　之间变动，夏秋季节较高，春冬两季较低。④氨氮：氨　１．２水厂现有过滤工艺存在的问题　氮月平均值有逐年增高趋势，６－８月份最高，主要是　水厂现有工艺流程如图１所示。　原水　图１　水厂现有制水工艺流程　收稿日期：２００７－０１－２５　作者简介：王美秋（１９８１一），男，山东东营人，硕士研究生，研究方向为给水排水工程设计和运行的最优化。　——２０——　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　王美秋等：纤维束过滤技术与均质滤料过滤技术的对比中试研究　●试验研究　其中的滤池采用石英砂普通快滤池。石英砂粒　罐。由于选用的是无毒的纯聚丙烯纤维为滤元，可以　径范围Ｏ．５　ｍｍ￣＜ｄ≤１．２　ｍｍ，不均匀系数Ｋｓｏ＝１．５。滤　将其用于工业用水的处理，也可以用于生活饮用水　层高度ｈ＝０．８　ｍ，运行滤速ｖ＝６　ｍ／ｈ。　的处理。　生产工艺目前主要存在的问题：在水源水质日益　２．２　中试流程　恶化的情况下，难以达到更高的出水水质及水量要　中试采用如图２所示的流程。试验滤池以生产中　求。为了解决这个矛盾，水厂与同济大学环境学院合　的澄清池出水为进水，通过相应阀门及流量计来控　作，进行了滤池优化的试验研究，确定选取先进的并　制两个滤池的滤速。　且得到广泛应用的均质滤料滤池和纤维束滤池进行　中试试验，在同样进水情况下将它们的处理效果与　生产中的澄清池出水Ｈ流量计１　Ｉ＋Ｉ均质砂滤池　生产中的普通快滤池进行对比，将得到的试验结果　流量计２　Ｉ　纤维束滤池　清水池　作为以后滤池新建或改造的理论依据。　２中试工艺方案　图２　中试流程　２．１　工艺说明　中试中两种滤池的设计处理水量都为４　ｍ３／，ｈ，　均质滤料过滤在截污能力和发挥滤层过滤效力　其它设计参数如下表２所示。　上都较一般的级配滤料过滤更有优势。与传统级配　表２中试滤池的设计参数　滤料过滤相比，均质滤料过滤在级配上更加合理，因　单元名称　设计参数　此具有更好的过滤效果和抗冲击能力，并且可以发　挥深层滤料的过滤能力ｎ０］。　均质滤料滤池誓震　Ｌ　ｍ＇滤料层　纤维束滤料过滤，是指采用纤维束为过滤介质　纤维束滤料滤池　：　的过滤技术，它相比于砂滤具有如下特点［３　］：　（１）过滤效率高，对浊度的去除率在９０％以上；　３试验数据及分析　（２）过滤速度快，滤速可达到２０　ｍ／ｈ以上，较普　３．１试验分析方法　通砂滤提高２￣３倍；　本试验由于只涉及常规的制水工艺，所以主要考　（３）截污容量大，更高的过滤速度，而工作周期　虑浊度的去除效果。每小时采集一次水样进行分析，　更长（３６　ｈ），说明纤维滤池具有更高的截污能力；　包括澄清池出水、普通快滤池出水、均质滤料滤池出　（４）占地面积小，投资少；　水及纤维束滤池出水，采用ＨＡＣＨ２１００Ｐ型浊度仪　（５）自耗水率低；　进行浊度测量。　（６）滤元（纤维束）经久耐用，寿命不低于１５年。　３．２数据分析　纤维束过滤技术可以代替传统的砂滤技术，设　一共进行了３０　ｄ的试验，取每天出水剩余浊度　计成各种重力式滤池形式，也可以制作成压力式滤　的平均值作图３。　，一、　Ｚ　、　赵　爱　＊　丑　时间（ｄ）　＋纤维束滤池出水；　＋均质滤池出水；　＋生产中滤池出水　图３三种滤池出水剩余浊度的对比　由对具体的数据分析可知，三种滤池在设计滤　期进水浊度在１．８￣２．６　ＮＴＵ之间，平均浊度是２．２２　速下，纤维束滤池对浊度的去除效果最好。这一段时　ＮＴＵ。纤维滤池的出水浊度最低可达０．０８　ＮＴＵ，最高　一２１—　维普资讯 http://www.cqvip.com

●试验研究　中国资源综合利用　第３期　为０．１８　ＮＴＵ，平均是０．１２３　ＮＴＵ。均质滤料滤池出水　过滤技术作为砂滤池的换代工艺，可以提高出水水　浊度最低是０．１９　ＮＴＵ，最高是０．２６　ＮＴＵ，平均是　质并增加制水量。　０．２２１　ＮＴＵ。而生产中的普通快滤池出水浊度的平均　４．３本试验也可以作为新建水厂过滤工艺的设计　值是０．４１８　ＮＴＵ，对浊度的去除效果是三种滤池中　依据。　最差的。纤维滤池与普通快滤池相比，滤速提高了　参　考　文　献　２．３倍，而出水浊度下降了７０％；均质滤料滤池与普　１　王利平，张世华，王峰慧，等．均质石英砂滤料过滤　通快滤池相比，滤速提高了０．３倍，出水浊度下降了　性能的试验研究［Ｊ］．西安建筑科技大学学报，１９９６　４７％。　（１）：３２—３５．　４结论　２张建锋，金同轨，王晓昌，等．均质滤料滤层设计的　４．１　试验表明，新型的均质滤料过　技术及纤维束　优化研究［Ｊ］．给水排水，２００２（２）：４５－４８．　过滤技术均优于该水厂目前使用的级配滤料普通快　３　张万友，郗丽娟，陈雪梅，等．几种纤维过滤器的工　滤池过滤技术。纤维束滤料过滤比均质滤料过滤具　作原理及特性［Ｊ］．中国给水排水，２００３（６）：５６－５８．　有更高的过滤精度、滤速和截污能力，可以将滤速提　４袁士平，宗理华，曹英峰．纤维过滤技术特点及应　高两倍以上，而出水浊度可以降低７０％，效果更为显　用［Ｊ］．净水技术，２００５（１）：６７－６９．　著。　（责任编辑／荆小旦）　４．２如果对类似水厂作相应改进，建议采用纤维束　●广而告之　资源循环利用・Ｏ７上海国际论坛　瑞士专业会议承办机构ＩＣＭ继连续两年成功　●中国已在国际资源循环再利用领域占据举足　地举办了资源循环利用・上海国际论坛后于２００７年　轻重的位置；　ｌ１月ｌ３日一１６日再次在上海浦东香格里拉大酒店　●从会议发言代表及参展单位了解信息；　举办报废汽车、电子产品及电池回收再生论坛。　●您可以与国际资源循环再利用及废弃物贸易　本次论坛将聚集来自原生产企业、废弃物搜集、　企业的专家们直接交换信息；　、　资源循环再利用新技术研究机构、钢材生产企业、政　●与客户进行交流，尤其是可向中国输送产品　府机构的专家、领导及政策制定者等共同探讨以下　和原材料或有兴趣购买中国产品的企业；　主题：　●推销您的技术及产品；　原生产企业在与资源循环再生利用相关领域的　●感受高速发展中美丽的上海。　实践及策略；　进一步详情。请联络：　全球资源循环再利用领域的最新发展；　ＩＣＭ　ＡＧ国际市场及会展　欧洲及北美目前最可行有效的技术、企业及流　Ｓｃｈｗａｄｅｒｈｏｆ５２４．５７０８　Ｂｉｒｒｗｉｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ（瑞士）　程介绍；　中文联络：刘颖小姐　搜集及回收系统；　英文联络：Ｍｓ　Ｊｅａｎｅｔｔｅ　Ｄｕｔｔｌｉｎｇｅｒ　关于欧盟及中国新政策法规的介绍。　（詹妮特・多特琳杰小姐）　本次论坛将会为您和您的合作伙伴及潜在客户　电　话：００４１　６２　７８５　１０００　搭建一个有效的平台进行零距离的交流。　传　真：００４１　６２　７８５　ｌ００５　●全球资源循环再利用行业在上海的一次大聚　电子邮件：ｉｎｆｏ＠ｉｃｍ．ｃｈ　会；　会议主页：　．ｉｃｍ．ｃｈ　－２２－