浅析纤维滤布滤池

2017-09-18蔡强邓啟家孟薇李红松

中国设备工程 2017年17期

关键词：滤料滤池绒毛

蔡强，邓啟家，孟薇，李红松

（合肥通用环境控制技术有限责任公司，安徽合肥 230000）

浅析纤维滤布滤池

蔡强，邓啟家，孟薇，李红松

（合肥通用环境控制技术有限责任公司，安徽合肥 230000）

纤维滤布滤池是目前世界上最先进的过滤装置之一，采用纤维滤布作为过滤介质，以替代传统的砂滤池，主要应用于污水厂提标改造、再生水回用工程以及其它污水处理工程的过滤工艺。在污水处理厂提标改造工程中，结合化学除磷处理措施，可使出水从一级B提升到一级A标准，满足污水处理厂的提标改造要求。经过多年发展和实践，纤维滤布滤池也在不断改良改进。

纤维束滤池；转盘滤布滤池；立式滤布滤池

在对污水排放标准以及中水深度回用提出了更加严格要求的背景下，滤布滤池得以快速发展，通过对传统过滤方式和结构原理的改革和创新，滤布滤池已成为满足一定水准的节能新技术和新产品，并且严格符合国家节能减排政策，因此得以广泛的应用于我国市政污水处理项目中。根据滤布滤池组装结构不同，可简单分为纤维束滤池、转盘滤池、立式竖片滤池三个型式；从各工程实际运行情况来看，经滤布滤池处理后的污水均能够满足国家一级A排放标准以及再生水回用的要求。本文就以上三类滤池简要分析各自特点。

图1

1 纤维束滤池

高效纤维束滤池是依靠水重力流过滤式滤池，滤元为软填料即纤维束，微米级滤料纤维束单丝直径在几十微米甚至几微米之间，因此具有较大的比表面积和表面自由能（d50：80000m2/m3），通过加大待过滤介质与滤元的接触和滤元的吸附能力提高过滤效率和截污容量。纤维滤池内部结构主要由滤料层、上下滤板、上下滤板支撑及紧固件、纤维束密度调节整定装置、布气及布水装置等组成，如图1所示。

滤池设计时，在内设有密度调节整定装置，通过纤维滤料的伸缩调节，充分发挥纤维滤料接触和吸附功能。当滤层压缩时，因纤维束密度的渐增，滤层孔隙直径渐小达到深层过滤。而滤层截污达到容量需要反冲洗时，在泵反冲洗水的作用下，滤层纤维束被冲洗放松恢复到蓬松状态，此时，再结合气水混合冲洗，将滤层中过滤截留的杂物冲洗而出，冲洗结束后，即可恢复系统过滤功能。一般设计时，系统的反冲洗过程依次分为水冲洗—气水混合冲洗—水冲洗的工艺。选用此方案清洗效率高，如无特殊情况（如运行事故、过滤物浓度负载过大等）不需用药剂浸泡清洗。

综上所述，纤维束滤池的特点：滤元纤维束可通过压缩调整自由控制滤层密度，截污容量可调节；纤维束滤料比表面积相对比较大，孔隙多，因此可有更快的过滤速度；系统工作过程中，滤料成床速度快，通过水流及自重可快速的将滤层压缩至需要的密度（可调节）；在反冲洗时，滤料能够被充分松弛，而高强度的气洗也保证了最佳清洗效果；滤元自身具有较强的抗污性，同时通过脉动清洗又能快速清洁，无特殊事故下不需定期人工清洗或者药剂浸泡清洗；纤维束滤料寿命长，正常10年内无需补充或更换，日常维护和运行成本较低。

2 转盘滤布滤池

纤维转盘滤池的转盘外毛滤布是由有机纤维堆织而成，其绒毛状表面为尼龙纤维织成，支撑体为聚酯纤维。在干燥状态下，绒毛呈直立状态，进水浸湿后，绒毛垂下形成3～5mm的有效介质过滤深度，当量孔径只有10微米。滤布的有效深度作用：一能够存储过滤杂质，二可减小反冲洗用水量，三减少正常运行时的水头损失。而在反冲洗状态下，绒毛又会呈直立状态，绒毛中的杂质可以较容易排出，因此清洗彻底。纤维绒毛状态情况如图2所示。

图2 纤维绒毛状态情况

转盘滤池整体由约为2～20个平行的过滤转盘串联起来组成，每个转盘分别是由4或6小块扇形组合而成，转盘外包裹纤维绒毛滤布，转盘固定在中央集水管上，过滤转盘内都为防腐材料。反冲洗水泵、反抽吸装置以及配套管路阀门等组成反冲洗系统；排泥泵、排泥管道以及管路阀门组成排泥系统；转盘滤池系统中，排泥泵与反冲洗水泵为共用水泵，如图3。

图3 纤维转盘滤池剖面图

纤维转盘滤池的流程包括：平流过滤、反冲洗清洁和排泥。其特点有过滤连续，出水水质好，耐冲击负荷；同等过滤面积情况下，系统占地面积小；反冲洗所需水量小，返回均匀，不会对前端处理和过滤工艺产生影响；泵高压反冲洗彻底，使得藻类及微生物滋生困难，因此可以不用考虑预加氯；外进内出的设计，使得漂浮物对系统影响小，同时附属设备少，维护简单方便；外进内出的设计，使得前端污泥事故对滤布的影响较小，通过反冲洗和排泥可以快速修复系统功能；采用模块设计，连接口少且易安装，因此设计和施工的周期都大大缩短。

3 立式竖片滤布滤池

立式纤维滤布滤池系统由竖片过滤装置、反冲洗装置、排泥装置、行车驱动装置、控制系统等构成，分为过滤区、滤后水集水区和滤后水出水区三个主要区域。待滤水进入滤池，水流在静水压下从滤片两侧由外向内地通过滤布进行过滤，滤后水由滤框中的小孔及底部的集水槽收集，最后通过出水堰溢入出水口排出。随着过滤的进行，滤布表面悬浮物逐渐累积，过滤速度递减，池内水位逐渐上升，当上升到预定水位时，开始进行负压抽吸清洗。清洗时竖式滤片固定不动，随着冲洗行车的移动和吸泥泵的启动，开始对滤片上的污泥进行线状扫吸，吸出的泥水排出池外，行车来回移动一个行程后，滤布被清洗干净。清洗过程中不停止过滤进程。主要结构如图4。

使用中可以发现立式竖片滤池的特点有：出水水质好且稳定，出水SS≤5mg/l，浊度≤0．5～2NTU；设备简洁紧凑，结构合理，附属设备少，总装机功率低；全自动运行，可连续过滤，清洗时不停止过滤进程；过滤面积大，占地面积小，分别为传统砂滤池的5～8倍和1/3～1/4，工程造价低；过滤组件标准化、模块化设计，安装、维护方便，扩展性强，扩容便利；各过滤模块独立出水，可根据需要监测每个滤片的工作状况，直接找出损坏部件；设备一体化设计，易于安装施工；水头损失小，仅为0．05～0．2m；运行能耗低，平均每吨水电耗低于0．0001kW·h；清洗水耗低，吸洗耗水率小于1%；耐冲击负荷强，进水SS可高达40～60mg/L。

通过表1对三种滤布滤池结构、原理进行了简要阐述和分析对比，结合实际工程中的设计、投入以及使用效果，三类滤布滤池在规划设计选择时，可从下面几点来参考。从造价成本上，纤维束滤池最高，竖片滤布滤池造价最低；从过滤精度上，从高到低依次是立式竖片滤池、纤维束滤池、转盘滤布滤池；从运营费用上，从高到低依次是纤维束滤池、转盘滤布滤池、立式竖片滤布滤池；从占地面积上，从高到低依次是纤维束滤池、转盘滤布滤池、立式竖片滤布滤池。