0 前言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求也逐漸提高，當(dāng)前多數(shù)傳統(tǒng)的污水處理技術(shù)只注重廢水的達(dá)標(biāo)排放，忽略污水的回收利用。而近年來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的水資源短缺問(wèn)題，客觀上要求廢水能夠循環(huán)再利用。在這樣的背景下，各種新型高效的廢水處理技術(shù)發(fā)展了起來(lái)，其中超濾技術(shù)在廢水處理回用中優(yōu)勢(shì)明顯，逐步引起人們的關(guān)注。
1 超濾工藝處理廢水的原理及其技術(shù)要點(diǎn)
1. 1 超濾的基本原理
超濾(UltraFiltration，簡(jiǎn)稱UF) 是指溶液在靜壓差的推動(dòng)作用下進(jìn)行的液相分離過(guò)程，其分離機(jī)理主要是物理的篩分作用。20 世紀(jì)70～80 年代隨著超濾技術(shù)的快速發(fā)展，在水處理、食品工程和染料工程等方面應(yīng)用廣泛。
超濾分離是在指在對(duì)料液施加一定壓力后，高分子物質(zhì)、膠體物質(zhì)因膜微孔吸附，孔內(nèi)阻塞截留及膜表面的篩分作用等3 種方式被超濾膜阻止，而水和其它低分子物質(zhì)通過(guò)膜的過(guò)程。超濾膜比微濾膜孔徑小，在0. 7～7 kg /cm2的壓力下，可用于分離直徑小于10 μm 的分子和微粒。超濾材料大多數(shù)是有機(jī)高分子膜，目前無(wú)機(jī)膜材料也開始制備和應(yīng)用。
1. 2 超濾工藝的技術(shù)要點(diǎn)
超濾的工作壓力一般為0. 1～0. 6 MPa，溫度為60 ℃，此時(shí)超濾的透過(guò)通量為1～500 L/ m2·h，一般情況下為1 ～100 L/m2·h。根據(jù)工程使用經(jīng)驗(yàn)，超濾透過(guò)通量的影響因素有料液流速、操作壓力、運(yùn)行溫度、運(yùn)行周期和膜的清洗維護(hù)等因素，可通過(guò)工藝技術(shù)參數(shù)的合理選取，使超濾膜保持良好的工作狀態(tài)，保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定和可靠。
2 超濾工藝在小區(qū)中水回用處理工程中的應(yīng)用
超濾技術(shù)可以去除生化處理過(guò)程中所不能去除的微細(xì)顆粒，一般用于污水二級(jí)生化處理后的進(jìn)一步深度處理。超濾技術(shù)的利用，克服了傳統(tǒng)深度處理技術(shù)處理效果不穩(wěn)定和運(yùn)行費(fèi)用高的缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，超濾系統(tǒng)作為一項(xiàng)后續(xù)處理單元，通過(guò)與現(xiàn)行生化處理工藝相結(jié)合組成更為高效的處理工藝已進(jìn)行了不同的工程實(shí)踐，具備自動(dòng)化程度高、處理效果穩(wěn)定、出水水質(zhì)可靠等優(yōu)點(diǎn)。超濾工藝與生化處理工藝主要有以下幾種結(jié)合形式。
2. 1 生物接觸氧化超濾處理系統(tǒng)
生物接觸氧化法是小型生活污水處理較早的采用的技術(shù)之一，它兼?zhèn)浠钚晕勰喾ê蜕锬し▋?yōu)點(diǎn)的污水處理技術(shù)。其主要構(gòu)筑物為生物接觸氧化池，氧化池內(nèi)充填填料。生物接觸氧化法具有多種凈化功能，不僅可以有效地去除有機(jī)物，還能達(dá)到脫氧和除磷的效果。主體工藝流程為:原污水→初沉池→接觸氧化池→二沉池→超濾處理系統(tǒng)→消毒→排放。
2. 2 兩段活性污泥超濾處理系統(tǒng)
兩段活性污泥法將污水管道、污水處理廠視為一個(gè)污水處理系統(tǒng)。其工藝特點(diǎn)是: 不設(shè)初淀池，A 段高負(fù)荷，B段低負(fù)荷，A、B 兩段污泥分別回流，充分利用污水管道中的微生物，為不同時(shí)期生長(zhǎng)的微生物種群創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，讓其充分發(fā)揮作用，該方法耐沖擊能力強(qiáng)，處理效果穩(wěn)定。主體工藝流程為: 原污水→格柵→調(diào)節(jié)池→A 段接觸氧化池→A 段沉淀池→B 段接觸氧化池→B 段沉淀池→超濾處理系統(tǒng)→排放。
2. 3 厭氧生物濾池超濾處理系統(tǒng)
厭氧生物濾池是一種內(nèi)部裝有填料作為微生物載體的厭氧生物膜法處理裝置。厭氧微生物附著載體的表面生長(zhǎng)，當(dāng)污水自下而上升式通過(guò)載體所構(gòu)成的固定床層時(shí)，在厭氧微生物作用下，污水中的有機(jī)物得以厭氧分解，并產(chǎn)生沼氣。其工藝流程為: 原污水→調(diào)節(jié)池→厭氧消化池→氧化溝→沉淀池→超濾處理系統(tǒng)→排放。污水經(jīng)沉淀池預(yù)處理后進(jìn)人厭氧消化池水解和酸化，提高污水的可生化性，為后續(xù)處理創(chuàng)造條件。其主要優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低、管理簡(jiǎn)單、出水水質(zhì)好、運(yùn)行效果穩(wěn)定。
3 污水處理回用中的主要技術(shù)問(wèn)題探討
不同工程具備不同的實(shí)際情況，實(shí)際選擇工藝時(shí)，應(yīng)結(jié)合自身的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多種方案對(duì)比，選出綜合效益好、可靠、管理簡(jiǎn)便的處理技術(shù)，可從以下幾點(diǎn)予以考慮。
(1) 污水流量小(50～500 t /d) ，可生化性好，可采用生物膜法處理技術(shù)和物化深度處理技術(shù)相結(jié)合的方式處理。
(2) 用地資源緊張，應(yīng)優(yōu)先考慮占地少的工藝，設(shè)計(jì)成地下式或半地下式污水處理站，充分與自然景觀相融合以減少占地面積。
(3) 選用運(yùn)行維護(hù)管理方便、運(yùn)行費(fèi)用低的處理工藝，盡可能提高運(yùn)行管理自動(dòng)化程度，減少操作人員變動(dòng)頻繁、技術(shù)素質(zhì)低所帶來(lái)的影響。
(4) 系列化、集成化、模塊化的中水回用設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)，盡量使處理設(shè)備具備安裝簡(jiǎn)捷、施工工期短、便于維護(hù)和利于擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模等優(yōu)勢(shì)。
4 超濾技術(shù)在污水回用處理中的應(yīng)用
某四星級(jí)賓館在擴(kuò)建規(guī)劃改造中，計(jì)劃將其所排放生活污水收集后進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后用于室外景觀綠化和廁所沖洗用水。由于該賓館級(jí)別較高，對(duì)回用水的水質(zhì)穩(wěn)定性要求高，因此選用超濾處理系統(tǒng)進(jìn)行深度處理，首先經(jīng)過(guò)常規(guī)的過(guò)濾處理后送入超濾系統(tǒng)，然后再送入回用系統(tǒng)。
4. 1 主要技術(shù)參數(shù)設(shè)定
(1) 用于污水深度處理的超濾膜為聚丙烯中空纖維膜，該膜微孔平均孔徑為0. 1 μm，平均截留分子量8 萬(wàn)左右。
(2) KH-UF-4040-PP 膜組件的主要技術(shù)參數(shù)為:純水通量分別為1. 2 m3 /h，用于地表水和淺層地下水處理時(shí)設(shè)計(jì)通量分別為0. 75～1. 0 m3 /h，用于污水深度處理，設(shè)計(jì)單只膜組件的通量為0. 50 m3 /h。設(shè)計(jì)出水濁度≤0. 2NTU，水利用率大于90%、濃水循環(huán)量100%。
(3) 為保證超濾膜的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，在使用過(guò)程中，采用定期壓縮空氣反洗、水反洗和定期化學(xué)清洗的反洗工藝。壓縮空氣反洗的操作壓力為0. 20 MPa。反洗頻率30～120min /次。每次壓縮空氣反洗和水反洗的操作完成時(shí)間2～3min。化學(xué)清洗的周期根據(jù)水質(zhì)不同和季節(jié)變化不同。
(4) 利用PP 中空纖維膜機(jī)械強(qiáng)度比較好和具有一定彈性的優(yōu)勢(shì)，采用獨(dú)特的壓縮空氣反洗技術(shù)，反洗效果非常好。由于膜微孔結(jié)構(gòu)的均勻性，化學(xué)穩(wěn)定性能好，膜的化學(xué)清洗流量回復(fù)性較好。具體參見http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
4. 2 超濾設(shè)備配置
根據(jù)超濾設(shè)備的出水要求，設(shè)計(jì)出水量為5. 0 m3 /h。生活污水經(jīng)管道系統(tǒng)收集后首先進(jìn)入到污水站預(yù)處理部分(格柵井、調(diào)節(jié)池) ，污水中較大的污物和顆粒被格柵欄截后，用污水泵提升至調(diào)節(jié)池中，污水在池中停留一定時(shí)間進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)和水質(zhì)的均化，均化后的污水通過(guò)污水提升泵打入生物反應(yīng)池中進(jìn)行生化反應(yīng)，污水中的有機(jī)物在生物反應(yīng)池內(nèi)通過(guò)微生物的作用降解; 經(jīng)生物降解處理后的水進(jìn)入沉淀池進(jìn)行泥水分離，剩余污泥排入泥漿池中，沉淀池出水經(jīng)機(jī)械過(guò)濾器過(guò)濾后，再進(jìn)入超濾部分，經(jīng)處理后回用于化學(xué)水處理系統(tǒng)。二沉池的剩余污泥通過(guò)污泥泵和輸送管道輸送到電廠的工業(yè)廢水污泥處理系統(tǒng)。工藝流程見圖1。
圖1 污水回用處理工藝流程
該工程于2011 年10 月份安裝完畢，該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的調(diào)試，現(xiàn)已穩(wěn)定運(yùn)行，運(yùn)行監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠，主要污染物含量均明顯優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，處理前后水質(zhì)對(duì)比見表1 所示。
表1 處理前后的水質(zhì)指標(biāo)對(duì)比
5 結(jié)論
超濾技術(shù)用在生活污水處理回用系統(tǒng)，技術(shù)上可行，處理后水質(zhì)穩(wěn)定且出水完全可以滿足回用于化學(xué)水處理系統(tǒng)的要求，有可觀的經(jīng)濟(jì)效益，由于減少了外排廢水，環(huán)保效益也十分明顯，具有推廣價(jià)值。
