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课题业主单位:中国科学院生态环境研究中心      北京燕山石油化工公司
一、过滤单元:
    絮凝沉淀池的出水中含有一定量的悬浮物,需要进一步去除悬浮物以满足循环冷却水质的要求,过滤是去除水中悬浮物最经济、有效的方法。
  目前国内多采用石英砂等粒状滤料进行过滤,应用上述滤料过滤时,往往滤速低、截污量小、出水水质差,为了提高过滤效果,近十年来国内外重视纤维滤料的研究和开发。日本曾研制纤维球、纤维束过滤器。前苏联曾研制了纤维捆过滤器取得较好的效果。清华大学环境工程系曾研究纤维球滤料,并在给水及污水处理中进得了应用。刘凡清教授研制纤维束过滤装置已从1990年开始正式进行批量生产。
  本试验采用的过滤装置结构见图5-1,外形尺寸及技术性能详见表5-1。
  过滤装置是以合成丙纶长纤维为滤料,纤维束的一端悬吊在多孔板上,另一端悬挂有一定重量的重坠。纤维束置于胶囊内(外囊式),胶囊置于过滤器中,过滤器与胶囊空隙间充入一定量的水,胶囊内的纤维束因此被压实。污水经过滤料时悬浮物被截留下来。装置运行一段时间后,由于截留悬浮物过多,装置进、出口压差会增大,水质下降,此时将装置外壳与囊间的充水排掉,使纤维束处于松散状态,通入水及空气进行反冲洗,清除纤维束上的污物,恢复其过滤功能。

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1.2 进水悬浮物浓度变化对滤过水水质的影响
  在中试期间,过滤单元从1993年12月至1994年6月底和1995年4月至7月两阶段运行,表5-2列出了过滤器进水和出水的SS的月平均值。由表5-2可见,过滤器进水即(絮凝沉淀池出水)SS大多数在10-20mg/L,只是在系统运行初期,1993年12月时,SS较高平均达56mg/L,过滤单元出水中SS大多数情况在5mg/L以下,SS去除率为55.1-98.9%。
   需要说明的一点是:对浊度的测定,在第一阶段(即1993.12-1994.6)是采用便携式浊度计(最低检测值为5NTU)由于发现其最低检测下限值不够精确,所以,每日过滤单元出水是采用回实验室用实验室浊度计(检测范围为0.01-100NTU)测定。表5-2中的过滤器进水是用便携式测定值,而过滤出水是用实验室浊度计测定值,故显得第一阶段浊度去除率特别高。第二阶段全工艺流程均用实验室浊度计测量。过滤出水浊度均在1NTU以下。
1.3 滤速对滤过水水质的影响
  滤速相当于过滤装置的负荷,滤速越大处理污水越多。但当滤速过大时滤过水水质将会下降,为了求得本过滤装置可应用的滤速范围,进行了试验,试验结果列于表5-3。(为了测定的简便,这里以浊度代替SS表示过滤效率)。
从表5-3可见在7.14,14.28,21.42,28.58及37.71M/hr滤还条件下,滤过水浊度均在1NTU以下,表明本过滤装置在此滤速条件下操作,对滤过水水质均能达到要求,并且出水水质随流速变化不甚显著。

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注:*进水流量0.75m³/hr;**进水流量1.0m³/hr 其他均为进水流量0.5m³/hr

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1.4滤料的截污量
    滤料截污能力决定过滤装置运行周期和反洗频率,是评定过滤装置性能的重要参数之一。在本试验中选用水量为0.5³M/hr,空气量5-6³M/hr,反冲洗时间约1hr .为了确定滤料的载污量,对不同时间反冲洗水中悬浮物浓度进行了测定,测定结果见图5-2。根据反冲洗水中悬浮物浓度随时间变化曲线及反冲洗水用量计算出本过滤装置的载污量,即每立方米滤料可负载污物为5kg。此数值约为一般砂滤器载污量(0.2-0.25kg/m³)2倍至5倍。本过滤装置有较大的载污量其原因是:丙纶纤维直径为几十微米,较一般粒状滤料有较大的比表面积,因此有较大的吸附污物能力。更重要的是,胶囊在过滤装置起着压挤纤维束的作用。在过滤中,进水一端纤维上的污物逐渐增多,进水端压力增大,迫使胶囊对纤维压实逐步上移,这样可充分发挥全部滤料的载污作用,因此载污量较大。
   过滤装置运行周期由进、出水悬浮物浓度及滤料载污量所决定。在本试验中进水悬浮物浓度约为10-30g/m³(平均18.6mg/L),如果滤过水中SS浓度忽略不计,当进水流量为0.5m³/hr,这样过滤装置运行周期为37.63hr。如果进水 流量为1.0M/hr,则运行周期为18.8hr。或反冲洗时间短时,水流量为0.5m³/hr,则反冲洗用水量约为滤过水量的2.66%。实际运行在过滤水量0.5m³/hr情况,反洗周期定24hr,这样反应水量为过滤水量的4.2%左右。
1.5 过滤器对水中其它污染物的去除效果
  除SS和浊度以外。表5-2还列出过滤器进水和出水中COD、NH-N可和总P等指标的变化情况,由表中数据可见,随着SS的去除,COD总P和NH-N也有去除,去除率分别为COD3.5-33.6%,总P29-77%,NH-N5.8-76.4%。  过滤器出水 COD均值均低于30mg/L。NH-N可低于10mg/L(只有1994年3月28-4月15日例外)总P均低于1mg/L。
1.6 结论
  (1)选用的纤维束过滤器在污水深度处理中试系统中表现了良好的过滤功能和连续运行效果。对SS有高截留效率,在进水中SS在30mg/L以下时,出水中SS小于5mg/L,进水浊度在25NTU以下,出水浊度低于1NTU。
  (2)该过滤器装置有较宽的滤过适用范围,滤速在7.14-35.7m³/hr范围,均可得到满意的出水水质。
  (3)该过滤器所用丙纶长纤维滤料有较好的载污性能。每立方米滤料截污在5kg以上。若进水 含悬浮物为10-30g/m³,过滤装置可运行周期20-70hr,保持在出水浊度在1NTU以下,反冲洗水量约为过滤水量的1.4-2.2%。

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