纤维滤池在石化废水深度处理中的应用

书书书第２６卷第２期２０１０年４月气象与环境学报ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹＡＮＤＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＶｏｌ．２６Ｎｏ．２Ａｐｒｉｌ２０１０收稿日期：２０１０－０２－０３；修订日期：２０１０－０３－０２。基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项“辽河河口区陆源污染阻控与水质改善关键技术与示范研究（２００８ＺＸ０７２０８－００８）”项目资助。作者简介：田博，男，１９６７年生，高级工程师，主要从事城市污水厂管理工作，Ｅｍａｉｌ：[e-mail]。纤维滤池在石化废水深度处理中的应用田博（辽宁省城市污水处理管理中心，辽宁沈阳１１００３３）　　摘　要：针对华锦集团废水处理及回用工程采用纤维滤池深度处理化工混合废水技术，使其出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８—２００２）一级Ａ排放标准，研究主要对纤维滤池的原理、设计参数、运行效果等进行实践探讨。运行结果表明：在稳定运行阶段，可实现进水量２１００ｍ３／ｈ。进水化学需氧量（ＣＯＤＣｒ）平均浓度为５０ｍｇ／Ｌ，悬浮物（ＳＳ）浓度为１５ｍｇ／Ｌ，浊度平均浓度为１５ｍｇ／Ｌ，处理出水ＣＯＤＣｒ≤３０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ≤１０ｍｇ／Ｌ、浊度≤１０ｍｇ／Ｌ。该工艺处理效果稳定，对ＳＳ和浊度处理效果显著。关键词：Ｒ型床纤维滤池；化工废水；束状纤维　　中图分类号：Ｘ７０３　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１６７３－５０３Ｘ（２０１０）０２－００６８－０４１　引言纤维束过滤技术自发明以来的２０多年时间里，广泛应用于各行业的工业用水、生活用水及其废水的深度处理领域。现在已正式投入了某些水厂的生产运行。给水厂典型工程为山东泰安三合自来水厂扩建工程的应用及吉林省桦甸市二水厂滤池改造工程［１－２］，辽宁省县级污水处理企业：熊岳污水处理厂［３］。纤维束过滤技术（纤维束滤池）具有过滤速度大、易反洗、过滤效率高、设备体积小、截污容量大、机械强度高、使用寿命长，操作简单、维护方便、运行可靠和吨水造价低等特点［４］。华锦集团废水处理及回用工程采用纤维滤池深度处理化工混合废水，使其出水达到ＧＢ１８９１８—２００２一级Ａ排放标准。尤其对浊度去除效果更为显著，同时纤维束滤池由于采用纤维滤料可大大提高接触面积，可减少近５０％的占地面积，出水水质也更优良［５］。本文通过对纤维滤池的介绍并通过对示范工程的分析和研究，探讨和计算了纤维束滤池稳定运行的参数，得出了一些有意义的结论，试图为以后的石化废水及相关行业废水的处理提供参考依据及借鉴意义。２　纤维滤池的工作原理和设备２１　工作原理原理是在普通快滤池里，将束状纤维滤料悬挂在两块多孔板之间。下部一块多孔板固定在配水干管之上，上部一块活动孔板在冲洗排水槽之下。过滤时，借助于水流过滤料所产生的水头损失，则上部一块活动孔板下移，使束状纤维处于压实状态，有利于提高水质；反洗时，借助于气、水的动能则上部一块活动孔板上移，使束状纤维滤料处于松散状态，有利于清洗［６－７］。２２　Ｒ型床纤维滤池Ｒ型床纤维滤池，全称Ｒ型床多点浮动格栅式低阻力双向清洗环形纤维滤池。Ｒ型床滤池以特殊环形纤维作为滤元，采用新型Ｒ型床层结构设计，能够实现蠕动清洗及单、双向清洗，清洗状态可以随意调整，使整个床层不存在清洗死角，清洗彻底，延长系统使用寿命，是目前世界上领先的独特过滤技术。Ｒ型床纤维滤池技术优势见表１。表１　Ｒ型床纤维滤池技术优势技术优势技术参数过滤精度高对悬浮物的去除率接近１００％，出水浊度可控制在０—１ＦＴＵ过滤速度快滤速为１８—２５ｍ／ｈ，是传统过滤池装置的３—５倍截污容量大截污容量为１０—４５ｋｇ／ｍ３是传统过滤池装置的２—４倍占地面积小占地仅为传统过滤池装置的１／３—１／２自用水量低清洗自用水占周期制水量的１％—３％可调性强过滤精度、截污容量、过滤阻力等参数可根据需要随意调节蠕动床结构且清洗彻底由于实行双向蠕动清洗，消除了清洗死角，使滤元得到彻底清洗处理不衰减低阻力滤板的应用和双向清洗功能的实现，解决了其他形式滤池普遍存在的清洗不彻底和出力快速衰减的问题无需更换滤元滤元被污染后可方便地进行清洗，恢复过滤性能　第２期田博：纤维滤池在石化废水深度处理中的应用６９　　　　　Ｒ型床纤维滤池滤元采用无结点环形纤维如环形纤维，过滤时，实现理想的深层过滤；反洗时，在反洗气、水的驱动下，滤元蠕动装置启动，蠕动清洗环形滤元，因环形滤元无结点安装方式，无污物停留机会，清洗彻底。无结点环形滤元应用，解决了结点类滤元结点处无法彻底清洗的自身问题。见图１。图１　无结点类纤维过滤阶段和反洗阶段示意２３　工作流程在水力作用下通过衡位滤元密度调节装置向滤层加压，使滤层孔隙度沿水流方向逐渐缩小，密度逐渐增大，滤层孔隙直径逐渐减小，实现了理想的深层过滤。锥、筒型多点浮动装置在气、水作用下通过拉动浮动低阻力滤板将滤层放松，使滤料恢复自由状态；衡位滤元密度调节装置控制滤层的放松程度，则滤层按需调整、平衡定位。床层蠕动调节装置启动。随后即可用气、水方便地进行单、双向清洗，可有效地恢复滤元的过滤性能。见图２。图２　纤维束滤池工作流程３　工程示范３１　工程简介华锦集团是辽宁省最大的化工企业，具有３０多年的发展历史，拥有２０多家工厂，涉及化学肥料、聚烯烃树脂、精细化工、塑料加工等多种行业和生产６大类１００多种型号的产品。为了解决企业发展带来的用水矛盾，提高水重复利用率，华锦集团决定建设华锦集团废水处理及回用工程，对华锦集团全部的生产和生活污水进行集中处理，利用处理后的中水代替新鲜水。本项目接纳的废水包括：（１）现有３个生产区排污口（乙烯公司、辽通公司及富腾公司）和４个生活区排污口（生活二区、文教区、滨河小区及花园小区）的混合废水；（２）２个拟建项目（乙烯及乙烯原料工程）的生产废水。回用水的用水地点为公司生产用水。工程接纳的废水不包括废碱液、废碱渣高浓度含盐废水，这样可以减少后续脱盐处理负荷，满足中水回用的需要。见表２。３２　工艺设计３２１　工艺流程本工程处理的废水是石化工业生产废水和生活污水的混合废水，经分析论证确定的废水处理流程如下：综合废水分别经压力管线进入本工程界区内，根据每股废水的含油量确定其流程，油含量低于５０ｍｇ／Ｌ的废水进入细格栅井及曝气沉砂池，拦截大颗粒悬浮物及泥砂，曝气沉砂池出水进入均质调节池；油含量介于５０—１００ｍｇ／Ｌ的废水不经过细格栅和曝气沉砂池直接进入沉淀隔油池，去除废水中大部分油和悬浮物，浮油回收处理，沉淀隔油池出水进入出水进入均质调节池。废水在均质调节池经过８ｈ的均质均量后用泵打入絮凝反应池，池中加入絮凝剂，出水进入气浮系统，进一步去除废水中油和悬浮物，浮渣进入污泥储池；气浮系统出水进入Ａ／Ｏ池，去除绝大部分有机物，所需氧气鼓风机供给，出７０　　　气象与环境学报第２６卷　水进入二沉池；活性污泥沉淀后，部分回流至Ａ／Ｏ池厌氧段，部分作为剩余污泥用污泥泵打入污泥储表２　华锦集团各排放口设计水量及水质指标测试项目乙烯公司排水水质化肥厂排水水质富腾公司排水水质生活污水排水水质新建乙烯工程水质新建乙烯原料工程水质ｐＨ值８９０８１０－８９３６—９６—９ＣＯＤＣｒ／（ｍｇ·Ｌ－１）２１０３２３０５０３４１６００７００ＢＯＤ５／（ｍｇ·Ｌ－１）８１６０８９８－１３７４００２００ＳＳ／（ｍｇ·Ｌ－１）２５６３－８３２１０４００氨氮（以Ｎ计／（ｍｇ·Ｌ－１）３１４５８７－２９４２４０５０石油类／（ｍｇ·Ｌ－１）３８０１３９５１９１９７５１００总磷（以Ｐ计／（ｍｇ·Ｌ－１）１０３００５９－４２４４４浊度／（ＮＴＵ）２１５１２－－－－总硬度（以ＣａＣＯ３计／（ｍｇ·Ｌ－１）７３３５６０－４５０－－总碱度（以ＣａＣＯ３计／（ｍｇ·Ｌ－１）１８４４３４０７－－－－Ｃｌ－／（ｍｇ·Ｌ－１）３２７１５４２－－－－溶解性总固体／（ｍｇ·Ｌ－１）１７３６８７０－－－－水温／℃２９１９－－４０４０水量／（ｍ３·ｄ－１）９５３４７３５１１１７６５０００１９２００６０００池；二沉池出水进入曝气生物滤池，去除废水中大部分有机物，所需氧气由鼓风机供给，出水加入絮凝剂后进入纤维束滤池，进一步去除水中剩余悬浮物。见图３。图３　华锦集团废水处理工程工艺流程３２２　纤维束滤池曝气生物滤池出水加入絮凝剂进行絮凝过滤，可以进一步降低污染指标以确保废水可以达标排放。滤池设计流量：５００００ｍ３／ｄ，絮凝剂投加量：聚合氯化铝２０ｍｇ／Ｌ，聚丙烯酰胺１—２ｍｇ／Ｌ。滤池双排布置，共６格滤池，每排３格，钢筋混凝土结构。过滤面积：１２０ｍ２。每格滤池平面尺寸为５０ｍ×４０ｍ，池深为５０ｍ，设计滤速Ｖ＝１７３６ｍ／ｈ，一格反冲洗时强制滤速２１５ｍ／ｈ。滤池反冲洗强度为：气洗强度为６０—８０Ｌ／ｓ·ｍ２，水洗强度６—８Ｌ／ｓ·ｍ２。滤料为纤维束滤料，滤料厚为２０ｍ。用反冲洗水泵送水进行水洗。用鼓风机送气进行气洗。纤维束滤池反洗排水流量：５７６ｍ３／ｈ，１次持续３０ｍｉｎ，排污２８８ｍ３／次，每日２次，间隔１２ｈ；反冲洗后的水排入厂区排水管网。３３　运行效果３３１　过滤能力的测定纤维束滤池加入絮凝剂进行絮凝过滤，不仅可以进一步降低污染指标以确保废水可以达标排放，而且对后续反渗透工艺非常有利，降低反渗透进水负荷。项目自竣工后，每月对纤维滤池的周期时间进行测定（终点判断依据：出水阀门达到的一定开启度下，同时滤池水位达到设点水位），来判断出水能力是否衰减，清洗效果是否彻底。见表３。表３　２００９年逐月过滤水量与过滤周期测定周期日期１月５日２月９日３月９日４月６日５月６日６月８日７月６日８月１０日９月７日１０月５日１１月９日１２月７日水量／（ｍ３·ｄ－１）４７３５０４８５００４８８００４９７６０４９６３０５０３２０５１８００５０７６０５１３００５０８６０５０２９０４９５４０周期／ｈ２７５２６８２６７２６１２６２２５８２５１２５６２５４２５６２５９２６２　　由表３可知，过滤水量与过滤周期成反比，无明显变化。表明本项目滤池清洗效果彻底，反映过滤能力未衰减。Ｒ型床结构全面解决了纤维滤元在过滤和清洗过程中存在的各种问题，充分发挥了环形滤元的特长，实现了理想的深层过滤效果。３３２　纤维滤池水质指标的测定对华锦集团废水处理及回用工程纤维滤池进出水进行连续７２ｈ监测。纤维滤池进出水主要水质指标见表４。　　华锦集团废水处理及回用工程采用纤维滤池进　第２期田博：纤维滤池在石化废水深度处理中的应用７１　　　行深度处理。运行结果表明，该工艺处理效果稳表４　纤维滤池进出水水质指标水质指标／（ｍｇ·Ｌ－１）纤维滤池进水２４ｈ４８ｈ７２ｈ纤维滤池出水２４ｈ４８ｈ７２ｈＣＯＤＣｒ５０５５５２３０２９３０ＢＯＤ５１５１６１７１０９１０ＳＳ１５１６１６１０９９５总磷１０１１１２０５０４０５浊度１５１６１７１０１０９定，耐冲击负荷能力强，处理出水达到ＣＯＤＣｒ≤３０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ≤１０ｍｇ、浊度≤１０ｍｇ／Ｌ。４　结论与讨论（１）纤维束滤池对石化废水具有较好的处理效果，出水达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（ＧＢ１８９１８—２００２）一级Ａ排放标准。处理出水达到ＣＯＤＣｒ≤３０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ≤１０ｍｇ、浊度≤１０ｍｇ／Ｌ。系统运行稳定，对其他类似废水处理工程的建设具有一定的借鉴意义。（２）纤维束滤池的环形滤元无结点安装方式是纤维过滤技术上的技术创新，它解决了长丝纤维普遍存在本身固有结点，导致无法彻底清洗的难题，实现了理想的深层过滤效果。参考文献［１］　徐传力．纤维束过滤技术处理微污染水源水试验研究［Ｄ］．上海：同济大学，２００７．［２］　徐新阳，马铮铮．膜过滤在污水处理中的应用研究进展［Ｊ］．气象与环境学报，２００７，２３（４）：５２－５６．［３］　靳君．县级污水处理厂建设与运行的探讨［Ｊ］．气象与环境学报，２００９，２５（６）：５６－５８．［４］　孙巍．反渗透水处理技术的试验研究［Ｄ］．大连：大连理工大学，２００６：３５．［５］　刘凡清，朱亚平．纤维束过