北極星水處理網訊:一、技術背景
砂濾罐在水處理中應用很普遍，但是也有很多不足之處，北京一滴水環保科技有限公司長期研究砂濾罐技術升級，對其進行了數十項改進與創新，採用全新的設計理念，改進了罐體結構，設計了特殊的反洗機構和控制方式，採用輕質微孔活性陶瓷顆粒作為濾料，逐步形成了一種砂濾罐和超濾膜之間的跨界產品---微濾罐系列。
微濾罐系列是在注重用戶體驗和市場反饋逐漸形成的，一滴水環保通過不斷改進提升，微濾罐系列產品已陸續為多家國內外500強企業提供了產品或服務，解決或協助解決了多項行業技術瓶頸，本文以微濾罐在汙水處理終端應用為例，通過運行數據積累進行分析，以期拋磚引玉，助推汙水處理一級A標準再提標改造。
二、項目背景
某工業園區汙水廠，主要是生活汙水，含有不定期工業汙水，在一級A基礎上經技術改造，達到或優於準四類指標。出水用於市政綠化等，要求微濾罐放在終端，必須保證懸浮物SS 小於5mg/L，其他指標由生化工藝保證，但是希望微濾罐也能夠對其他指標數值降低有所貢獻，以此為今後推廣提供設計參數。
三、工藝流程
微濾罐安裝在提升泵之後，之前為用戶現有設備系統，由一滴水公司投資並運行管理，雙方每天分別取樣測試，定期委託第三方測試。每天24小時連續運行，設備露天放置，採取了冬季保溫，夏季避雷和防曬措施。
四、用戶出水要求
五、微濾罐系統主要配置
六、運行數據
中控室每天記錄運行狀態，檢測水質，每個月數據匯總，每年進行總結評審。已經穩定運行二年。以下是一年數據加權平均值。
七、關於COD 數值分析
◎ 由表一中可以看到，進水COD已經低至27mg/L，說明生化已經做得很好了，但是經過微濾設備仍然有29%的去除率，這說明溶解性COD採用生化處理，而非溶性COD僅用物理方式即可，難點在於截留膠體，這等於挖掘了原有處理工藝潛力，從另一方面看還有經濟效益，因為準四類COD要求30mg/L，上述已經小於20mg/L，可以因此調整生化工藝而降低電耗。
◎ 從另一方面分析，調試生化系統遠不如物理手段反應迅速，生化是一個多因素處理過程，運行的慣性很大，調整一個參數的反饋往往需要幾天或者十幾天，如果採用微濾罐作為終端，則可以起到反應迅速的效果，例如當需要COD降1---5mg/L時，調整生化參數不如調整微濾罐參數來的快，微濾罐不同的壓力和流速可以達到不同的出水效果。當生化滿足指標要求時，微濾罐可以作為終端的保險裝置使用，防止來水波動對出水指標的影響。
八、關於濁度和懸浮物數值分析
◎ 由表中可以看到，進水SS已經低至8.1 m/L，進水濁度低至8NTU，這時水質清澈透明，幾乎沒有肉眼可見懸浮物，如果採用傳統砂濾效果欠佳，採用膜工藝費用較大，這種情況需要一種跨界產品----微濾罐，經過一滴水微濾罐後SS仍然有79%的去除率，達到1.67m/L，
濁度仍有95%的去除率，達到0.35NTU，這是由於濾除了非溶性膠體，這些膠體類包括了微生物、微生物殘害、微生物代謝物、化學除磷產生的絮體、各種膠體類物質、而恰恰是這最後一公裡----水中膠體類的去除，才帶來多項指標數值的進一步降低。這已經是超濾膜的水平。不定性濾料實現去除膠體的效果是技術創新，在很多類似場合都可以得到應用，實際運行中，微濾罐不但可以吸附濾除膠體，而且可以通過反衝洗措施實現脫附，始終保持設計功能。
◎ 這是微濾罐系統進出水在線濁度儀，進水好的時候濁度比上述更低，看起來就像自來水，但是SS還是超標，一般為6—8mg/L，差一點達不到規定的5mg/L，難點在於如何降低到規定值，當然可以採用超濾，但是大流量萬噸級別要考慮費用問題，尤其是微生物對膜組件的汙染繁殖堵塞，必須用化學清洗，即使這樣還是要定期更換膜組件，這無疑會增加斷水處理成本。而採用傳統的砂濾過濾精度不夠，達不到技術要求而且反洗水量很大。
◎ 現在有了跨界產品---微濾罐，很適合針對性解決這一難題，從右側出水濁度儀可以看到，採用不定型濾料的微濾罐，出水濁度可以達到0.3NTU左右，此時SS一般在1—1.5mg/L之間，比規定值5mg/L還有很大空間，後面會分析到如何利用這個數據空間降低其他指標數值。
◎ 儘管有這樣的效果，人們還是有疑慮，這就是當進水品質好的時候固然可以達到上述效果，但是如果進水變差，採用不定型濾料不如超濾保險，因為超濾儘管容易堵塞，但是產水質量卻不隨進水變化而波動，一滴水公司研究微濾罐技術也包括這一難題，已經找到了較好的解決方案，設備系統可以承受30倍左右的來水變化，具有很好的抗衝擊性。
◎ 微濾罐設備系統的抗衝擊性能很重要，因為汙水處理採用終端在線監測，直接上傳環保監測機構，指標不合格將導致處罰，因此設備性能以及管理方式，包括監控方式都要考慮這一因素，設備運行發生故障是必然的，這就要求設計者和管理者在水質波動設備故障期間，仍然能夠保持出水指標。
◎以下是現場值班室儀錶盤截圖，上圖左側是進水濁度儀視窗，右側是生化池跑泥現場，下圖是進出水濁度儀同時同框拍照截圖，可以看出當來水濁度從7.9NTU逐漸達到255.2NTU時，出水濁度仍然保持在0.33NTU，這相當於SS仍然不超過2mg/L，與規定的5mg/L還有很大餘量，而這個餘量主要用於降低COD 和總磷。
九、關於氨氮和總氮數值分析
從表一摘錄中可以看出：進水氨氮和總氮分別為1.17和7.28mg/L，說明生化效果很好，已經滿足出水1.5和15mg/L要求，也可以理解在該工藝條件下很難再有降低，但是經過了微濾罐，仍然分別降低了53%和20%，達到了0.54和5.79mg/L,眾所周知，氨氮和總氮的降低需要通過生化反應中的硝化與反硝化過程完成，物理過濾對其影響不大，本微濾罐設計考慮了硝化與反硝化的基本原理，將微濾罐設計在缺氧條件下工作，濾料顆粒孔隙率高達80%，孔徑外表面模擬好氧過程，孔徑內部模擬厭氧過程，孔表面和內孔之間的過渡帶模擬缺氧過程，由此形成一個微小生態單元，無數個濾料顆粒形成了微生態環境，通過控制進水含氧量和適時排出可能產生的氮氣，因此，達到上述處理指標是綜合因素的結果。
十、關於總磷數據分析
從表一摘錄可以看到，微濾罐系統進水總磷已經低至0.13mg/L，這應該得益於化學除磷的效果，是用戶不得已而採取的措施，所謂的不得已是因為生物除磷難以達到0.3mg/L要求，而又沒有其他有效措施，只能化學除磷投加藥劑，但增加了處理成本，那麼還有其他方式可以降低總磷嗎？本次微濾罐系統作為汙水處理的終端設備，意在從理論與實踐都要討論驗證回答這個問題。
以大數據總結我國城鎮汙水處理工藝，其一般經驗是：生物除磷的邊界數值為0.5mg/L，也就是剛剛達到一級A標準，有的還適度投加了除磷藥劑，今後大趨勢是提高到準四類，總磷指標為0.3mg/L,所以化學除磷成為必須，這意味著大量的化學藥劑投入水中，那麼除了生物和化學手段，還有其他手段嗎？一滴水微濾罐高精度過濾可以降低總磷的案例，說明了物理方式也是降低總磷的技術手段之一，而且效果還很好，具有普遍適用性，物理方式降低總磷的原理分析如下；
汙水處理總磷的降低基本原理是：在厭氧階段，聚磷菌大量釋放磷呈現飢餓狀態，在好氧階段則大量吸收磷，最後在二沉池以含磷汙泥外排形式實現汙水中總磷的降低。這意味著最後水中含磷汙泥越少則總磷越低，當採用化學除磷後，磷元素大多以正磷鹽的形式存在，他們非溶於水，呈絮體、膠體或與活性汙泥混在一起，在二沉池一起沉澱分離外排。
不可否認的是：由於工藝，設備，參數和原理的關係，無論二沉池或氣浮，其絮體、膠體與活性汙泥都不可能達到最理想的去除率，如果以很高精度（0.1微米）進行過濾，還可以進一步降低這些物質含量，也就是還有一定的物理降低總磷的空間。本次採用了微濾罐系統最為終端處理，驗證了上述分析，從理論到實踐都具有普遍適應性。
採用物理方式降低總磷含量，如上表摘錄，既然已經達到了0.078mg/L，與出水指標要求的0.3Mg/L有很大調整空間，因此可以降低化學除磷的加藥量，從而降低處理成本。
十一、關於汙染指數（SDI）分析
高品質中水回用一般採用雙膜法—--反滲透+超濾膜，反滲透要求進水汙染指數小於5，最好小於4，更好小於3，採用超濾膜作為汙水處理終端，作為反滲透的前置預處理無疑是正確的，但是一直有個技術瓶頸限制了雙膜法大規模普及推廣應用，這就是超濾膜容易被汙水中微生物汙染，繁殖，堵塞，流量下降，化學清洗，定期更換膜組件等等，這些無不增加了處理費用，人們對超濾膜進行大量的針對性研究，不斷取得進展但是沒有從根本上解決問題，其實解決超濾膜被微生物汙染的最好方式是不用超濾膜，現在微濾罐出水的汙染指數（SDI）到了3以下，那麼是不是可以替代超濾膜作為反滲透的預處理呢？這是我們今後研究的課題之一。
需要特別說明的是：微濾罐採用輕質微孔活性陶瓷濾料，特殊的配方徹底解決了微生物的附著和脫附難題，無需化學清洗，僅用產出水進行反衝洗即可完全恢復設計指標。展開討論脫離了本文主題，故不再描述。
結論：
◎ 以不定型濾料為特徵的微濾罐，相對過濾精度達到0.1微米，可濾除水中膠體類物質。
◎ 可承受汙水中微生物包裹繁殖但不影響流量，用產出水反洗可脫附，無需化學清洗。
◎ 用於汙水處理終端深度處理，降低COD和總磷，甚至部分氨氮和總氮。
◎ 抗衝擊性可以短時承受進水濁度或懸浮物設計值的30倍，而出水保持不超標。
◎ 可以不經預處理接受來自二沉池或氣浮水質作為微濾罐進水。
◎ 微濾罐運行費用主要是提升泵，平均噸水耗電0.12度。
◎ 降低COD和總磷可以隨之降低運行費用，從而衝抵微濾罐部分運行成本。
◎ 微濾罐出水汙染指數（SDI）達到小於3，可以考慮替代超濾作為反滲透預處理。
◎ 適合汙水處理一級A再提標，從物理分離角度降低汙染物，助推生化系統改造。
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