DynaSand活性砂过滤器在市政中水回用中的应用.doc

DynaSand活性砂过滤器在市政中水回用中的应用
ＤｙｎａＳａｎｄ 活性砂过滤器在市政中水回用中的应用
                          1. 王东  2.马景辉  3.张红丽 4.丛林
（１． 北京沃特林克环境工程有限公司， 北京 １０００２８； ２． 国家工业水处理工程技术研究中心， 天津 ３００１３１；３．中国人民大学环境学院， 北京 １００８７２； ４．瑞典 Ｎｏｒｄｉｃ Ｗａｔｅｒ 公司， 北京 １００００６）
    ［摘要］采用 ＤｙｎａＳａｎｄ 活性砂过滤器对城市污水处理厂二沉池出水进行深度处理中试试验， 运行结果表明该装
置用于市政中水回用是可行的， 其出水水质稳定， 各项指标优于《城市杂用水质标准》２００２ 年征求意见稿的要求。并对絮凝剂的选择和过滤器的过滤效果做了简要分析。
   ［ 关键词］ 过滤器； 连续过滤； 中水回用
   ［ 中图分类号］ Ｘ７０３．１ ［ 文献标识码］ Ａ ［ 文章编号］ １００５－ ８２９Ｘ（２００６）０９－ ００５９－ ０３
      ＤｙｎａＳａｎｄ 活性砂过滤器是由瑞典 Ｗａｔｅｒｌｉｎｋ ＡＢ公司发明的一种先进的， 基于逆流原理的连续过滤设备。ＤｙｎａＳａｎｄ 活性砂过滤器至今已经有 ２５ ａ 的历史， 目前在全世界已经有 ４０ ０００多家用户， 在中国的应用实例已有二十多台。
     活性砂过滤器不同于一般的传统过滤器， 它是一种微絮凝过滤器， 集混凝、澄清、过滤为一体， 无需单设混凝、澄清池， 从而大大降低了一次性投资成本， 减少了占地面积。活性砂过滤器外形为圆柱型罐， 由进水管、滤液排放堰板、洗砂水排放管、布水器和放空管等组成（ 见图 １）。进水通过位于设备底部的入流分配管进入处理系统， 经砂床过滤后由顶部出口溢流出水。过滤时砂床截留的杂质被空气提升泵输送到滤罐顶部的洗砂器， 通过机械摩擦作用和
紊流作用使污染物从滤砂表面分离出来， 杂质经洗砂水出口排出， 净砂利用自重返回砂床。
     它不需停机反冲洗； 采用单级滤料， 无需级配，因而克服了普通砂过滤器水力分布不均和产生初滤液的问题； 内部没有可移动部件， 减少了设备的维护和维修成本。同时该过滤器无需配备反冲洗水泵及用于停机切换的电动、气动阀门和反冲洗水罐。

                               图 １ 活性砂过滤器结构示意
    １ 试验装置与方法
    １．１ 工艺流程
     本中试试验采用的工艺流程如图 ２。
     试验用水采用北小河污水处理厂二沉池出水， 经加药后进入过滤器。过滤后出水达到《城市杂用水水质标准》， 进入清水池回用。

                                    图 ２工艺流程
    １．２ 试验装置
   ＤｙｎａＳａｎｄ 活性砂过滤器基于逆流原理， 待处理的原水经进水管， 通过位于过滤器底部的布水器进入过滤器。水流由下向上逆流通过滤床， 经过滤后的过滤液在过滤器顶部聚集， 经溢流口流出。过滤器底部被污染的滤料通过空气提升泵被提升到过滤器顶部的洗砂器， 通过紊流作用使污染物从活性砂中分离出来， 杂质通过清洗水出口排出， 净砂利用自重返回砂床从而实现连续过滤。
      ＤｙｎａＳａｎｄ 活性砂过滤克服了传统快速滤池反冲洗的“水力筛分”和“初滤液”问题。与超滤膜过滤比较， 活性砂过滤器一次性投资费用低， 不需定期更换滤膜， 控制和使用成本低。此外活性砂过滤器的连续操作方式意味着反洗泵、自动反洗阀、反洗控制系统等附属设备均可取消从而降低一次性投资成本，同时也意味着活动部件少， 维护、保养费用更低。
     １．３ 试验方法和活性砂过滤器的主要运行参数
     ＤｙｎａＳａｎｄ 活性砂过滤器安装在北小河污水处理厂内。试验用水为二沉池出水， ２４ｈ 连续进水， 连续出水。原水投加絮凝剂， 经管道混合器混合后进入活性砂过滤罐。设备的运行参数： 处理水量为 ６ｍ３／ｈ， 滤速８．５ ｍ／ｈ， 空气提砂泵压力为 １６０ ｋＰａ， 空气流量 １￣２ｍ３／ｈ， 清洗水流量为总进水流量的 １％￣３％。滤料为石英砂，粒径１．２￣２．０ｍｍ。北小河二沉池出水水质见表１。

     试验过程中， 定期采集水样并分析其 ＣＯＤＣｒ、ＢＯＤ５、总磷、浊度、ＳＳ 等指标。各指标测试方法采用国家标准方法。
    １．４ 药剂
     药剂采用聚合氯化铝（ＰＡＣ） 粉末和质量分数为３５％的聚合氯化铁（ＰＦＣ）溶液。使用时将 ＰＡＣ配制成质量分数为 １０％的溶液。本试验中， 仅对悬浮物 ＳＳ 进行了絮凝剂对比试验， ＰＡＣ、ＰＦＣ 的投加量均为 ３０ｍｇ／Ｌ；其余指标试验都采用 ＰＡＣ， 投加量为 ３０ｍｇ／Ｌ。
    ２ 试验结果分析
    试验出水水质指标采用《城市杂用水水质标准》（２００２ 年征求意见稿）， 试验出水水质见表 ２。

     ２．１ ＣＯＤＣｒ 的去除
    在城市生活污水中， ＣＯＤＣｒ 主要以悬浮状态的颗粒有机物质和胶体状大分子有机物质为主。活性砂过滤器对粒径在 １ μｍ 以上的有机物有较好的截留作用， 故对 ＣＯＤ 有较好的去除效果。
     进水 ＣＯＤＣｒ 的范围为 ２９．０￣５７．５ ｍｇ／Ｌ， 平均值为 ４３．２０ ｍｇ／Ｌ。出水 ＣＯＤＣｒ 的范围为 １４．８６ ￣ ４９．６２ｍｇ／Ｌ， 平均值为 ２８．４３ ｍｇ／Ｌ， ＣＯＤＣｒ 去除率的范围为１０．７９％ ￣ ６２．５７％， 平均去除率为 ３５．３６％， 见图３和图 ４。

    ２．２ 悬浮物的去除
    进水 ＳＳ 的范围为 ９．０ ￣ ８４．５ ｍｇ／Ｌ， 平均值为３７．２８ｍｇ／Ｌ， 出水 ＳＳ 的范围为 １．６￣５５．５ ｍｇ／Ｌ， 平均值为 １６．８８ｍｇ／Ｌ。ＳＳ 去除率为 ２５．５４％￣９２．７３％。使用聚合氯化铝时 ＳＳ 的平均去除率为 ４５．９７％。 投加聚合氯化铁时 ＳＳ 的平均去除率为 ７５．１５％。可见聚合氯化铁去除 ＳＳ 的效果要好于聚合氯化铝， 见图 ５ 和图 ６。

    ２．３ 磷的去除
     进水总磷的范围为 ０．８０ ～８．３９ ｍｇ／Ｌ， 平均值为３．７６ ｍｇ／Ｌ。出水总磷范围为 ０．０１～７．５８ ｍｇ／Ｌ。总磷去除率的范围为 １４．２９％～６５．４４％， 见图 ７。

    ２．４ ＮＨ４＋ － Ｎ 的去除
   本试验装置对氨氮的去除仅依靠活性砂床作为微生物载体， 通过滤料表面形成的微生物活性层去除， 作用比较有限。
   进水 ＮＨ４＋ －Ｎ 的范围为 １６．８０ ～３９．５６ ｍｇ／Ｌ， 出＋水 ＮＨ４＋ －Ｎ的范围为 １５．６８ ～３８．７２ ｍｇ／Ｌ。ＮＨ４＋－Ｎ的平均去除率为 ９．４３％。试验结果见图 ８。

                          图 ８ 进出水的氨氮以及氨氮去除率的变化曲线
    ２．５ 浊度的去除
    二沉池出水中的浊度主要源于水中的悬浮颗粒和胶体物质。故浊度指标与悬浮物指标的关系较为紧密， 在一定程度上可以相互映证。通过在活性砂过滤器中的混凝、沉淀和过滤作用可以去除全部大于活性砂过滤精度的物质， 取得较好的除浊效果。进水的浊度范围为 ２．１０￣１２．８４ＮＴＵ， 平均值为 ７．４３ＮＴＵ。出水的范围为 ０．４０￣２．４１ ＮＴＵ， 平均值为 １．１１ ＮＴＵ。去除率的平均值为 ８２．５５％。出水的浊度指标较为稳定。
试验结果见图 ９。

                         图 ９ 进出水的浊度以及浊度的去除率变化曲线
    ３ 结论
   中试试验结果表明： ＤｙｎａＳａｎｄ 活性砂过滤器对污水厂二沉池出水有较好的处理效果。该过滤器对进水水质要求宽松， 过滤效果好， 出水水质稳定， 一次性投资低， 且维护和运行费用低。
来源：生意社