【摘要】流砂過(guò)濾工藝，因其較傳統(tǒng)砂濾工藝具有出水水質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)需反沖洗，設(shè)備簡(jiǎn)單，低耗、管理維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于污水深度處理和回用。通過(guò)流砂過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置的運(yùn)行情況，探討設(shè)計(jì)參數(shù)，優(yōu)化工藝運(yùn)行，為流砂過(guò)濾工藝應(yīng)用污水處理廠、污水回用提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】流砂過(guò)濾；深度水處理；工藝設(shè)計(jì)

在水處理及污水凈化時(shí)，通過(guò)砂床過(guò)濾去除懸浮物和其他雜質(zhì)是最經(jīng)濟(jì)的解決方案之一。二十世紀(jì)80年代連續(xù)流砂過(guò)濾裝置問(wèn)世以來(lái)，得到了廣泛的認(rèn)同，用來(lái)解決飲用水處理、工業(yè)水輸送、廢水排放前的利用和深度處理過(guò)程中的物理凈化問(wèn)題。流砂過(guò)濾裝置是移動(dòng)床上相流連續(xù)過(guò)濾器的簡(jiǎn)稱。其具有無(wú)需停運(yùn)反沖洗，出水水質(zhì)穩(wěn)定，設(shè)備簡(jiǎn)化，低能耗，自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)[1]，使該工藝裝置更廣泛的應(yīng)用于污水的處理和回用。

1.流砂過(guò)濾的工作原理

污水通過(guò)進(jìn)水泵打入過(guò)濾器內(nèi)部，由布水器均勻布水后向上逆流穿過(guò)砂床，截留污水中懸浮物后，清水外排。砂床中石英砂截留污染物含量不斷上升，并且底層濃度更高。位于裝置中央的提砂管，在空氣壓縮機(jī)進(jìn)氣的作用下，提升底部石英砂至裝置頂端洗沙器內(nèi)，由波浪形洗砂板清洗后，下移返回砂床。洗砂廢水經(jīng)廢水管外排。由于砂床在過(guò)濾器中呈上相流的運(yùn)動(dòng)，存在攪拌作用，避免砂床板結(jié)，保證過(guò)濾效果。

2.流砂過(guò)濾裝置的工程應(yīng)用

2014年6月，某城市污水處理廠運(yùn)行流砂過(guò)濾實(shí)驗(yàn)裝置，用于城市生活污水再生回用研究，實(shí)現(xiàn)深度處理后回用的目的。

設(shè)備外形尺寸為Ф1m×5m；濾料采用石英砂；濾層有效厚度為2m；實(shí)際濾速為6-8m/h；反沖洗水量為0.25m3/h；壓縮空氣流量為0.15Nm3/min；運(yùn)行方式為連續(xù)運(yùn)行連續(xù)反洗。通過(guò)流沙過(guò)濾工藝試驗(yàn)結(jié)果表明：懸浮物去除效果穩(wěn)定。裝置進(jìn)水懸浮物為3-158mg/L，裝置出水懸浮物小于3mg/L，平均去除率達(dá)到75%以上。

3.流砂過(guò)濾裝置的工程設(shè)計(jì)的探討

流砂過(guò)濾裝置運(yùn)行效果影響因素很多，包括工藝設(shè)計(jì)，如提砂管、布水器設(shè)計(jì)、濾料選取等；運(yùn)行參數(shù)，如濾速、砂床循環(huán)速率等；進(jìn)水條件，如水質(zhì)、水溫等[2]。

3.1工藝設(shè)計(jì)

①進(jìn)出水管線布置合理。進(jìn)出水管線布置影響裝置水流情況，合理的布置有利于砂床的循環(huán)流動(dòng)，進(jìn)水管應(yīng)布置平行于洗沙器頂端，高于出水管，既保證停運(yùn)設(shè)備時(shí)不產(chǎn)生污水倒流，又保證水位高于洗沙器保證反沖洗強(qiáng)度、清水液位高于洗沙器。

②提升管的管徑的確定。管徑限定了提升裝置的提砂速度，決定了濾料的清洗周期，也影響濾料的清洗效果。管徑過(guò)大時(shí)，石英砂快速提升，在提升裝置和洗砂器內(nèi)擁擠在一起，造成濾料清洗不凈引起惡性循環(huán)，直到濾層被嚴(yán)重污染失去過(guò)濾作用；提升裝置的管徑過(guò)小時(shí)，提升濾料過(guò)于緩慢，濾料的清洗速度小于雜質(zhì)在吸附層中上移速度，最終造成濾層得不到有效清洗，一段時(shí)間后，出水穿透濾層，水質(zhì)惡化。冬季運(yùn)行時(shí)，低溫導(dǎo)致提砂管不提砂，應(yīng)增加壓縮空氣進(jìn)氣量，增加保溫措施，保證運(yùn)行[3]。

③布水器的設(shè)計(jì)。布水器使污水均勻地分布在濾層，同時(shí)降低進(jìn)水能量。進(jìn)水流速應(yīng)適中，既不能過(guò)大也不能過(guò)小。流速過(guò)大，會(huì)沖起砂床影響效果，同時(shí)能耗增加；流速過(guò)低，不能保證實(shí)驗(yàn)裝置的大負(fù)荷運(yùn)行。布水器上布水孔一般可以采用逐漸減小的方式分布，保證同一水平面上污水分布均勻，過(guò)濾器水平面上濾速相等。

④濾料的選取。作為過(guò)濾濾料應(yīng)具備如下性質(zhì)：適當(dāng)?shù)募?jí)配、形狀均勻和適當(dāng)孔隙度的顆粒狀材料；一定的機(jī)械強(qiáng)度；良好的化學(xué)穩(wěn)定性[4]。目前比較常用采用海砂作為濾床填料。

3.2運(yùn)行參數(shù)調(diào)整

①濾速的影響。濾速過(guò)快，污水對(duì)砂床的沖擊力過(guò)大，影響孔隙率不利于截留過(guò)濾，小顆粒易穿透濾層，降低過(guò)濾效果，濾床膨脹影響沖洗效果，出水水質(zhì)波動(dòng)大。許多研究認(rèn)為，濾速應(yīng)小于10m/h。秦樹林等[5]研究表明：采用濾速為6～8m/h時(shí)懸浮物去除效果最好，對(duì)SS的去除率達(dá)到97%以上，當(dāng)濾速提高到8～10m/h至更高時(shí)，懸浮物去除率下降較快。

②砂循環(huán)速率。是指濾料在工藝內(nèi)單位時(shí)間的下移距離[6]，直接影響濾層的清潔及工藝運(yùn)行穩(wěn)定。當(dāng)砂循環(huán)速率小于過(guò)濾吸附層的上移速度時(shí)，含污濾層得不到有效清洗，濾層水頭損失不斷變大，穩(wěn)定的連續(xù)過(guò)濾過(guò)程遭到破壞；砂循環(huán)速率過(guò)高時(shí)，臟砂擁擠于洗砂器內(nèi)，濾料的反洗效果較差，進(jìn)入惡性循環(huán)。張玉杰等[7]的研究表明當(dāng)砂循環(huán)速率小于7mm/min時(shí)，出水濁度變大；當(dāng)砂循環(huán)速率大于9mm/min時(shí)，濾砂在洗砂器中得不到完全清洗，形成惡性循環(huán)，使過(guò)濾出水濁度變大。焦輝平[8]將生物活性砂過(guò)濾器應(yīng)用于城鎮(zhèn)生活污水處理廠的提標(biāo)改造中，表明砂循環(huán)速率為6～8mm/min時(shí)過(guò)濾效果較好；當(dāng)砂循環(huán)速率小于6mm/min時(shí)，出水懸浮物較大；當(dāng)砂循環(huán)速率大于9mm/min時(shí)，出水懸浮物升高。

4.結(jié)語(yǔ)

流砂過(guò)濾工藝，采用移動(dòng)床深層過(guò)濾，懸浮物穩(wěn)定去除率，操作簡(jiǎn)單，通過(guò)投加藥劑改良成除磷、除氨氮的處理工藝，已廣泛應(yīng)用于國(guó)外多家污水處理廠的提標(biāo)升級(jí)改造，在污水深度處理回用中有著巨大的潛力。目前我國(guó)污水處理中流砂過(guò)濾裝置的應(yīng)用并不多見(jiàn)，設(shè)計(jì)沒(méi)有統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，本文結(jié)合污水處理廠試驗(yàn)運(yùn)行流砂過(guò)濾裝置的經(jīng)驗(yàn)，探討流砂過(guò)濾裝置的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及主要工藝參數(shù)，為流砂過(guò)濾工藝應(yīng)用污水處理廠、污水回用提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]金彪.污水處理廠深度處理中連續(xù)流砂濾池的設(shè)計(jì)探討[J].給水排水，2012，38（4）：45-47.

[2]張英，魏宏斌，陳良才.連續(xù)式砂濾器的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J].中國(guó)給水排水，2012，4：28-30，60.

[3]王基成，邱增中.流砂過(guò)濾器在運(yùn)行中易出現(xiàn)的問(wèn)題與解決措施[J].工業(yè)用水與廢水，2013，（4）：39-41.

[4]何緒蕾.流砂過(guò)濾器應(yīng)用研究[D].北京，中國(guó)石油大學(xué)（北京），2008.

[5]秦樹林，金海鋒，李向東.微絮凝連續(xù)砂濾裝置深度處理礦區(qū)污水的研究[J].能源環(huán)境保護(hù)，2009，23（3）：20-22.

[6]呂炳南，陳志強(qiáng).連續(xù)式砂濾器過(guò)濾技術(shù)試驗(yàn)研究[J].南京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，25（5）：538-542.

[7]張玉杰.外循環(huán)連續(xù)砂濾器試驗(yàn)研究[J].內(nèi)蒙古石油化工，2009，（4）：8-9.

[8]焦輝平.生物活性砂過(guò)濾器應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水處理廠出水提標(biāo)改造[D].鎮(zhèn)江江蘇大學(xué)，2010.

作者簡(jiǎn)介

郭亮，男，黑龍江大慶人，學(xué)歷：研究生，畢業(yè)于東北林業(yè)大學(xué)，作者單位：大慶油田水務(wù)公司，職稱：助理工程師，技術(shù)廠長(zhǎng)，研究方向：污水處理。