郭瑜 薛聰

摘 要：由于水是一種溶解力很強的溶劑，又與外界環(huán)境如空氣、地殼、土壤等廣泛接觸，故而水中必然含有很多雜質(zhì)，而水的處理或者凈化其實質(zhì)就是通過各種水處理技術(shù)去除水中有關(guān)雜質(zhì)，以獲得達(dá)到一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水供生活飲用或工業(yè)使用。水處理技術(shù)包括混凝、過濾、吸附、膜分離和消毒等。

關(guān)鍵詞：過濾技術(shù)；給水處理；優(yōu)化

1 過濾技術(shù)在給水處理中的優(yōu)化

以砂濾技術(shù)為代表的傳統(tǒng)過濾技術(shù)利用石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，有較長應(yīng)用歷史。但由于受過濾介質(zhì)和沖洗方式限制，長時間污水截留率有限、運行效率低、能耗大、更換周期短。

混凝技術(shù)也能提升傳統(tǒng)過濾技術(shù)的分離精度，動態(tài)砂過濾技術(shù)通過實現(xiàn)連續(xù)過濾而將分離負(fù)荷提升至傳統(tǒng)技術(shù)的2倍，動態(tài)膜和濾布濾池技術(shù)對分離效率和分離精度的提升作用均十分明顯。膜技術(shù)的分離精度最高，但是分離負(fù)荷及處理成本成為了目前該技術(shù)廣泛使用的限制因素。這也促使研究者們向過濾精度高、處理速度快的新型過濾技術(shù)展開諸多探索。

1.1 傳統(tǒng)過濾技術(shù)的改進———動態(tài)砂過濾技術(shù)

動態(tài)砂過濾系統(tǒng)是一種結(jié)合生物作用的改良連續(xù)砂濾器，通過同步過濾和反沖洗實現(xiàn)24h連續(xù)不停機工作，主要應(yīng)用于各類給水過濾處理、污水深度處理和城市及工業(yè)水回用處理等。該系統(tǒng)主要利用逆流原理使進水通過底部布水器自下而上流經(jīng)動態(tài)砂過濾床，濾床截留污染物，頂部溢流清水，臟砂借助氣體在頂部洗砂器中紊流和機械碰撞作用實現(xiàn)反沖洗，洗凈濾砂重力回流至砂床。其主要特點有：1）立式結(jié)構(gòu)緊湊且處理規(guī)模大；2）過濾作用與生物凈化作用結(jié)合；3）連續(xù)自清洗，無需停機；4）SS負(fù)荷適應(yīng)性強，處理效果穩(wěn)定；5）運行成本低，維修保養(yǎng)少，高度自動化。

1.2 膜技術(shù)進展

膜分離技術(shù)近年來在國內(nèi)污水處理領(lǐng)域發(fā)展迅速，主要使用壓力差驅(qū)動的膜分離過程。依據(jù)膜孔尺寸及分離物粒徑范圍可分為微濾（Microfiltration，MF）、超濾（Ultrafiltration，UF）、納濾（Nanofiltration，NF）和反滲透（ReverseOsmosis，RO）4種類型。微濾（MF）和超濾（UF）是世界上開發(fā)應(yīng)用最早的分離膜。目前，我國微濾和超濾技術(shù)大約占我國膜工業(yè)年產(chǎn)值的1/5。微濾膜和超濾膜技術(shù)在生活污水和工業(yè)廢水回用、MBR、深度預(yù)處理工藝等方面已有廣泛應(yīng)用研究。目前MBR工藝中基本使用微濾膜，MBR也因具有出水水質(zhì)良好、設(shè)備緊湊、運行管理方便、剩余污泥產(chǎn)量少等特點近年來得到迅速發(fā)展。納濾（NF）膜是在20世紀(jì)80年代末期發(fā)展起來的一種截留分子量為200～2000Da的新型分離膜。反滲透（RO）膜是20世紀(jì)50年代開發(fā)的具有不對稱結(jié)構(gòu)、孔徑<2nm的分離膜，操作壓力在0.8～7.5MPa。反滲透技術(shù)和納濾膜技術(shù)多用來實現(xiàn)生活污水及工業(yè)廢水的深度處理及回用、海水及苦咸水淡化和工農(nóng)業(yè)廢水有用資源濃縮回收等。

1.3 平衡分離精度與負(fù)荷的新型過濾技術(shù)

1.3.1 動態(tài)膜技術(shù)

動態(tài)膜（DynamicMembrane，DM），也稱動態(tài)形成膜（DynamicallyFormedMembrane）或原位形成膜（Formed-in-placeMembrane），通過過濾含成膜物質(zhì)溶液而在多孔基材表面形成。常見基材包括尼龍篩網(wǎng)、篩絹、無紡布、不銹鋼網(wǎng)等，氟石、硅藻土、高嶺土、頁硅酸鹽、熟石灰等礦物為常見的成膜物質(zhì)。動態(tài)膜根據(jù)形成方式可分為預(yù)涂動態(tài)膜（Pre-coatedDM）和自生動態(tài)膜（Self-formingDM）。動態(tài)膜研究源自反滲透的預(yù)涂動態(tài)膜，至20世紀(jì)90年代開始有針對自生動態(tài)膜的超濾、微濾研究，主要用于生物、食品領(lǐng)域強化過濾效果。自生動態(tài)膜以其價格低廉、操作簡便的優(yōu)勢逐漸成為研究主流熱點。近年來，動態(tài)膜技術(shù)結(jié)合MBR的基本原理發(fā)展出了動態(tài)膜生物反應(yīng)器技術(shù)，以活性污泥形成的動態(tài)膜取代傳統(tǒng)微濾或超濾膜實現(xiàn)固液分離。動態(tài)膜基材主要采用微米級孔徑的微網(wǎng)材料，與活性污泥平均粒徑相仿，但動態(tài)膜形成后截留能力可達(dá)到微濾或超濾水平。常見的動態(tài)膜生物反應(yīng)器均為自生動態(tài)膜過程。

1.3.2 濾布濾池技術(shù)

濾布濾池（Cloth-mediaFiltration）又稱為纖維轉(zhuǎn)盤過濾器，是一種過濾等級為5～10μm的表面過濾裝置。濾布濾池系統(tǒng)比普通砂濾處理效果好，水質(zhì)水量穩(wěn)定，能耗低（高程損失僅為0.3m），反沖洗時間短，占地面積?。▋H為常規(guī)工藝的1/2），維護使用簡便。一些歐美國家已將該工藝作為城市污水深度處理單元。

濾布濾池采用過濾轉(zhuǎn)盤外包濾布來代替?zhèn)鹘y(tǒng)過濾介質(zhì)，沿過濾方向分別為纖維毛層及大孔隙支撐。過濾組件包括中心軸、過濾轉(zhuǎn)盤、反沖洗系統(tǒng)、污泥去除系統(tǒng)、中心傳動系統(tǒng)及支架支撐系統(tǒng)。進水利用重力流入濾池并壓過濾布，部分較輕的污泥吸附于濾布外側(cè)形成泥餅從而可部分提升過濾效果，較重的污泥利用斗型池底排出濾池，濾布過濾阻力增加到一定液位時利用吸泥裝置進行反沖洗。針對進水中含油或黏度高時對過濾介質(zhì)的改進可能是這類濾池未來主要的研發(fā)方向。

1.4 消毒技術(shù)

水的消毒主要是為了殺滅或抑制水中對人體有害的致病微生物。水的消毒技術(shù)可分為化學(xué)消毒和物理消毒兩大類，化學(xué)消毒中采用的消毒劑又可分為氧化型消毒劑和非氧化型消毒劑，氧化型消毒劑中應(yīng)用最廣的是氯及其制品，這是由于氯的價格低廉、消毒效果良好、使用較方便等特點，在非氧化型消毒劑中如季銨鹽等在工業(yè)冷卻水的殺菌，滅藻中應(yīng)用較多。物理消毒中應(yīng)用較多的是臭氧消毒和紫外線消毒，臭氧消毒的特點是殺菌效果好，不需很長的接觸時間，受水中的PH值和氨氮影響較小，能通過強氧化作用消除水中的有機物，對水中的鐵、錳、色度和嗅味也有一定的去除效果，其缺點是耗電較多，運行費用高，同時，臭氧需邊生產(chǎn)、邊使用，不易存儲；紫外消毒的缺點是消毒作用有一定的作用距離和范圍，當(dāng)水中的懸浮物和濁度高時會妨礙紫外線的透射等。

近年來以氯為主要消毒劑已發(fā)展了一些新品種，如二氧化氯（ClO2）、氯代異氰酸鹽（TCCA與DCCA）以及一些加氯的增效劑，如等三嗪類化合物等，此外，含溴的消毒劑也有相應(yīng)的發(fā)展，在非氧化型消毒劑中出現(xiàn)了異噻唑啉酮、季銨鹽等新品種。物理消毒中臭氧和紫外消毒也發(fā)展較快，這可能和加氯后產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物有關(guān)，如鹵代甲烷類化合物等，有的已確認(rèn)為致癌物而引起廣泛關(guān)注，因此非氯消毒劑也有很大的發(fā)展前景。

2 結(jié)語

近年來，人們對高效率、低能耗、低成本和低占地等高性能指標(biāo)的不斷追求使污水處理技術(shù)不斷創(chuàng)新、發(fā)展迅速。研究者們也同時不斷追求新型高效、更符合可持續(xù)發(fā)展理念的沉淀與過濾技術(shù)。在技術(shù)推廣過程中，應(yīng)注意以下問題：

（1）硅藻土、磁分離、微砂沉淀等沉淀技術(shù)和濾布濾池技術(shù)、動態(tài)砂過濾技術(shù)等過濾技術(shù)均有較大規(guī)模的實際生產(chǎn)應(yīng)用試驗。新型沉淀與過濾技術(shù)的開發(fā)既要注重技術(shù)細(xì)節(jié)也應(yīng)重視挖掘技術(shù)的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化潛力。

（2）正視新型沉淀與過濾技術(shù)推廣中的問題，理清新技術(shù)基本原理的正確性和適用性，建立試驗體系予以支撐，完善工藝完整性，提供實際生產(chǎn)應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。

參考文獻：

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