微絮凝強化過濾工藝的應用研究及問題分析

王小利

（山西金承環(huán)境工程有限公司，山西 太原 030000）

引言

我國北方的冬季，受污染水體溫度較低，傳統(tǒng)的凈水工藝為：混凝-沉淀-過濾-消毒，該工藝處理低溫低濁度水時，加大藥劑投加量也難以發(fā)揮理想的效果。使得出水濁度較高，達不到相應的出水水質(zhì)要求。針對此問題，在把握混凝、絮凝、沉淀、過濾機理的基礎(chǔ)上，通過進一步研究，發(fā)展了微絮凝強化過濾工藝。該工藝沉淀過程和絮凝過濾同時進行。由于省去了沉淀設(shè)備，微絮凝強化過濾工藝占地面積??；且反應過程中僅僅產(chǎn)生微小的絮體即可，投資費用和運行費用整體較低，凈水效率高。微絮凝強化過濾工藝對處理低溫低濁度及含一定有機污染物的水質(zhì)具有良好的成效[1-2]。

1 基本原理及特點

向一定濁度的原水中投加混凝劑后，混凝劑在較短的時間內(nèi)發(fā)生絮凝，水中懸浮膠體物質(zhì)發(fā)生脫穩(wěn)、聚結(jié)，從而形成相當粒徑的顆粒，然后馬上進入濾池進行過濾，這種工藝稱為“微絮凝強化過濾”。微絮凝過程形成一定數(shù)量的聚集體，這些聚集體進行絮凝反應，形成的絮狀物在濾池中通過濾料層吸附截留，從而去除。微絮凝強化過濾工藝有以下特點：

1）微絮凝過濾的濾料層在發(fā)揮絮凝作用的同時，還具備著過濾截留的作用。與常規(guī)的混凝-沉淀-過濾工藝相比，微絮凝強化過濾工藝所需的料粒徑較大，濾料層厚度與上述過濾工藝相比有些增加，懸浮膠體物質(zhì)轉(zhuǎn)移至濾料層的深部變得更加輕松。故導致雜質(zhì)所穿透的更深，有效增加了濾料層的整體含污能力。

2）被處理的污水進入濾池之前，微絮凝過程利用的是微小渦流的高效率凝聚，為避免堵塞濾料層表面孔隙，不使之產(chǎn)生大的絮狀物，只需產(chǎn)生微小絮體即可[3]。因此，只需加入少量的高分子助凝劑，以提高微小絮體的強度和黏附力，即可避免黏附在濾料層上的雜質(zhì)顆粒物脫落。故微絮凝強化過濾工藝降低了系統(tǒng)藥劑消耗量，可極大地節(jié)約運行成本。

3）傳統(tǒng)的絮凝過濾工藝，過濾前需經(jīng)過混合反應池及混凝沉淀池；微絮凝強化過濾工藝中沉淀過程和絮凝過濾同時進行。因此，微絮凝強化過濾工藝占地面積小，投資費用整體較低，凈水效率高，在工程應用中帶來良好的成效。

2 微絮凝強化過濾工藝適用條件

2.1 低溫、低濁水處理

北方的冬季水體溫度低，是低溫低濁度水處理效果差的主要原因。傳統(tǒng)絮凝過濾工藝中，當水體溫度低時，向受污染的水體中加入絮凝劑，絮凝劑與水中污染物凝聚成的絮狀物小而松散，且絮凝過程極為緩慢，使得污水中粒徑較小的懸浮顆粒物和膠體物質(zhì)不易沉降，在水中呈現(xiàn)長時間的懸浮狀態(tài)，使污水處理效果差。且污水濁度較低時，顆粒物質(zhì)之間的距離拉大，碰撞次數(shù)減少，這對于絮狀物的形成產(chǎn)生不利影響，進而使得絮凝效果變差。

而微絮凝強化過濾工藝中，根據(jù)其作用原理，其本身只需要生成微小絮體，不需要形成較大的絮狀物，因此，水處理效果不會因為水質(zhì)為低溫低濁度而變差。故微絮凝強化過濾工藝適用于低溫、低濁水處理。

2.2 含一定有機污染物的源水

當前，隨著新型材料不斷研發(fā)，我國水源中有機污染物種類和數(shù)量不斷增加。這些有機污染物不能夠被常規(guī)的水處理工藝所去除，研究表明，微絮凝強化過濾工藝對此具有一定的處理效果。微絮凝強化過濾工藝過程中形成的絮狀物，能夠吸附和去除有機污染物、膠體物質(zhì)等，同時能夠去除膠體表面吸附的有機物[4]。

3 主要參數(shù)分析

3.1 絮凝劑種類

微絮凝強化過濾工藝中，絮凝體部分絮凝反應發(fā)生在濾層中間，所以，選擇合適的絮凝劑對水處理效果產(chǎn)生直接影響。研究表明，聚合氯化鋁能夠有效處理低溫低濁度污水、有色水和受微污染水，其作用主要體現(xiàn)為：聚合氯化鋁能夠加快絮體沉積速率、加深形成的絮體在濾料層內(nèi)的穿透厚度，避免濾料層堵塞，提高過濾系統(tǒng)的運行周期及系統(tǒng)產(chǎn)水率。

3.2 藥劑投加量

與傳統(tǒng)的混凝、沉淀、過濾工藝相比，微絮凝強化過濾工藝未設(shè)沉淀池，不具備一定的緩沖作用，所以，對藥劑加入量較為嚴格。當系統(tǒng)中藥劑加入量過多時，水中會產(chǎn)生既多又大的絮狀物，使得污染物僅在濾料表面進行過濾，不能在整個濾料層進行截污過濾，從而不能發(fā)揮微絮凝過濾作用。當系統(tǒng)中藥劑加入量不夠時，若形成的絮狀物太小，容易穿過濾料層，影響出水水質(zhì)。因此，后續(xù)的研究過程中，要多次進行試驗；工程中，嚴格對系統(tǒng)藥劑加入量進行監(jiān)測和控制，選擇合適的投加量。

3.3 濾料

濾料選擇直接關(guān)系到過濾效果的好壞，依照微絮凝強化過濾的特點，結(jié)合微絮凝強化過濾原理，選取濾料時，要選用孔隙率大、吸附能力強、攔截污染物能力、又粗又厚的較大顆粒的均質(zhì)濾料。使得懸浮膠體顆粒更加容易遷移到濾料層深部，從而提高濾料層整體的含污能力及過濾效率。

此外，微絮凝時間、水力攪拌強度的選取也直接關(guān)系到微絮凝強化過濾處理污水效果。當微絮凝時間控制的過于短暫時，污水中微小絮體還未來得及形成，就進入后續(xù)的過濾工段，使得微絮凝過濾未能充分發(fā)揮作用；若將微絮凝時間控制的過長時，形成的微小絮體還未進入濾池時，部分絮體在混合反應池中進行沉淀，依然未能發(fā)揮微絮凝強化過濾工藝的作用。同理，攪拌強度對微絮凝強化過濾工藝也有一定的影響。當攪拌強度過小時，污水中的顆粒物質(zhì)之間，以及顆粒物和藥劑之間碰撞次數(shù)減小，未能很好的促進絮體的形成；攪拌強度過大，則會使系統(tǒng)內(nèi)形成的微小絮體破碎，形成新的顆粒雜質(zhì)[5]。

4 結(jié)語

微絮凝強化過濾工藝僅需產(chǎn)生微小的絮體，因此，只需向系統(tǒng)內(nèi)投加少量的高分子助凝劑，系統(tǒng)藥劑消耗量呈現(xiàn)明顯的降低；并且微絮凝過濾的濾料層在發(fā)揮絮凝作用的同時，還具備著過濾截留的作用。懸浮膠體顆粒所穿透的深度較大，濾料層含污能力提高，過濾效率提高[6]，可極大地節(jié)約運行成本。另外，微絮凝強化過濾工藝中沉淀過程和絮凝過濾同時進行，處理單元較為簡單，系統(tǒng)占地面積小，投資費用整體較低。

我們應對微絮凝強化過濾工藝進行深入的研究和探討，認真把握微絮凝強化過濾工藝對低溫低濁度及含一定有機污染物的源水處理效果的影響因素，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，優(yōu)化試驗參數(shù)，推動微絮凝強化過濾工藝在國內(nèi)外水處理領(lǐng)域的應用和發(fā)展。