微絮凝與濾布濾池組合工藝在城市景觀用水水質(zhì)提升中的應(yīng)用

巨拓山

（杭州銀江環(huán)?？萍加邢薰?，浙江 杭州 310012）

引言

城市景觀水是指由城市建設(shè)所形成的各種人工水體，如噴泉、人工湖、水景等。這些水體不僅是城市美化的重要組成部分，還能起到降溫、凈化空氣、增加負(fù)氧離子等作用。然而，由于城市水體污染，水質(zhì)較差，導(dǎo)致景觀水補(bǔ)水功能性缺水。目前，常用的水質(zhì)提升工藝有混凝沉淀、氣浮、膜過濾、生物濾池等均有一定的凈化效果[1]，但均存在占地面積大、投資成本高、運(yùn)行費(fèi)用高等問題。因此，采用因地制宜的工程技術(shù)措施，可以高效地提升河道水質(zhì)，極具現(xiàn)實(shí)意義。

微絮凝是一種物理化學(xué)處理方法，通過加入一定量的絮凝劑，使水中的懸浮物和膠體物質(zhì)凝聚成較大的顆粒，方便后續(xù)處理。濾布過濾是一種表層過濾技術(shù)，過濾介質(zhì)由高分子纖維堆積而成，孔隙范圍一般為5～20 μm，具有較高的除污精度，加之高分子纖維材質(zhì)對(duì)水中有機(jī)物及SS等具有很好的黏附性能，因而能夠在很小的過濾深度下，有效地去除污水中的顆粒污染物[2]。微絮凝與濾布濾池組合工藝將兩種處理方法結(jié)合起來，可以有效地去除水中的污染物，提高水質(zhì)[3-5]。該組合工藝具有操作簡便、節(jié)約占地面積、投資低、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，適用于大規(guī)模的城市景觀水處理[6]。

1 工程概況

本項(xiàng)目為京杭運(yùn)河杭州段某港口周邊環(huán)境綜合整治工程，設(shè)計(jì)采用河水為原水。依據(jù)水質(zhì)檢測結(jié)果顯示：河水冬季水質(zhì)優(yōu)于夏季水質(zhì)；相對(duì)于水環(huán)境功能區(qū)劃地表V類水標(biāo)準(zhǔn)，河水夏季氨氮、總磷、總氮超標(biāo)嚴(yán)重。其中，在河道西段氨氮最大超出V類水體3倍，在河道中段氨氮超標(biāo)V類水體約1.5倍；在河道西段，總磷最大超出V類水體1.5倍；總氮不作為河道水體考核標(biāo)準(zhǔn)，但其對(duì)幾近靜止水體影響較大，易于引起藻類勃發(fā)。全河段冬季水質(zhì)：氨氮平均值1.16 mg/L、總磷平均值0.19 mg/L，屬于V類水體；夏季水質(zhì)：氨氮平均值2.68 mg/L、總磷平均值0.28 mg/L、總氮平均值2.74 mg/L，屬于劣V類水體。全河段水體透明度較低，冬季透明度平均為15 cm，夏季透明度平均為30 cm。

河水經(jīng)處理后用于補(bǔ)充城市內(nèi)河道觀賞性景觀用水，設(shè)計(jì)水量6.0萬噸/天，出水水質(zhì)指標(biāo)要求SS≤10 mg/L，TP≤0.2 mg/L，水質(zhì)清澈透明。

2 處理工藝及說明

本項(xiàng)目處理工藝流程如圖1所示：

河道原水經(jīng)泵提升至濾布濾池，在提升泵的出水管道上設(shè)置管道混合器，并投加PAC?；炷齽┩都拥剿泻螅馑俣群芸?。迅速分散混凝劑，使其在水中的濃度保持均勻一致，有利于混凝劑水解時(shí)生成較均勻的聚合物，更好發(fā)揮絮凝作用。所以，混合是提高混凝效果的重要因素。從混合時(shí)間上考慮，一般取10～30 s，最多不超過2 min 。從工程上考慮，混合的過程是攪拌水體，產(chǎn)生渦流或產(chǎn)生水流速度差，通常按照速度梯度計(jì)算，一般控制G 值在700～1 000 S-1之內(nèi)。

該項(xiàng)目采用管道混合器，利用進(jìn)水管中水流速度變化，或通過管道中阻流部件產(chǎn)生局部阻力，擾動(dòng)水體發(fā)生湍流進(jìn)行混合。混合液利用管道容積及濾布濾池的容積進(jìn)行微絮凝反應(yīng)，經(jīng)濾布濾池過濾后出水用于內(nèi)河補(bǔ)水。

濾布濾池運(yùn)用高效靜壓過濾技術(shù)，最小可將直徑小至5 μm（自來水廠采用的砂濾精度一般為30 μm左右）的懸浮物去除，具有過濾速度快、精度高，抗污染堵塞能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)過濾系統(tǒng)被懸浮物污堵到一定程度，會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)清洗系統(tǒng)，在清洗時(shí)不影響產(chǎn)水，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的連續(xù)產(chǎn)水。

濾布截留下來的絮體物質(zhì)由反洗泵定時(shí)抽吸反洗，反洗水排至污泥濃縮池進(jìn)行濃縮，濃縮后的污泥經(jīng)疊螺脫水機(jī)脫水后外運(yùn)處置。

3 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 進(jìn)水系統(tǒng)

功能：將河水均勻、定量提升進(jìn)入處理設(shè)施；

設(shè)計(jì)流量：60 000 m3/d=0.69 m3/s，取0.69 m3/s；

設(shè)計(jì)揚(yáng)程：10 m；

設(shè)備配置：①提升泵，700QHB-50，流量0.72 m3/s，揚(yáng)程10 m，配套電機(jī)轉(zhuǎn)速730 r/min，功率110 kW，2臺(tái)。

3.2 管道混合器

功能：將原水與藥劑快速均勻混合，以利于絮凝反應(yīng)，形成較好的絮體；

設(shè)計(jì)流量：30 000 m3/d，2套；

GT 值：4 600；

設(shè)備配置：①PAC加藥一體機(jī)，溶液制備量1 000 L/h，材質(zhì)SUS304，1套。

3.3 濾布濾池

功能：采用碳鋼防腐結(jié)構(gòu)形式，系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置高分子纖維濾盤，材質(zhì)為聚酯及10 μm高分子纖維濾布，空心轉(zhuǎn)軸采用不銹鋼焊接而成，中空管既可輸送清水又可帶動(dòng)濾盤旋轉(zhuǎn)，將絮體與原水分離，從而達(dá)到去除SS的目的。

設(shè)計(jì)流量：30 000 m3/d，2套；

設(shè)計(jì)濾速：8 m/h；

單座尺寸：6.4 m×3.5 m×4.0 m；

設(shè)備配置：①纖維轉(zhuǎn)盤，直徑3 000 mm，14盤；②反沖洗泵，流量50 m3/h，揚(yáng)程9 m，功率3.7 kW，2臺(tái)。

3.4 污泥濃縮池

功能：利用重力濃縮原理，對(duì)濾布濾池反沖洗排泥水進(jìn)行泥水分離，上清液外排至原水河道，污泥由污泥脫水設(shè)備脫水后外運(yùn)處置。

按SS初始最大濃度65 mg/L及出水SS濃度10 mg/L計(jì)算，每日最大產(chǎn)生絕干污泥量=(65-10) mg/L×60 000 t/d=3.3 t/d，產(chǎn)生99.2%濕污泥量=3.3 t/d÷(1-99.2%)=412.5 t/d；污泥濃縮后產(chǎn)水 97%污泥量=3.3 t/d÷(1-97%)=110 t/d。

設(shè)計(jì)流量：100 m3/h；

表面負(fù)荷：1.05 m3/m2·h；

結(jié)構(gòu)尺寸：Φ11.0 m×5.0 m；

濃縮時(shí)間：12 h；

污泥通量：1.5 kg/m2·h；

設(shè)備配置：

①濃縮機(jī)，池徑11.0 m，池深5.0 m，水上碳鋼防腐，水下不銹鋼304非標(biāo)制作，電機(jī)功率N=0.75 kW，1套；

②中心筒，不銹鋼304非標(biāo)制作，1套；

③出水堰，B=250 mm，不銹鋼304非標(biāo)制作，1套；

④疊螺脫水機(jī)，污泥處理能力0.4 t/h，主體材質(zhì)專用耐磨304不銹鋼，1臺(tái)；

⑤PAM加藥一體機(jī)，溶液制備量1 500 L/h，材質(zhì)SUS 304，1套。

4 運(yùn)行效果分析

4.1 PAC投加量對(duì)SS去除效果的分析

在運(yùn)行調(diào)試過程中，通過調(diào)整PAC加藥量，觀測出水SS，詳見表1。

圖1 PAC加藥量對(duì)SS去除率的影響

在上述實(shí)驗(yàn)過程中，隨著PAC投加量的增加，絮凝反應(yīng)形成的絮體體積及數(shù)量明顯增加，SS去除率也呈現(xiàn)一定的上升趨勢。加藥量為9 mg/L時(shí)，SS出水水質(zhì)7.8 mg/L，去除率為85%。

同時(shí)，從圖1可以看出，當(dāng)PAC投加量超過9 mg/L時(shí)，再繼續(xù)提高藥劑投加量，懸浮物去除率反而略有下降，這可能是由于過高的投藥量引起膠體重新穩(wěn)定，并產(chǎn)生大量污泥引起了懸浮物增多而導(dǎo)致過濾效果變差，進(jìn)而導(dǎo)致出水SS增加。為了保證懸浮物的去除，PAC投加量應(yīng)為6～9 mg/L。

4.2 PAC投加量對(duì)TP去除效果的分析

通過調(diào)整PAC加藥量，觀測出水TP，詳見表2。

從圖2可以看出，隨著PAC投加量的增加，TP去除率也呈現(xiàn)一定的上升趨勢。加藥量達(dá)6 mg/L以后，隨著加藥量的增加，去除效果增加不明顯。這可能是由于水體中TP含有機(jī)磷成分，而PAC對(duì)有機(jī)磷的去除效果不明顯。

圖2 PAC加藥量對(duì)TP去除率的影響

4.3 PAC投加量對(duì)濁度去除效果的分析

通過調(diào)整PAC加藥量，觀測出水濁度，詳見表3。

表3 不同濃度PAC加藥量下進(jìn)出水濁度

對(duì)比圖1和圖3可以看出，濁度去除率跟SS去除率有很大的相關(guān)性。當(dāng)加藥量達(dá)9 mg/L時(shí)，出水濁度4.0 NTU。此后隨著加藥量的增加，濁度去除效果有一定的下降，這跟出水SS增加也一定聯(lián)系。

圖3 PAC加藥量對(duì)濁度去除率的影響

綜上所述，考慮到項(xiàng)目的運(yùn)行費(fèi)用和實(shí)際處理效果，PAC投加量為6 mg/L時(shí)，出水SS 9.0 mg/L，TP 0.16 mg/L，濁度4.6 NTU，既能滿足出水水質(zhì)的要求，又能降低運(yùn)行費(fèi)用及污泥處理，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益相統(tǒng)一的理念。因此，本項(xiàng)目PAC投加量為6 mg/L。

5 項(xiàng)目特點(diǎn)

（1）項(xiàng)目占地面積小，兩臺(tái)主體設(shè)備占地45 m2，整個(gè)項(xiàng)目用地300 m2，噸水用地面積0.005 m2，解決了城市范圍用地緊張的問題；

（2）項(xiàng)目運(yùn)行能耗低，項(xiàng)目最大運(yùn)行功率145 kW，噸水運(yùn)行能耗0.06 kW·h；

（3）項(xiàng)目操作管理，自動(dòng)化程度高，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)，自動(dòng)運(yùn)行。

（4）環(huán)保無污染，相比直接投藥，化學(xué)藥劑全部回收不進(jìn)入水體，產(chǎn)生的污泥可作為景觀綠肥，不產(chǎn)生二次污染。

6 結(jié)語

總而言之，微絮凝與濾布濾池組合工藝是一種高效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的城市景觀水處理方法。在城市景觀水的水質(zhì)提升中，可以發(fā)揮重要作用。未來，隨著城市化進(jìn)程的不斷加速，城市景觀水的水質(zhì)問題將越來越突出，需要不斷探索新的處理方法，提高水質(zhì)，從而保障城市環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。