过滤技术在污水再生回用中的应用
1 过滤在污水再生回用中的重要性及其分类
随着我国经济的发展水污染的程度和范围扩大，将污水进行深度处理，以达到回用的目的，是节水减排的一个重要措施和手段。在常规水处理工艺流程中，水经过二级处理后，水中的大部分悬浮物、胶体被去除，外观上变得透明，但仍残留有少量细小的悬浮颗粒、胶体等。污水再生回用处理的常用工艺有以下三种[1]：(1)混合+沉淀+过滤；(2)气浮+过滤；(3)直接过滤。在污水的再生回用处理过程中常采用过滤工艺，它是污水再生回用的主要处理单元之一。
过滤作为一种固液分离方式，在污水再生回用处理领域应用非常广泛。目前，按过滤材料的性质可分为以下五种形式：(1)传统自然材料：如石英砂、无烟煤、果壳类等。石英砂是应用较为广泛的一种滤料。(2)人工合成材料：目前采用的人工合成滤料有聚苯乙烯滤料珠、聚氯乙烯珠、聚丙烯珠等。(3)纤维过滤：纤维过滤采用一种新型的软填料—纤维束或纤维球作为过滤单元。它们的过滤效率和截污容量均优于传统的滤料，适用于以浊度为主的过滤工艺中。(4)膜过滤：污水再生回用中常见的膜过滤主要有：微滤、超滤、纳滤、反渗透等，每一种膜技术都有特定的性能和适用范围。(5)改性材料：改性滤料是通过化学反应在滤料的表面涂上改性剂，从而改变原滤料表面的物理化学性质，以提高滤料的截留吸附能力，改善出水水质[2]。
2 过滤技术在污水再生回用中的应用
由城市废水净化后的再生水可以有多种用途，概括归纳为：工业用水、农业灌溉用水、生活杂用水、地下回注用水、景观河道用水。农业灌溉用水水质要求较低，一般直接采用二级处理出水，而地下回注水因种种潜在风险在我国应用还不多[3]，因此上我们主要从工业用水、生活杂用水和景观方面介绍过滤技术在污水再生回用中的应用。
2.1 再生水回用于工业用水
工业用水在城市用水中所占的比例很大，其中的冷却水、洗涤冲洗水以及某些生产工艺的低质用水都可以用回用水代替。再生水回用于工业用水，尤其是生产工艺用水时，对回用水质要求较高，因此常采用膜过滤技术，并以纤维等其它过滤方式作为膜系统的预处理工艺。
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图 1 污水深度处理工艺流程
Fig.1 Flow chart of wastewater advanced treatment
大连北海热电厂建设了污水深度处理出水回用于循环冷却水和锅炉补水工程[4](工艺流程见图1)。原水水质：pH 7.0～8.5，浊度8～12 NTU，电导率1200～1450 μS/cm，COD 60～80 mg/L，BOD5 20～30 mg/L，氨氮15～30 mg/L；深度处理率<240 μS·cm-1，氨氮<1 mg/L。工艺二级过滤装置中纤维束过滤器滤速28～36 m/h，滤料截污量：5～10 kg/m3，反洗周期24 h；石英砂滤池层深为0.8 m，滤料粒径：0.3～0.5 mm，滤速5 m/h，反洗周期72 h，滤料截污量：2～4 kg/m3；二级过滤对COD、BOD5、NH4+-N 和浊度的去除率分别达到了76 %、87 %、98 %和98 %，砂滤池出水浊度和SDI 满足RO 系统进水限制浊度和SDI 的要求。RO 系统出水电导率远远小于热电限值，出水氨氮也能满足热电限制要求，脱盐率>97 %。通常RO 系统运行6 个月则需清洗一次，而本系统运行10 个月还未到达需清洗的程度，预处理工艺运行可靠稳定。
某钢铁公司处理钢铁厂废水并回用作工业新鲜补充水[5](工艺流程见图2)。设计进水：pH 6.5～9.5，SS≤280 mg/L，电导率≤1560 μS/cm，硬度≤379 mg/L；回用水水质：pH 7～9，SS≤10 mg/L，电导率≤450 μS/cm，硬度≤200 mg/L。此工艺采用V 型滤池+膜系统两种过滤技术，其中V 型滤池设计滤速为10～12 m/h，设滤池反洗水泵2 台。膜系统包括超滤和反渗透两大部分，反渗透的前处理采用超滤，主要去除废水中大部分微粒及有机物等，可使进水SDI 达到RO 进水要求。RO 主要用于脱除废水中的可溶性盐、胶体、有机物及微生物，使出水水质达到用户要求。
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Fig.2 Flow chart of wastewater treatment process
2.2 再生水回用于景观环境及杂用水
随着人们对美好生活环境的不断追求和节约用水这一可持续发展战略重要措施的深入人心，景观灌溉或杂用成为再生水利用的重要方面。
秦皇岛东港城市污水再生回用水厂将污水厂二级处理出水进行再生(工艺流程见图3)，出水用于海港煤码头喷洒降尘[6]。设计进水水质指标：悬浮物固体为20 mg/L，氨氮45 mg/L，COD100 mg/L，BOD 20 mg/L；其出水悬浮物固体<5 mg/L，氨氮<10 mg/L，COD<35 mg/L ，BOD<10 mg/L，浊度<5。其中纤维球过滤器滤速为20 m/h，对去除悬浮固体有机物的作用明显，对陶粒滤池出水COD 去除率为11.99 %，对陶粒滤池出水浊度的平均去除率为21.17 %，对氨氮的去除效果不明显。运行实践表明，该工艺出水水质达到了业主所定回用水水质标准，而且运行成本低，节水经济效益显著。
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图 3 工艺流程
Fig.3 Scheme of flow sheet
济南南郊宾馆生活污水经再生处理后主要作为南郊宾馆的人工湖景观用水、宾馆冲厕及绿化用水[7](工艺流程见图4)。处理水量为4000 m3/d，进水主要水质指标：COD 为 130～250mg/L，氨氮为15～40 mg/L，总氮为30～50 mg/L，pH 为7.6～8.3，总磷为 3.5～5.2 mg/L，SS 为50～200 mg/L。处理出水水质要求达到《生活杂用水水质标准》(CJ/T 48—1999)。纤维过滤出水：COD＜25 mg/L，SS＜3 mg/L，总磷＜1.0 mg/L。通过纤维过滤器去除反应形成的磷酸盐沉淀物。纤维过滤器具有较小的孔隙率，过滤精度高，对不溶性的磷酸盐有较强的去除能力。
3 过滤技术应用分析
过滤技术最早应用于给水处理工艺中，因其对悬浮物去除效果较好，后来又被逐渐应用于污水再生回用处理工艺中，因为再生回用进水一般为二级处理出水，其水质情况较好，因而可用过滤方式进行处理。研究结果表明，过滤对去除SS 十分有效，还可去除部分COD 和BOD，但直接过滤工艺对于溶解性物质、色度、总磷去除不高，并且很难使出水浊度达到回用值，而在过滤前设置生化处理设施，尤其是过滤与生化功能兼备的生物滤池的应用，使得出水水质稳定，过滤前大量去除SS 提高了过滤周期。此外过滤主要去除的是物理性的污染物，对化学性污染物的去除率较低，所以在回用处理前加生化处理也可去除大部分的有机污染物质。同时对水质要求比较严格的回用水大多采用膜过滤，膜过滤前常常设置砂滤或纤维过滤以保证膜系统的安全稳定运行，而且为满足RO 系统要求一般会在前设置超滤装置。砂滤滤速大约为5～10 m/h，滤料截污量2～4 kg/m3，纤维过滤器的滤速和截污量均为砂滤的2～3 倍，但其反冲洗周期要小于砂滤，一般为砂滤的1/3。因城市污水水量、水质较工业废水稳定可靠，所以可将城市二级处理出水作为大规模再生回用工艺的原水。而对工业企业来说，其废水经再生处理后常用于循环冷却水、生产系统补水或者厂区绿化喷洒等杂用水，因此要根据不同的利用途径选择不同的过滤技术。对绿化或喷洒等杂用水采用砂滤或是处理效果更佳的纤维过滤往往就能达到回用水质要求。所以说正确选择过滤方式，才能发挥最大的运行效率，达到水质净化的要求。
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图4 工艺流程
Fig.4 Flow chart of treatment process
4 结语
随着我国水资源的日趋紧张，政府对各行业的水质处理与排放指标的要求日趋严格，对污水进行再生回用已成为水处理发展的一种趋势。再生回用工艺中各种过滤形式有各自特点，根据不同出水用途选择合适的过滤形式，既降低了工程造价，又解决了污水排放问题。
现在，世界各国已经将过滤技术的研究、开发和应用作为一个重要的课题，我国近年来无论是在应用基础研究还是在新型材料的制备方面已经做了不少的工作，但是为了满足节能、充分利用资源、环境保护的要求，人们正期待着过滤技术在今后会有新的发展。
参考文献
[1]王彩霞．城市污水处理新技术[M]．北京：中国建筑工业出版社，1990：213-245．
[2]吕建波，孙力平，赵新华，等．改性石英砂过滤技术用于污水再生回用的研究[J]．中国给水排水，2008，24(9)：17-25．
[3]云桂春，皮运正，胡俊．浅谈再生污水地下回灌的健康危害风险[J]．给水排水，2004，30(4)：7-10．
[4]王德河，曲本亮，张兴文，等．生物氧化塔/过滤/RO 工艺处二级出水并回用[J]．中国给水排水，2008，24(12)：79-82．
[5]王松．混凝/过滤/膜系统处理钢铁厂废水并回用[J]．中国给水排水，2007，23(24)：75-77．
[6]张鸿涛，吴春旭，田文军，等．秦皇岛东港城市污水再生回用水厂的设计与运行[J]．中国给水排水，2004，30(6)：9-13．
[7]刘建广，张春阳，张广兰，等．UBAF/化学除磷处理宾馆污水并回用[J]．中国给水排水，2004，20(7)：80-82．
(本文文献格式：苗娜，朱铁群，李小伟，等．过滤技术在污水再生回用中的应用[J]．广东化工，2011，38(2)：122-124)
[作者简介] 苗娜(1982-)，女，陕西咸阳人，在读硕士研究生，主要研究方向为水处理微生物技术。
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