1 過濾在污水再生回用中的重要性及其分類

隨著我國經濟的發展水污染的程度和范圍擴大，將污水進行深度處理，以達到回用的目的，是節水減排的一個重要措施和手段。在常規水處理工藝流程中，水經過二級處理后，水中的大部分懸浮物、膠體被去除，外觀上變得透明，但仍殘留有少量細小的懸浮顆粒、膠體等。污水再生回用處理的常用工藝有以下三種：(1)混合+沉淀+過濾；(2)氣浮+過濾；(3)直接過濾。在污水的再生回用處理過程中常采用過濾工藝，它是污水再生回用的主要處理單元之一。

過濾作為一種固液分離方式，在污水再生回用處理領域應用非常廣泛。目前，按過濾材料的性質可分為以下五種形式：(1)傳統自然材料：如石英砂、無煙煤、果殼類等。石英砂是應用較為廣泛的一種濾料。(2)人工合成材料：目前采用的人工合成濾料有聚苯乙烯濾料珠、聚氯乙烯珠、聚丙烯珠等。(3)纖維過濾：纖維過濾采用一種新型的軟填料—纖維束或纖維球作為過濾單元。它們的過濾效率和截污容量均優于傳統的濾料，適用于以濁度為主的過濾工藝中。(4)膜過濾：污水再生回用中常見的膜過濾主要有：微濾、超濾、納濾、反滲透等，每一種膜技術都有特定的性能和適用范圍。(5)改性材料：改性濾料是通過化學反應在濾料的表面涂上改性劑，從而改變原濾料表面的物理化學性質，以提高濾料的截留吸附能力，改善出水水質。

2 過濾技術在污水再生回用中的應用

由城市廢水凈化后的再生水可以有多種用途，概括歸納為：工業用水、農業灌溉用水、生活雜用水、地下回注用水、景觀河道用水。農業灌溉用水水質要求較低，一般直接采用二級處理出水，而地下回注水因種種潛在風險在我國應用還不多，因此上我們主要從工業用水、生活雜用水和景觀方面介紹過濾技術在污水再生回用中的應用。

2.1 再生水回用于工業用水

工業用水在城市用水中所占的比例很大，其中的冷卻水、洗滌沖洗水以及某些生產工藝的低質用水都可以用回用水代替。再生水回用于工業用水，尤其是生產工藝用水時，對回用水質要求較高，因此常采用膜過濾技術，并以纖維等其它過濾方式作為膜系統的預處理工藝。


圖 1 污水深度處理工藝流程

Fig.1 Flow chart of wastewater advanced treatment

某熱電廠建設了污水深度處理出水回用于循環冷卻水和鍋爐補水工程(工藝流程見圖1)。原水水質：pH 7.0～8.5，濁度8～12 NTU，電導率1200～1450 μS/cm，COD 60～80 mg/L，BOD5 20～30 mg/L，氨氮15～30 mg/L；深度處理率<240 μS·cm-1，氨氮<1 mg/L。工藝二級過濾裝置中纖維束過濾器濾速28～36 m/h，濾料截污量：5～10 kg/m3，反洗周期24 h；石英砂濾池層深為0.8 m，濾料粒徑：0.3～0.5 mm，濾速5 m/h，反洗周期72 h，濾料截污量：2～4 kg/m3；二級過濾對COD、BOD5、NH4+-N 和濁度的去除率分別達到了76 %、87 %、98 %和98 %，砂濾池出水濁度和SDI 滿足RO 系統進水限制濁度和SDI 的要求。RO 系統出水電導率遠遠小于熱電限值，出水氨氮也能滿足熱電限制要求，脫鹽率>97 %。通常RO 系統運行6 個月則需清洗一次，而本系統運行10 個月還未到達需清洗的程度，預處理工藝運行可靠穩定。

某鋼鐵公司處理鋼鐵廠廢水并回用作工業新鮮補充水[5](工藝流程見圖2)。設計進水：pH 6.5～9.5，SS≤280 mg/L，電導率≤1560 μS/cm，硬度≤379 mg/L；回用水水質：pH 7～9，SS≤10 mg/L，電導率≤450 μS/cm，硬度≤200 mg/L。此工藝采用V 型濾池+膜系統兩種過濾技術，其中V 型濾池設計濾速為10～12 m/h，設濾池反洗水泵2 臺。膜系統包括超濾和反滲透兩大部分，反滲透的前處理采用超濾，主要去除廢水中大部分微粒及有機物等，可使進水SDI 達到RO 進水要求。RO 主要用于脫除廢水中的可溶性鹽、膠體、有機物及微生物，使出水水質達到用戶要求。


Fig.2 Flow chart of wastewater treatment process

2.2 再生水回用于景觀環境及雜用水

隨著人們對美好生活環境的不斷追求和節約用水這一可持續發展戰略重要措施的深入人心，景觀灌溉或雜用成為再生水利用的重要方面。

秦皇島東港城市污水再生回用水廠將污水廠二級處理出水進行再生(工藝流程見圖3)，出水用于海港煤碼頭噴灑降塵。設計進水水質指標：懸浮物固體為20 mg/L，氨氮45 mg/L，COD100 mg/L，BOD 20 mg/L；其出水懸浮物固體<5 mg/L，氨氮<10 mg/L，COD<35 mg/L ，BOD<10 mg/L，濁度<5。其中纖維球過濾器濾速為20 m/h，對去除懸浮固體有機物的作用明顯，對陶粒濾池出水COD 去除率為11.99 %，對陶粒濾池出水濁度的平均去除率為21.17 %，對氨氮的去除效果不明顯。運行實踐表明，該工藝出水水質達到了業主所定回用水水質標準，而且運行成本低，節水經濟效益顯著。


濟南南郊賓館生活污水經再生處理后主要作為南郊賓館的人工湖景觀用水、賓館沖廁及綠化用水(工藝流程見圖4)。處理水量為4000 m3/d，進水主要水質指標：COD 為 130～250mg/L，氨氮為15～40 mg/L，總氮為30～50 mg/L，pH 為7.6～8.3，總磷為 3.5～5.2 mg/L，SS 為50～200 mg/L。處理出水水質要求達到《生活雜用水水質標準》(CJ/T 48—1999)。纖維過濾出水：COD＜25 mg/L，SS＜3 mg/L，總磷＜1.0 mg/L。通過纖維過濾器去除反應形成的磷酸鹽沉淀物。纖維過濾器具有較小的孔隙率，過濾精度高，對不溶性的磷酸鹽有較強的去除能力。具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。

3 過濾技術應用分析

過濾技術最早應用于給水處理工藝中，因其對懸浮物去除效果較好，后來又被逐漸應用于污水再生回用處理工藝中，因為再生回用進水一般為二級處理出水，其水質情況較好，因而可用過濾方式進行處理。研究結果表明，過濾對去除SS 十分有效，還可去除部分COD 和BOD，但直接過濾工藝對于溶解性物質、色度、總磷去除不高，并且很難使出水濁度達到回用值，而在過濾前設置生化處理設施，尤其是過濾與生化功能兼備的生物濾池的應用，使得出水水質穩定，過濾前大量去除SS 提高了過濾周期。此外過濾主要去除的是物理性的污染物，對化學性污染物的去除率較低，所以在回用處理前加生化處理也可去除大部分的有機污染物質。同時對水質要求比較嚴格的回用水大多采用膜過濾，膜過濾前常常設置砂濾或纖維過濾以保證膜系統的安全穩定運行，而且為滿足RO 系統要求一般會在前設置超濾裝置。砂濾濾速大約為5～10 m/h，濾料截污量2～4 kg/m3，纖維過濾器的濾速和截污量均為砂濾的2～3 倍，但其反沖洗周期要小于砂濾，一般為砂濾的1/3。因城市污水水量、水質較工業廢水穩定可靠，所以可將城市二級處理出水作為大規模再生回用工藝的原水。而對工業企業來說，其廢水經再生處理后常用于循環冷卻水、生產系統補水或者廠區綠化噴灑等雜用水，因此要根據不同的利用途徑選擇不同的過濾技術。對綠化或噴灑等雜用水采用砂濾或是處理效果更佳的纖維過濾往往就能達到回用水質要求。所以說正確選擇過濾方式，才能發揮最大的運行效率，達到水質凈化的要求。


4 結語

隨著我國水資源的日趨緊張，政府對各行業的水質處理與排放指標的要求日趨嚴格，對污水進行再生回用已成為水處理發展的一種趨勢。再生回用工藝中各種過濾形式有各自特點，根據不同出水用途選擇合適的過濾形式，既降低了工程造價，又解決了污水排放問題。

現在，世界各國已經將過濾技術的研究、開發和應用作為一個重要的課題，我國近年來無論是在應用基礎研究還是在新型材料的制備方面已經做了不少的工作，但是為了滿足節能、充分利用資源、環境保護的要求，人們正期待著過濾技術在今后會有新的發展。