郭瑜 薛聰

摘 要：由于水是一種溶解力很強(qiáng)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(shí)質(zhì)就是通過(guò)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(guò)濾、吸附、膜分離和消毒等。

關(guān)鍵詞：過(guò)濾技術(shù)；給水處理；優(yōu)化

1 過(guò)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(guò)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(zhǎng)應(yīng)用歷史。但由于受過(guò)濾介質(zhì)和沖洗方式限制，長(zhǎng)時(shí)間污水截留率有限、運(yùn)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(guò)濾技術(shù)的分離精度，動(dòng)態(tài)砂過(guò)濾技術(shù)通過(guò)實(shí)現(xiàn)連續(xù)過(guò)濾而將分離負(fù)荷提升至傳統(tǒng)技術(shù)的2倍，動(dòng)態(tài)膜和濾布濾池技術(shù)對(duì)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(guò)濾精度高、處理速度快的新型過(guò)濾技術(shù)展開諸多探索。

1.1 傳統(tǒng)過(guò)濾技術(shù)的改進(jìn)———?jiǎng)討B(tài)砂過(guò)濾技術(shù)

動(dòng)態(tài)砂過(guò)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(guò)同步過(guò)濾和反沖洗實(shí)現(xiàn)24h連續(xù)不停機(jī)工作，主要應(yīng)用于各類給水過(guò)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(jìn)水通過(guò)底部布水器自下而上流經(jīng)動(dòng)態(tài)砂過(guò)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(jī)械碰撞作用實(shí)現(xiàn)反沖洗，洗凈濾砂重力回流至砂床。其主要特點(diǎn)有：1）立式結(jié)構(gòu)緊湊且處理規(guī)模大；2）過(guò)濾作用與生物凈化作用結(jié)合；3）連續(xù)自清洗，無(wú)需停機(jī)；4）SS負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)，處理效果穩(wěn)定；5）運(yùn)行成本低，維修保養(yǎng)少，高度自動(dòng)化。

1.2 膜技術(shù)進(jìn)展

膜分離技術(shù)近年來(lái)在國(guó)內(nèi)污水處理領(lǐng)域發(fā)展迅速，主要使用壓力差驅(qū)動(dòng)的膜分離過(guò)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(guó)微濾和超濾技術(shù)大約占我國(guó)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(yùn)行管理方便、剩余污泥產(chǎn)量少等特點(diǎn)近年來(lái)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(lái)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(duì)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(lái)實(shí)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(guò)濾技術(shù)

1.3.1 動(dòng)態(tài)膜技術(shù)

動(dòng)態(tài)膜（DynamicMembrane，DM），也稱動(dòng)態(tài)形成膜（DynamicallyFormedMembrane）或原位形成膜（Formed-in-placeMembrane），通過(guò)過(guò)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(wú)紡布、不銹鋼網(wǎng)等，氟石、硅藻土、高嶺土、頁(yè)硅酸鹽、熟石灰等礦物為常見的成膜物質(zhì)。動(dòng)態(tài)膜根據(jù)形成方式可分為預(yù)涂動(dòng)態(tài)膜（Pre-coatedDM）和自生動(dòng)態(tài)膜（Self-formingDM）。動(dòng)態(tài)膜研究源自反滲透的預(yù)涂動(dòng)態(tài)膜，至20世紀(jì)90年代開始有針對(duì)自生動(dòng)態(tài)膜的超濾、微濾研究，主要用于生物、食品領(lǐng)域強(qiáng)化過(guò)濾效果。自生動(dòng)態(tài)膜以其價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)勢(shì)逐漸成為研究主流熱點(diǎn)。近年來(lái)，動(dòng)態(tài)膜技術(shù)結(jié)合MBR的基本原理發(fā)展出了動(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器技術(shù)，以活性污泥形成的動(dòng)態(tài)膜取代傳統(tǒng)微濾或超濾膜實(shí)現(xiàn)固液分離。動(dòng)態(tài)膜基材主要采用微米級(jí)孔徑的微網(wǎng)材料，與活性污泥平均粒徑相仿，但動(dòng)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(dòng)態(tài)膜生物反應(yīng)器均為自生動(dòng)態(tài)膜過(guò)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(guò)濾器，是一種過(guò)濾等級(jí)為5～10μm的表面過(guò)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(shí)間短，占地面積?。▋H為常規(guī)工藝的1/2），維護(hù)使用簡(jiǎn)便。一些歐美國(guó)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(guò)濾轉(zhuǎn)盤外包濾布來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)過(guò)濾介質(zhì)，沿過(guò)濾方向分別為纖維毛層及大孔隙支撐。過(guò)濾組件包括中心軸、過(guò)濾轉(zhuǎn)盤、反沖洗系統(tǒng)、污泥去除系統(tǒng)、中心傳動(dòng)系統(tǒng)及支架支撐系統(tǒng)。進(jìn)水利用重力流入濾池并壓過(guò)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(guò)濾效果，較重的污泥利用斗型池底排出濾池，濾布過(guò)濾阻力增加到一定液位時(shí)利用吸泥裝置進(jìn)行反沖洗。針對(duì)進(jìn)水中含油或黏度高時(shí)對(duì)過(guò)濾介質(zhì)的改進(jìn)可能是這類濾池未來(lái)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(duì)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(jià)格低廉、消毒效果良好、使用較方便等特點(diǎn)，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(diǎn)是殺菌效果好，不需很長(zhǎng)的接觸時(shí)間，受水中的PH值和氨氮影響較小，能通過(guò)強(qiáng)氧化作用消除水中的有機(jī)物，對(duì)水中的鐵、錳、色度和嗅味也有一定的去除效果，其缺點(diǎn)是耗電較多，運(yùn)行費(fèi)用高，同時(shí)，臭氧需邊生產(chǎn)、邊使用，不易存儲(chǔ)；紫外消毒的缺點(diǎn)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(shí)會(huì)妨礙紫外線的透射等。

近年來(lái)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(yǔ)

近年來(lái)，人們對(duì)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(shí)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(guò)濾技術(shù)。在技術(shù)推廣過(guò)程中，應(yīng)注意以下問(wèn)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(dòng)態(tài)砂過(guò)濾技術(shù)等過(guò)濾技術(shù)均有較大規(guī)模的實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用試驗(yàn)。新型沉淀與過(guò)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(guò)濾技術(shù)推廣中的問(wèn)題，理清新技術(shù)基本原理的正確性和適用性，建立試驗(yàn)體系予以支撐，完善工藝完整性，提供實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉洪濤，徐冠華，朱果逸.先進(jìn)水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].水處理技術(shù)，2008（4）：1～7.

[2] 汪恂，宛海燕.微污染水源水處理技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].山西建筑，2008（32）：20～21.