試論污水提標的懸浮物難題
一 、關鍵詞分析
1.1地表四類水指標
污水處理一級A再提標，達到地表四類水(準四類或類四類)，其中有二個重要指標是確定的，既總磷達到0.3mg/L，懸浮物達到5mg/L，這二個指標相輔相成，本文僅就此展開討論。
1.2 懸浮物測量方法：
懸浮物(SS)的測定采用重量法，國標(GB11901—89) 定義：水質中的懸浮物是指通過0.45μm過濾膜，截流在過濾膜上并于103-105℃烘干至恒重的固體物質。這里需要明確的是：采用0.45μm過濾膜過濾，既可以截留可見物，也可以截留不可見物，也就是溶解性膠體。與污水處理現場有關的現象是：即使終端出水看起來如同礦泉水一樣透明，看不見懸浮物，但是經過重量法測量仍有可能達不到地表5mg/L要求。
1.3 濁度與懸浮物關系
濁度用濁度計測定，濁度計發出光線，使之穿過一段樣品，并從與入射光呈90°的方向上檢測有多少光被水中的顆粒物所散射。這種散射光測量方法稱作散射法。(GB 13200---91)，因為測量方法不同，因此濁度與懸浮物指標沒有對應關系，同樣的濁度，懸浮物可能達標也可能不達標，例如濁度0.5NTU，這相等于礦泉水的透明度，但是水中有個砂粒，這時濁度可能沒有變化，但是懸浮物指標卻升高了。
1.4 關于化學除磷
污水處理提標達到地表四類水，總磷要求達到0.3mg/L，一般認為生物除磷可以達到0.5mg/L，但是當要求達到0.3mg/L時則需要增加化學除磷工藝，所謂的化學除磷就是添加絮凝劑，例如聚合氯化鋁，聚合氯化鐵等，還要添加助凝劑---聚丙烯酰胺，以利于沉淀分離，這樣水中會呈現繁花懸浮物。這為出水懸浮物達標增加了難度。
1.5 關于懸浮物組成
當我們討論污水處理一級A再提標至地表四類水，其中懸浮物要求5mg/L，實質上在討論什么呢?實質在討論如何去除水中包括的下列物質：
生化池中的微生物，微生物代謝物，微生物殘骸，泥沙，膠體，化學除磷產生的絮體繁花，聚丙烯酰胺產生的粘性物質，這些物質的平均粒徑均小于10微米。
二 、污水提標現存問題
對多家已經實施污水一級A提標至地表四類水進行調研總結，歸納如下規律：
2.1 沒有發現采用沉淀的方式達到5mg/L。
2.2 均采用了化學除磷方式。
2.3 懸浮物去除采用了深床濾池或超濾膜
三、 深床濾池存在問題
3.1 反洗水量大，一般為產水量的10%左右，這些反洗水不能排到污泥濃縮池，排到工藝前段則造成來系統來水不穩定，影響到后面的生化工藝。
3.2 反洗能耗高導致加大了運行費用，例如每天10萬立方城鎮污水廠深床濾池，每小時流量4200 m³/h，需要濾池面積為420平米，裝填石英砂濾料756立方，按照容重2T /m³計算，總計為1512噸。按照標準的砂濾池反洗強度(14L/㎡.s)，設置10個濾池，每個濾池面積42平米計算，需要提供2000 m³/h反洗泵供水，這需要55KW的反洗泵四臺，以每個濾池每天反洗一次，每次0.5小時計算，每天反洗耗電耗約1000度。
3.3除此以外還有可能產生濾料板結和過濾精度不穩定的現象，每個反洗周期前段時間懸浮物不穩定，后段時間則流量下降。因為膠體粒子小于10微米，由圖可見，采用砂濾工藝比較吃力，因此，深床濾池可以用但是不好用，不理想。
四、超濾膜存在問題
4.1超濾在精度方面具有絕對優勢，精準選用微濾膜也可以滿足要求，因此實際上大多數現場應用的是微濾精度的膜組件，由于外觀一樣，因此很多人習慣稱之為超濾膜，這不影響到本文實質問題的討論。多年來超濾膜在污水處理得到越來越廣泛的應用，但是其技術瓶頸限制了大規模推廣。
4.2 流量衰減，平均每年下降15---20%，每3—4年需要更換膜組件，規模較小的污水廠問題不明顯，但是每天數萬噸，十萬噸，數十萬噸規模，則流量衰減問題用戶難以接受。
4.3 運行管理復雜，運行中需要反洗，藥劑清洗和離線清洗，需要加蓋廠房，北方需要廠房保溫供暖，這些都加大了投資和運行費用。
4.4 超濾膜可以保證出水品質，即使流量衰減，但是出水仍可以穩定達到1mg/L，
這本來是優點，但是用在污水處理達到5mg/L這個指標上，反而成了缺點，主要原因是：污水處理的原則是夠用為好，達標即可，不是越高越好，因為受到運行費用的限制，既然是要求達到5mg/L，那就沒有必要達到1mg/L，即使為了保險選擇留有余地，達到4mg/L也足可以了，進一步提高指標會消耗更高能量和費用，但是膜過濾精度取決于過濾孔徑規格大小，成品膜組件的孔徑是固定的不能調整，因此用在這個工藝環節中，還是可以用，但是不理想。
五 、節能微濾技術提出
綜合深床砂過濾與膜過濾的優缺點，研究成功節能微濾技術及成套裝備系統。
上圖是湖泊治理的過濾效果，下圖是含油污水的過濾效果
1 采用了多微孔過濾材料。
2 解決了傳統砂濾12項技術瓶頸
3 研究了獨特的反沖洗技術與設備。
4 創新的過濾容器內部架構
5 創新的系統設計理念。
6 現有設備設施的技改與配套設備。
六 、節能微濾過濾材料
節能微濾選用顆粒狀天然或燒結微孔濾料，根據被過濾液體和懸浮物性質而搭配不同材質，典型參數為：比重：1.2—1.5 g/cm³，容重：0.7—0.9 g/cm³，孔隙率：70—80%，比表面積：15--25㎡/g，抗壓強度：5—6Mpa，抗剪強度：3—4Mpa，
改變了傳統砂濾顆粒級配的裝填方式，全部為均質濾料，根據過濾精度而決定濾層裝填高度，一般濾床深度為2—3米。
七 、節能微濾截留原理
這是過濾截留原理示意圖，左圖表示超濾由固定孔徑機械截留，截留的雜質在表面堆積，小于孔徑的雜質會透過膜，液體的過濾路徑只有0.1微米。過濾精度越高則孔徑越小，但是推動力也越大，而節能微濾的過濾路徑是超濾路徑的數千倍，更多的截留雜質不僅僅是在表面，而是在濾層和微孔之中，深長的過濾路徑彎彎曲曲，路徑的寬度忽大忽小，同時由于對顆粒表面的改性處理，不同的改性表面能夠對不同的雜質具有吸附作用，從而使得較小的雜質難以穿透濾層，初期截留的雜質進一步增加了濾料的表面積，從而可以截留更多更小的雜質，稱之為以渣濾渣。
八 、節能微濾反沖洗
節能微濾運行中，雜質暫時滯留在濾床之中，所謂暫時滯留實際上是一種介穩狀態，介于穩定和不穩定之間，達到介穩狀態需要多種因素，包括流量，壓力，流速，顆粒直徑，空隙率，被截留雜質的形狀，膠體類的厚度和粘度，液體的表面張力，液體溫度，出水背壓，濾料表面的改性方式和親水性，等等，破壞其中的一種或多種條件，會使得本來可以截留的雜質穿過濾層而失去截留作用，利用這個現象，故意創造不穩定條件，這就是反沖洗原理。
實際設備的反沖洗采用壓縮空氣作為動力，通過過濾容器內部結構實現均勻反沖洗，無需設置反洗水池和反洗泵，可同比可降低80%水耗和80%反洗電耗。
九、節能微濾的設備形式
9.1 微濾組件
微濾組件產品借鑒了超模組件的概念，設計為直徑1.2米高度6米的微濾罐，在實際應用中也可以向膜組件那樣無限并列使用。由于可以露天安裝使用，因此適合不同流量要求，適合場地有限又需要技改提標的場合，微濾組件不需要方方正正的場地，可以根據現場情況而任意組合擺放。
9.2 非標微濾罐
廠標微濾罐是直徑3米高度6米的定型產品，這主要是考慮方便運輸，非標最大直徑可以做到6米，但是需要在現場制造。
9.3 濾池改造
一級A污水處理再提標，首先是挖掘現有設施的潛力，優化工藝參數，其次才是新增設備，節能微濾可以對現有的濾池進行技術改造，改造內容是：濾池內部結構改造，重置濾料承托層，安裝反沖洗部件，更換合適的濾料，增加空壓機系統，全套控制電器和軟件系統。
十 節能微濾與一級A再提標
一級A提標達到地表四類水，其中懸浮物5mg/L，總磷0.3 mg/L，這需要在現有生化終端增加化學除磷和過濾工藝，對于已經采用超濾膜作為過濾設備的用戶，已經體會到了超濾膜優缺點，節能微濾彌補了其不足之處，完全可以替代超濾膜工藝達到同樣效果，不但如此，還可以調整出水指標，達到夠用為好，同比降低運行費用，不再二次投資更換膜組件，最重要的是解決了流量衰減難題。
具體的實施方法可以是：采用微濾組件可以快速安裝就位并通水運行，不需要建設廠房(北方需要保溫)，可以由小到大逐步增加規模，開始與超濾膜并列運行對比，確認后暫停超濾系統作為備用而運行微濾組件，直至完全替代超濾組件。
對于采用砂濾池而希望技術改造的用戶，我們可以先提供一套適度規模的微濾系統體會運行，規模可以等同于用戶的濾池規格，如果確認，則停止一個濾池運行而技改，由于已經有同等規格微濾池在運行，因此不影響總出水量。
對于正在考慮提標的用戶，尤其是大流量的污水廠，我們的建議是：引進各個工藝路線做對比運行測試，對經濟技術指標進行全面評判再做決定。
小結：
