微絮凝與濾布濾池組合工藝在城市景觀用水水質提升中的應用

巨拓山

（杭州銀江環保科技有限公司，浙江 杭州 310012）

引言

城市景觀水是指由城市建設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、增加負氧離子等作用。然而，由于城市水體污染，水質較差，導致景觀水補水功能性缺水。目前，常用的水質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、運行費用高等問題。因此，采用因地制宜的工程技術措施，可以高效地提升河道水質，極具現實意義。

微絮凝是一種物理化學處理方法，通過加入一定量的絮凝劑，使水中的懸浮物和膠體物質凝聚成較大的顆粒，方便后續處理。濾布過濾是一種表層過濾技術，過濾介質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對水中有機物及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合起來，可以有效地去除水中的污染物，提高水質[3-5]。該組合工藝具有操作簡便、節約占地面積、投資低、運行費用低等特點，適用于大規模的城市景觀水處理[6]。

1 工程概況

本項目為京杭運河杭州段某港口周邊環境綜合整治工程，設計采用河水為原水。依據水質檢測結果顯示：河水冬季水質優于夏季水質；相對于水環境功能區劃地表V類水標準，河水夏季氨氮、總磷、總氮超標嚴重。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準，但其對幾近靜止水體影響較大，易于引起藻類勃發。全河段冬季水質：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：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。

河水經處理后用于補充城市內河道觀賞性景觀用水，設計水量6.0萬噸/天，出水水質指標要求SS≤10 mg/L，TP≤0.2 mg/L，水質清澈透明。

2 處理工藝及說明

本項目處理工藝流程如圖1所示：

河道原水經泵提升至濾布濾池，在提升泵的出水管道上設置管道混合器，并投加PAC。混凝劑投加到水中后，水解速度很快。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生成較均勻的聚合物，更好發揮絮凝作用。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，產生渦流或產生水流速度差，通常按照速度梯度計算，一般控制G 值在700～1 000 S-1之內。

該項目采用管道混合器，利用進水管中水流速度變化，或通過管道中阻流部件產生局部阻力，擾動水體發生湍流進行混合。混合液利用管道容積及濾布濾池的容積進行微絮凝反應，經濾布濾池過濾后出水用于內河補水。

濾布濾池運用高效靜壓過濾技術，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，抗污染堵塞能力強的優點，當過濾系統被懸浮物污堵到一定程度，會自動啟動清洗系統，在清洗時不影響產水，實現了設備的連續產水。

濾布截留下來的絮體物質由反洗泵定時抽吸反洗，反洗水排至污泥濃縮池進行濃縮，濃縮后的污泥經疊螺脫水機脫水后外運處置。

3 主要構筑物設計參數

3.1 進水系統

功能：將河水均勻、定量提升進入處理設施；

設計流量：60 000 m3/d=0.69 m3/s，取0.69 m3/s；

設計揚程：10 m；

設備配置：①提升泵，700QHB-50，流量0.72 m3/s，揚程10 m，配套電機轉速730 r/min，功率110 kW，2臺。

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，形成較好的絮體；

設計流量：30 000 m3/d，2套；

GT 值：4 600；

設備配置：①PAC加藥一體機，溶液制備量1 000 L/h，材質SUS304，1套。

3.3 濾布濾池

功能：采用碳鋼防腐結構形式，系統內設置高分子纖維濾盤，材質為聚酯及10 μm高分子纖維濾布，空心轉軸采用不銹鋼焊接而成，中空管既可輸送清水又可帶動濾盤旋轉，將絮體與原水分離，從而達到去除SS的目的。

設計流量：30 000 m3/d，2套；

設計濾速：8 m/h；

單座尺寸：6.4 m×3.5 m×4.0 m；

設備配置：①纖維轉盤，直徑3 000 mm，14盤；②反沖洗泵，流量50 m3/h，揚程9 m，功率3.7 kW，2臺。

3.4 污泥濃縮池

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

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

設計流量：100 m3/h；

表面負荷：1.05 m3/m2·h；

結構尺寸：Φ11.0 m×5.0 m；

濃縮時間：12 h；

污泥通量：1.5 kg/m2·h；

設備配置：

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

②中心筒，不銹鋼304非標制作，1套；

③出水堰，B=250 mm，不銹鋼304非標制作，1套；

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

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

4 運行效果分析

4.1 PAC投加量對SS去除效果的分析

在運行調試過程中，通過調整PAC加藥量，觀測出水SS，詳見表1。

圖1 PAC加藥量對SS去除率的影響

在上述實驗過程中，隨著PAC投加量的增加，絮凝反應形成的絮體體積及數量明顯增加，SS去除率也呈現一定的上升趨勢。加藥量為9 mg/L時，SS出水水質7.8 mg/L，去除率為85%。

同時，從圖1可以看出，當PAC投加量超過9 mg/L時，再繼續提高藥劑投加量，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定，并產生大量污泥引起了懸浮物增多而導致過濾效果變差，進而導致出水SS增加。為了保證懸浮物的去除，PAC投加量應為6～9 mg/L。

4.2 PAC投加量對TP去除效果的分析

通過調整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去除率也呈現一定的上升趨勢。加藥量達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含有機磷成分，而PAC對有機磷的去除效果不明顯。

圖2 PAC加藥量對TP去除率的影響

4.3 PAC投加量對濁度去除效果的分析

通過調整PAC加藥量，觀測出水濁度，詳見表3。

表3 不同濃度PAC加藥量下進出水濁度

對比圖1和圖3可以看出，濁度去除率跟SS去除率有很大的相關性。當加藥量達9 mg/L時，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增加也一定聯系。

圖3 PAC加藥量對濁度去除率的影響

綜上所述，考慮到項目的運行費用和實際處理效果，PAC投加量為6 mg/L時，出水SS 9.0 mg/L，TP 0.16 mg/L，濁度4.6 NTU，既能滿足出水水質的要求，又能降低運行費用及污泥處理，達到經濟效益與環境效益相統一的理念。因此，本項目PAC投加量為6 mg/L。

5 項目特點

（1）項目占地面積小，兩臺主體設備占地45 m2，整個項目用地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）項目運行能耗低，項目最大運行功率145 kW，噸水運行能耗0.06 kW·h；

（3）項目操作管理，自動化程度高，系統實現一鍵啟動，自動運行。

（4）環保無污染，相比直接投藥，化學藥劑全部回收不進入水體，產生的污泥可作為景觀綠肥，不產生二次污染。

6 結語

總而言之，微絮凝與濾布濾池組合工藝是一種高效、經濟、實用的城市景觀水處理方法。在城市景觀水的水質提升中，可以發揮重要作用。未來，隨著城市化進程的不斷加速，城市景觀水的水質問題將越來越突出，需要不斷探索新的處理方法，提高水質，從而保障城市環境的可持續發展。