试论污水提标的悬浮物难题
一 、关键词分析
1.1地表四类水指标
污水处理一级A再提标，达到地表四类水(准四类或类四类)，其中有二个重要指标是确定的，既总磷达到0.3mg/L，悬浮物达到5mg/L，这二个指标相辅相成，本文仅就此展开讨论。
1.2 悬浮物测量方法：
悬浮物(SS)的测定采用重量法，国标(GB11901—89) 定义：水质中的悬浮物是指通过0.45μm过滤膜，截流在过滤膜上并于103-105℃烘干至恒重的固体物质。这里需要明确的是：采用0.45μm过滤膜过滤，既可以截留可见物，也可以截留不可见物，也就是溶解性胶体。与污水处理现场有关的现象是：即使终端出水看起来如同矿泉水一样透明，看不见悬浮物，但是经过重量法测量仍有可能达不到地表5mg/L要求。
1.3 浊度与悬浮物关系
浊度用浊度计测定，浊度计发出光线，使之穿过一段样品，并从与入射光呈90°的方向上检测有多少光被水中的颗粒物所散射。这种散射光测量方法称作散射法。(GB 13200---91)，因为测量方法不同，因此浊度与悬浮物指标没有对应关系，同样的浊度，悬浮物可能达标也可能不达标，例如浊度0.5NTU，这相等于矿泉水的透明度，但是水中有个砂粒，这时浊度可能没有变化，但是悬浮物指标却升高了。
1.4 关于化学除磷
污水处理提标达到地表四类水，总磷要求达到0.3mg/L，一般认为生物除磷可以达到0.5mg/L，但是当要求达到0.3mg/L时则需要增加化学除磷工艺，所谓的化学除磷就是添加絮凝剂，例如聚合氯化铝，聚合氯化铁等，还要添加助凝剂---聚丙烯酰胺，以利于沉淀分离，这样水中会呈现繁花悬浮物。这为出水悬浮物达标增加了难度。
1.5 关于悬浮物组成
当我们讨论污水处理一级A再提标至地表四类水，其中悬浮物要求5mg/L，实质上在讨论什么呢?实质在讨论如何去除水中包括的下列物质：
生化池中的微生物，微生物代谢物，微生物残骸，泥沙，胶体，化学除磷产生的絮体繁花，聚丙烯酰胺产生的粘性物质，这些物质的平均粒径均小于10微米。
二 、污水提标现存问题
对多家已经实施污水一级A提标至地表四类水进行调研总结，归纳如下规律：
2.1 没有发现采用沉淀的方式达到5mg/L。
2.2 均采用了化学除磷方式。
2.3 悬浮物去除采用了深床滤池或超滤膜
三、 深床滤池存在问题
3.1 反洗水量大，一般为产水量的10%左右，这些反洗水不能排到污泥浓缩池，排到工艺前段则造成来系统来水不稳定，影响到后面的生化工艺。
3.2 反洗能耗高导致加大了运行费用，例如每天10万立方城镇污水厂深床滤池，每小时流量4200 m³/h，需要滤池面积为420平米，装填石英砂滤料756立方，按照容重2T /m³计算，总计为1512吨。按照标准的砂滤池反洗强度(14L/㎡.s)，设置10个滤池，每个滤池面积42平米计算，需要提供2000 m³/h反洗泵供水，这需要55KW的反洗泵四台，以每个滤池每天反洗一次，每次0.5小时计算，每天反洗耗电耗约1000度。
3.3除此以外还有可能产生滤料板结和过滤精度不稳定的现象，每个反洗周期前段时间悬浮物不稳定，后段时间则流量下降。因为胶体粒子小于10微米，由图可见，采用砂滤工艺比较吃力，因此，深床滤池可以用但是不好用，不理想。
四、超滤膜存在问题
4.1超滤在精度方面具有绝对优势，精准选用微滤膜也可以满足要求，因此实际上大多数现场应用的是微滤精度的膜组件，由于外观一样，因此很多人习惯称之为超滤膜，这不影响到本文实质问题的讨论。多年来超滤膜在污水处理得到越来越广泛的应用，但是其技术瓶颈限制了大规模推广。
4.2 流量衰减，平均每年下降15---20%，每3—4年需要更换膜组件，规模较小的污水厂问题不明显，但是每天数万吨，十万吨，数十万吨规模，则流量衰减问题用户难以接受。
4.3 运行管理复杂，运行中需要反洗，药剂清洗和离线清洗，需要加盖厂房，北方需要厂房保温供暖，这些都加大了投资和运行费用。
4.4 超滤膜可以保证出水品质，即使流量衰减，但是出水仍可以稳定达到1mg/L，
这本来是优点，但是用在污水处理达到5mg/L这个指标上，反而成了缺点，主要原因是：污水处理的原则是够用为好，达标即可，不是越高越好，因为受到运行费用的限制，既然是要求达到5mg/L，那就没有必要达到1mg/L，即使为了保险选择留有余地，达到4mg/L也足可以了，进一步提高指标会消耗更高能量和费用，但是膜过滤精度取决于过滤孔径规格大小，成品膜组件的孔径是固定的不能调整，因此用在这个工艺环节中，还是可以用，但是不理想。
五 、节能微滤技术提出
综合深床砂过滤与膜过滤的优缺点，研究成功节能微滤技术及成套装备系统。
上图是湖泊治理的过滤效果，下图是含油污水的过滤效果
1 采用了多微孔过滤材料。
2 解决了传统砂滤12项技术瓶颈
3 研究了独特的反冲洗技术与设备。
4 创新的过滤容器内部架构
5 创新的系统设计理念。
6 现有设备设施的技改与配套设备。
六 、节能微滤过滤材料
节能微滤选用颗粒状天然或烧结微孔滤料，根据被过滤液体和悬浮物性质而搭配不同材质，典型参数为：比重：1.2—1.5 g/cm³，容重：0.7—0.9 g/cm³，孔隙率：70—80%，比表面积：15--25㎡/g，抗压强度：5—6Mpa，抗剪强度：3—4Mpa，
改变了传统砂滤颗粒级配的装填方式，全部为均质滤料，根据过滤精度而决定滤层装填高度，一般滤床深度为2—3米。
七 、节能微滤截留原理
这是过滤截留原理示意图，左图表示超滤由固定孔径机械截留，截留的杂质在表面堆积，小于孔径的杂质会透过膜，液体的过滤路径只有0.1微米。过滤精度越高则孔径越小，但是推动力也越大，而节能微滤的过滤路径是超滤路径的数千倍，更多的截留杂质不仅仅是在表面，而是在滤层和微孔之中，深长的过滤路径弯弯曲曲，路径的宽度忽大忽小，同时由于对颗粒表面的改性处理，不同的改性表面能够对不同的杂质具有吸附作用，从而使得较小的杂质难以穿透滤层，初期截留的杂质进一步增加了滤料的表面积，从而可以截留更多更小的杂质，称之为以渣滤渣。
八 、节能微滤反冲洗
节能微滤运行中，杂质暂时滞留在滤床之中，所谓暂时滞留实际上是一种介稳状态，介于稳定和不稳定之间，达到介稳状态需要多种因素，包括流量，压力，流速，颗粒直径，空隙率，被截留杂质的形状，胶体类的厚度和粘度，液体的表面张力，液体温度，出水背压，滤料表面的改性方式和亲水性，等等，破坏其中的一种或多种条件，会使得本来可以截留的杂质穿过滤层而失去截留作用，利用这个现象，故意创造不稳定条件，这就是反冲洗原理。
实际设备的反冲洗采用压缩空气作为动力，通过过滤容器内部结构实现均匀反冲洗，无需设置反洗水池和反洗泵，可同比可降低80%水耗和80%反洗电耗。
九、节能微滤的设备形式
9.1 微滤组件
微滤组件产品借鉴了超模组件的概念，设计为直径1.2米高度6米的微滤罐，在实际应用中也可以向膜组件那样无限并列使用。由于可以露天安装使用，因此适合不同流量要求，适合场地有限又需要技改提标的场合，微滤组件不需要方方正正的场地，可以根据现场情况而任意组合摆放。
9.2 非标微滤罐
厂标微滤罐是直径3米高度6米的定型产品，这主要是考虑方便运输，非标最大直径可以做到6米，但是需要在现场制造。
9.3 滤池改造
一级A污水处理再提标，首先是挖掘现有设施的潜力，优化工艺参数，其次才是新增设备，节能微滤可以对现有的滤池进行技术改造，改造内容是：滤池内部结构改造，重置滤料承托层，安装反冲洗部件，更换合适的滤料，增加空压机系统，全套控制电器和软件系统。
十 节能微滤与一级A再提标
一级A提标达到地表四类水，其中悬浮物5mg/L，总磷0.3 mg/L，这需要在现有生化终端增加化学除磷和过滤工艺，对于已经采用超滤膜作为过滤设备的用户，已经体会到了超滤膜优缺点，节能微滤弥补了其不足之处，完全可以替代超滤膜工艺达到同样效果，不但如此，还可以调整出水指标，达到够用为好，同比降低运行费用，不再二次投资更换膜组件，最重要的是解决了流量衰减难题。
具体的实施方法可以是：采用微滤组件可以快速安装就位并通水运行，不需要建设厂房(北方需要保温)，可以由小到大逐步增加规模，开始与超滤膜并列运行对比，确认后暂停超滤系统作为备用而运行微滤组件，直至完全替代超滤组件。
对于采用砂滤池而希望技术改造的用户，我们可以先提供一套适度规模的微滤系统体会运行，规模可以等同于用户的滤池规格，如果确认，则停止一个滤池运行而技改，由于已经有同等规格微滤池在运行，因此不影响总出水量。
对于正在考虑提标的用户，尤其是大流量的污水厂，我们的建议是：引进各个工艺路线做对比运行测试，对经济技术指标进行全面评判再做决定。
小结：
