“彗星式纖維濾料”高速濾池工藝設計

“彗星式纖維濾料”高速濾池工藝設計摘要：簡述了“彗星式纖維維濾料”的性能，介介紹了采用“彗星”式纖維濾料料濾池的工藝藝設計。并結結合濾床特點點，探討了該該新型濾池的的運行效能。表表明“彗星”式纖維濾料料濾池實現(xiàn)高高速過濾，效效能優(yōu)異的特特點。關鍵字字：彗星式纖纖維濾料過濾速度氣水反沖洗洗當今水處理技術術中，大流量量水體的懸浮浮顆粒分離工工藝是制約水水處理工程實實際運行的一一個難題。評評價過濾器是是否處于高效效狀態(tài)，濾料料的自適應性性是關鍵，即即過濾時濾料料構成的濾層層具有空隙率率從上到下逐逐漸變小的“理想濾層”的特點，反反沖洗后濾料料充分清潔，并并且“理想濾層”的特點不被被改變?？鞛V池的過濾介介質是粒狀材材料，這幾乎乎是一個固定定概念?？鞛V濾池借粒狀材材料的表面積積附著懸浮固固體，借顆粒粒間的孔隙來來貯存所截留留的懸浮固體體。因此粒狀狀濾料所具有有的比表面積積和孔隙度大大小也就反映映了快濾池所所具有的去除除懸浮固體的的極限能力。這這個極限能力力可以估計如如下：1m3濾料約含有450l的孔隙，為為了讓水流能能繼續(xù)通過濾濾層，假定可可供貯存懸浮浮固體的孔隙隙平均值只有有110l，即25%的孔隙絕對對值。按附著著絮體所含干干物質濃度為為10~600g/l計，得出1m3濾料所能截截留的干物質質量大致在1100gg~66000g的范圍內。過過濾速度、過過濾工作周期期和所去除的的懸浮固體濃濃度三者的乘乘積必然處在在這個范圍內內。因此，要要突破上述快快濾池的截留留懸浮固體的的能力，必然然用粒狀顆粒粒以外的材料料作為過濾介介質。清華大學研制成成功的“彗星式纖維維濾料”，形象地說說即為——顆粒狀的濾濾料象彗星一一樣拖著長長長的“尾巴”——纖維，將纖纖維濾料截污污性能好的特特征與顆粒濾濾料反沖洗效效果好的特征征相結合，形形成一種全新新的過濾材料料。顆粒過濾材料的的重要特征是是可以方便地地在濾池內完完成清洗，但但是采用纖維維材料作為過過濾材料的一一個出發(fā)點是是其比其他實實體顆粒材料料具有大得多多的比表面積積和空隙率，其其孔隙度高達達90%~995%，對比之下下，粒徑1mm石英砂濾層層孔隙度為45%，由此推斷斷，由纖維材材料構成的濾濾床具有比常常規(guī)顆粒過濾濾材料大得多多的納污量。納納污量為單位位體積濾床每每周期截留的的懸浮顆粒物物的質量，納納污量的提高高對濾池效率率的提高具有有決定性的意意義。這也是是在保證濾后后水質合乎要要求及合適過過濾周期的前前提之下，應應用“彗星”式纖維濾料料的濾池可以以比常規(guī)砂濾濾料濾池濾速速高4~5倍的高濾速速運行。該過濾材料的特特點是其一端端為松散的纖纖維絲束，又又稱“彗尾”，另一端纖纖維絲束固定定在密度較大大的“彗核”內。過濾時時，密度較大大的“彗核”起到了對纖纖維絲束的壓壓密作用，同同時，又由于于“彗核”的尺寸較小小，對過濾斷斷面空隙率分分布的均勻性性影響不大，從從而提高了濾濾床的截污能能力。氣水同同時反沖洗時時，由于“彗核”和“彗尾”纖維絲束的的密度差，“彗尾”纖維絲束隨隨反沖洗水流流散開并擺動動，產(chǎn)生較強強的甩曳力，過過濾材料之間間的相互碰撞撞也加劇了纖纖維在水中所所受到的機械械作用力，過過濾材料的不不規(guī)則形狀使使過濾材料在在反沖洗水流流作用下產(chǎn)生生旋轉，強化化了纖維在水水中所受到的的機械作用力力，上述幾種種力的共同作作用結果使附附著在纖維表表面的固體雜雜質顆粒很容容易脫落，從從而提高了過過濾材料的洗洗凈度。彗星式纖維過濾濾材料構成的的過濾層其空空隙率沿濾層層高度呈梯度度分布，下部部過濾材料壓壓實程度高，空空隙率相對較較小，易于保保證過濾精度度。整個濾層層空隙率由下下而上逐漸增增大，這種濾濾層空隙率的的分布特性有有利于實現(xiàn)高高速和高精度度過濾。彗星式纖維過濾濾材料的規(guī)格格尺寸經(jīng)實驗驗研究確定，其其合適的尺寸寸為：φ2.2×00.4×(335~40))(彗核直徑×絲束直徑×彗尾長度）。下面以1500000m3/d規(guī)模的“彗星”式纖維濾料料濾池的設計計為例，進一一步論述其特特性。（一）設計基礎礎資料：①設計規(guī)模：11500000m3/d；②采用“彗星”式纖維濾料料；③設計濾速≤30m/h；④恒水位過濾濾；⑤采用氣水反反沖洗，采用用長柄濾頭配配水配氣系統(tǒng)統(tǒng)。設計參數(shù)如下表表：過濾階段設計濾速≤300m/h；恒水位過過濾；沖洗前前水頭損失≥2.5m；“彗星”式纖維維濾層800mm；過濾周期16~244h；濾后水濁濁度≯1NTU反沖洗階段反沖洗強度反沖洗歷時(min)空氣沖洗強度(L/s.m22)水沖洗強度(L/s.m22)表面掃洗水強度度(L/s.m22)空氣沖洗30

22氣水同時沖洗306215水沖洗

623（二）設計計算算：濾池共分4格，每每格過濾水量量Q=375500m33/d，擬根據(jù)標標準濾板的尺尺寸及安裝間間隙進行組合合排列，根據(jù)據(jù)濾速要求，確確定單格濾池池過濾面積為為63m2，設計濾速24.8m/h。⑴進水系統(tǒng)進水系統(tǒng)由進水水閥、進水堰堰、V型槽組成。每每格濾池設1個DN600電動（氣動動）進水閥，進進水閥在反沖沖洗開始時部部分關閉，減減少進水量，此此時的濾池進進水量即為濾濾池的表面掃掃洗水量。表表面掃洗水強強度按2.0l//s.m2考慮，則表表面掃洗水流流量126l//s，即進水閥閥部分關閉后后減少75%的水量量。進水堰可可平衡各濾池池的進水量。V型槽可使待待濾水均勻進進入濾池，其其底部的均布布小孔可均勻勻分配表面掃掃洗水。⑵過濾系統(tǒng)過濾系統(tǒng)由濾層層、濾板濾頭頭、清水槽、清清水管、濾后后水溢流水箱箱組成。濾層采用“彗星星”式纖維濾料料，厚度0.8m；濾板采用鋼筋混混凝土濾板，也也可考慮采用用其它材質。濾濾板的制作安安裝要求較高高，不能以一一般的土建梁梁板要求，而而應以設備及及化工裝置要要求進行。濾濾板用螺栓固固定在托梁上上，濾板間的的接縫材料具具有很好的粘粘接強度和延延展性，不漏漏氣、不漏水水、無有害物物質滲出。濾濾頭采用特制制長柄濾頭，安安裝固定在濾濾板上，其配配水孔和配氣氣孔的開孔面面積與普通長長柄濾頭不同同，能達到小小阻力配水和和大阻力配氣氣功能，配水水配氣均勻。濾后水經(jīng)濾后水水DN600出水閥進入入濾后水溢流流水箱，濾后后水溢流水箱箱的溢流出水水堰的標高根根據(jù)濾池內允允許的最大水水頭損失確定定。⑶反沖洗系統(tǒng)采用長柄濾頭配配水配氣系統(tǒng)統(tǒng)和表面掃洗洗。因“彗星”式纖維濾料料比重低須設設置不銹鋼攔攔截網(wǎng)板防止止濾料損失。配配水配氣系統(tǒng)統(tǒng)由進氣管、進進水管、氣水水分配槽、配配氣配水室、布布氣孔、長柄柄濾頭組成；；表面掃洗則則是在V型槽底部的的均布小孔，均均勻分配表面面掃洗水，孔孔中心線與排排污渠堰頂齊齊平。反沖洗按先單獨獨氣沖洗，再再氣水同時沖沖洗，最后單單獨水沖漂洗洗的步驟進行行。氣水反沖沖洗的均勻性性非常重要，也也要濾池設計計的關鍵所在在。具體措施施有如下幾點點：①設置氣水分配配槽，按進水水進氣端高度度大尾端高度度小布置，槽槽側底部開配配水孔，槽側側上部開配氣氣孔，開孔面面積及間距按按一定的水頭頭損失計算確確定，從而使使氣、水較均均勻地進入濾濾板下的配氣氣配水室。②濾板底部托梁梁處設氣壓均均衡槽，平衡衡托梁兩側的的氣墊層。③選擇合適開孔孔率的長柄濾濾頭，使濾池池內各點的氣氣壓氣量及水水壓水量均一一致。④濾板嚴格制作作安裝，水平平誤差不大于于±2mm。⑤表面掃洗孔及及配氣孔的標標高安裝亦須須嚴格控制。⑷排污系統(tǒng)排污系統(tǒng)由排污污堰、排污渠渠、排污閥、放放空閥、事故故溢流堰組成成。排污系統(tǒng)最關鍵鍵的是排污堰堰。施工完成成后，排污堰堰堰頂標高各各處須一致，否否則因過水量量不一致而影影響反沖洗水水的均勻性。反沖洗伊始，受受濾層底部上上升水流及反反沖洗空氣的的頂托，整個個濾層向上懸懸浮直至濾料料攔截網(wǎng)，空空氣逸出長柄柄濾頭的濾帽帽，以連續(xù)氣氣泡及氣團的的形式迅速上上升，并且體體積不斷擴大大，接觸至已已懸浮在上部部的濾層后，在在懸浮的濾層層中穿行，彗彗星式纖維濾濾料受到強烈烈擾動，激烈烈相互碰撞，在在反沖洗氣流流及水流作用用下產(chǎn)生旋轉轉及位移，將將附著在彗星星式纖維濾料料的污泥擦洗洗脫落，猶如如洗衣服時的的搓擦；在氣氣水同時反沖沖洗階段，彗彗星式纖維濾濾料受到更加加強烈的擾動動，濾料相互互碰撞旋轉及及位移更加劇劇烈，還產(chǎn)生生上下循環(huán)的的運動，同時時脫落污泥上上浮排出濾料料層；在水反反沖洗階段，主主要目的是將將濾層中的空空氣及污泥排排除，利于迅迅速進入新的的過濾周期。反沖洗結束新的的過濾周期開開始時，反沖沖洗時懸浮在在上部的濾層層整體以一定定的速度下降降，接觸至濾濾板后濾層下下部逐漸壓實實，穩(wěn)定后，彗彗星式纖維過過濾材料構成成的過濾層其其空隙率沿濾濾層高度呈梯梯度分布，下下部過濾材料料壓實程度高高，空隙率相相對較小，易易于保證過濾濾精度。整個個濾層空隙率率由下而上逐逐漸增大，這這種濾層空隙隙率的分布特特性有利于實實現(xiàn)高速和高高精度過濾。新新的過濾周期期開始時，由由于彗星式纖纖維過濾材料料構成的過濾濾層尚較松散散，濾層空隙隙率過大，此此時過濾精度度差，一般宜宜將初濾水排排泄。（三）工程投資資比較一座1500000m3/d規(guī)模的砂濾濾料濾池，過過濾面積821m2，濾速7.6m//h，分8格，工程總總投資額約900萬元，而15