常規(guī)水處理設(shè)備的過(guò)濾過(guò)程

1、常規(guī)水處理設(shè)備的過(guò)濾過(guò)程在常規(guī)水處理過(guò)程中，過(guò)濾一般是指以石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過(guò)程。濾池通常置于沉淀池或澄清池之后。進(jìn)水濁度一般在10度以下。濾出水濁度必須達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)原水濁度較低(般在100度以下)，且水質(zhì)較好時(shí)，也可采用原水直接過(guò)濾。過(guò)濾的功效，不僅在于進(jìn)一步降低水的濁度，而且水中有機(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等將隨水的濁度降低而被部分去除。至于殘留于濾后水中的細(xì)菌、病毒等在失去渾濁物的保護(hù)或依附時(shí)，在濾后消毒過(guò)程中也將容易被殺滅，這就為濾后消毒創(chuàng)造了良好條件。在飲用水的凈化工藝中，有時(shí)沉淀池或澄清池可省略，但過(guò)濾是不可缺少的，它是保證飲用水衛(wèi)生安全的重要

2、措施。濾池有多種形式。以石英砂作為濾料的普通快濾池使用歷史最久。在此基礎(chǔ)上，人們從不同的工藝角度發(fā)展了其它型式快濾池。為充分發(fā)揮濾料層截留雜質(zhì)能力，出現(xiàn)廠濾料粒徑循水流方向減小或不變的過(guò)濾層，例如，雙層、多層及均質(zhì)濾料濾地，上向流和雙向流濾池等。為了減少濾池閥門，出現(xiàn)了虹吸濾池、無(wú)閥濾池、移動(dòng)沖洗罩濾池以及其它水力自動(dòng)沖洗濾池等。在沖洗方式上，有單純水沖洗和氣水反沖洗兩種。各種形式濾池，過(guò)濾原理基本一樣，基本工作過(guò)程也相同，即過(guò)濾和沖洗交錯(cuò)進(jìn)行。茲以普通快濾池為例，介紹快濾池工作過(guò)程。過(guò)濾 過(guò)濾時(shí)，開啟進(jìn)水支管2與清水支管3的閥門。關(guān)閉沖洗水支管4閥門與排水閥5。渾水就經(jīng)進(jìn)水總管1、支管2從渾

3、水渠6進(jìn)入濾池。經(jīng)過(guò)濾料層7、承托層8后， 由配水系統(tǒng)的配水支管9匯集起來(lái)再經(jīng)配水系統(tǒng)干管渠10、清水支管、清水總管12流往清水池。渾水流經(jīng)濾料層時(shí)，水中雜質(zhì)即被截留。隨著濾層中雜質(zhì)截留量的逐漸增加，濾料層中水頭損失也相應(yīng)增加。一般當(dāng)水頭損失增至一定程度以致濾池產(chǎn)水量減少，或由于濾過(guò)水質(zhì)不符合要求時(shí)，濾池便須停止過(guò)濾進(jìn)行沖洗。沖洗 沖洗時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水支管2與清水支管3閥門。開啟排水閥5與沖洗水支管4閥門。沖洗水即由沖洗水總管11、支管4，經(jīng)配水系統(tǒng)的干管、支管及支管上的許多孔眼流出，由下而上穿過(guò)承托層及濾料層，均勻地分布于整個(gè)濾池平面上。濾料層在由下而上均勻分布的水流中處于懸浮狀態(tài)，濾料得到清洗

4、。沖洗廢水流入沖洗排水槽13，再經(jīng)渾水渠6、排水管和廢水渠14進(jìn)入下水道。沖洗一直進(jìn)行到濾料基本洗干凈為止。沖洗結(jié)束后，過(guò)濾重新開始。從過(guò)濾開始到?jīng)_洗結(jié)束的一段時(shí)間稱為快濾池工作周期。從過(guò)濾開始至過(guò)濾結(jié)束稱為過(guò)濾周期?？鞛V池的產(chǎn)水量決定于濾速(以m/h計(jì))。濾速相當(dāng)于濾池負(fù)荷。濾池負(fù)荷以單位時(shí)間，單位過(guò)濾面積上的過(guò)濾水量計(jì)，單位為m3/(m2h)。按沒計(jì)規(guī)范，單層砂濾池的濾速約810m/h，雙層濾料濾速約1014m/h，多層濾料濾速一般可用1820m/h。工作周期也直接影響濾池產(chǎn)水量。因?yàn)楣ぷ髦芷陂L(zhǎng)短涉及濾池實(shí)際工作時(shí)間和沖洗水量的消耗。周期過(guò)短，濾池日產(chǎn)水量減少。一般，工作周期為1224h。

5、4.2過(guò)濾理論4.2.1過(guò)濾機(jī)理首先以單層砂濾池為例，其濾料粒徑通常為0.5mm至1.2mm，濾層厚度一般為70cm。經(jīng)反沖洗水力分選后，濾料粒徑自上而下大致按由細(xì)到粗依次排列，稱濾料的水力分級(jí)，濾層中孔隙尺寸也因此由上而下逐漸增大。設(shè)表層細(xì)砂粒徑為0.5mm，以球體計(jì)，濾料顆粒之間的孔隙尺寸約80m。但是，進(jìn)入濾池的懸浮物顆粒尺寸大部分小于30m，仍然能被濾層截留下來(lái)，而且在濾層深處(孔隙大于80m)也會(huì)被截留，說(shuō)明過(guò)濾顯然不是機(jī)械篩濾作用的結(jié)果。經(jīng)過(guò)眾多研究者的研究，認(rèn)為過(guò)濾主要是懸浮顆粒與濾料顆粒之間粘附作用的結(jié)果。水流中的懸浮顆粒能夠粘附于濾料顆粒表面上，涉及兩個(gè)問(wèn)題。首先，被水流挾帶

6、的顆粒如何與濾料顆粒表面接近或接觸，這就涉及顆粒脫離水流流線而向?yàn)V料顆粒表面靠近的遷移機(jī)理;第二，當(dāng)顆粒與濾粒表面接觸或接近時(shí)，依靠哪些力的作用使得他們粘附于濾粒表面上。這就涉及粘附機(jī)理。(1)顆粒遷移在過(guò)濾過(guò)程中，濾層孔隙中的水流一般屬層流狀態(tài)。被水流挾帶的顆粒將隨著水流流線運(yùn)動(dòng)。它之所以會(huì)脫離流線而與濾粒表面接近，完全是一種物理-力學(xué)作用。一般認(rèn)為由以下幾種作用引起：攔截、沉淀、慣性、擴(kuò)散和水動(dòng)力作用等。顆粒尺寸較大時(shí)，處于流線中的顆粒會(huì)直接碰到濾料表面產(chǎn)生攔截作用;顆粒沉速較大時(shí)會(huì)在重力作用下脫離流線，產(chǎn)生沉淀作用;顆粒具有較大慣性時(shí)也可以脫離流線與濾料表面接觸(慣性作用);顆粒較小、布

7、朗運(yùn)動(dòng)較劇烈時(shí)會(huì)擴(kuò)散至濾粒表面(擴(kuò)散作用);在濾粒表面附近存在速度梯度，非球體顆粒由于在速度梯度作用下，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)而脫離流線與顆粒表面接觸(水動(dòng)力作用)。對(duì)于上述遷移機(jī)理，目前只能定性描述，其相對(duì)作用大小尚無(wú)法定量估算。雖然也有某些數(shù)學(xué)模式，但還不能解決實(shí)際問(wèn)題?？赡軒追N機(jī)理同時(shí)存在，也可能只有其中某些機(jī)理起作用。例如，進(jìn)入濾池的凝聚顆粒尺寸一般較大，擴(kuò)散作用幾乎無(wú)足輕重。這些遷移機(jī)理所受影響因素較復(fù)雜，如濾料尺寸、形狀、濾速、水溫、水中顆粒尺寸、形狀和密度等。(2)顆粒粘附粘附作用是一種物理化學(xué)作用。當(dāng)水中雜質(zhì)顆粒遷移到濾料表面上時(shí)，則在范德華引力和靜電相互作用下，以及某些化學(xué)鍵和某些特殊的

8、化學(xué)吸附力下，被粘附于濾料顆粒表面上，或者粘附在濾粒表面上原先粘附的顆粒上。此外，絮凝顆粒的架橋作用也會(huì)存在。粘附過(guò)程與澄清池中的泥渣所起的粘附作用基本類似，不同的是濾料的固定介質(zhì)，排列緊密，效果更好。因此，粘附作用主要決定于濾料和水中顆粒的表面物理化學(xué)性質(zhì)。未經(jīng)脫稱的懸浮物顆粒，過(guò)濾效果很差，這就是證明。不過(guò)，在過(guò)濾過(guò)程中，特別是過(guò)濾后期，當(dāng)濾層中孔隙尺寸逐漸減小時(shí)，表層濾料的篩濾作用也不能完全排除，但這種現(xiàn)象并不希望發(fā)生。(3)直接過(guò)濾原水不經(jīng)沉淀而直接進(jìn)入濾池過(guò)濾稱“直接過(guò)濾”。直接過(guò)濾充分體現(xiàn)了濾層中特別是深層濾料中的接觸絮凝的作用。直接過(guò)濾有兩種方式：1)原水經(jīng)加藥后直接進(jìn)入濾池過(guò)濾

9、，濾前不設(shè)任何絮凝設(shè)備。這種過(guò)濾方式一般稱“接觸過(guò)濾”。2)濾池前設(shè)一簡(jiǎn)易微絮凝池，原水加藥混合后先經(jīng)微絮凝池，形成粒徑相近的微絮粒后(粒徑大致在4060m左右)即刻進(jìn)入濾池過(guò)濾。這種過(guò)濾方式稱“微絮凝過(guò)濾”。上棕兩種過(guò)濾方式，過(guò)濾機(jī)理基本相同，即通過(guò)脫稱顆?；蛭⑿趿Ｅc濾料的充分碰撞接觸和粘附，被濾層截留下來(lái)，濾料也是接觸凝聚介質(zhì)。不過(guò)前者往往因投藥點(diǎn)和混合條件不同而不易控制進(jìn)入濾層的微絮粒尺寸，后者可加以控制。之所以稱“微絮凝池”，系指絮凝條件和要求不同于一般絮凝池。前者要求形成的絮凝體尺寸較小，便于深入濾層深處以提高濾層含污能力;后者要求絮凝體尺寸愈大愈好，以后果于在沉淀池內(nèi)下沉。故微絮凝

10、時(shí)間一般較短，通常在幾分鐘之內(nèi)。采用直接過(guò)濾工藝必須注意以下幾點(diǎn)：1)原水瀑度和色度較低且水質(zhì)變化較小。一般要求常年原水濁度低于50度。若對(duì)原水水質(zhì)變化及今后發(fā)展趨勢(shì)無(wú)充分把握，不應(yīng)輕易采用直接過(guò)濾方案。2)通常采用雙層、三層或均質(zhì)濾料。濾料粒徑和厚度適當(dāng)增大，否則濾層表面孔隙易被堵塞。3)原水進(jìn)入濾池前，無(wú)論是接觸過(guò)濾或微絮凝過(guò)濾，均不應(yīng)形成大的絮凝體以免很快堵塞濾層表面孔隙。為提高微絮粒強(qiáng)度和粘附力，有時(shí)需投加高分子助凝劑(如活化硅酸及聚丙烯酰胺等)以發(fā)揮高分子在濾層中吸附架橋作用，使粘附在濾料上的雜質(zhì)不易脫落而穿透濾層。助凝劑應(yīng)投加在混凝劑投加點(diǎn)之后，濾池進(jìn)口附近。4)濾速應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)決定。濁度偏高時(shí)應(yīng)采用較