水处理过滤知识20121217

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1、水处理过滤知识,康志辉,目录,第一节 概述 第二节 滤料与承托层 第三节 虹吸滤池 第四节 D型滤池 第五节 多介质过滤器 第六节 节水,概述,第一节,第一节 概述,过滤 原水经过沉淀后，水中尚残留一些细微的悬浮杂质，需用过滤的方法除去,过滤就是以具有孔隙的粒状滤料层（如石英砂）截留水中杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。 水体颗粒物：泥土、淤泥微粒、微生物、胶体或沉淀的腐殖质、来自腐烂植物的天然有机物、絮凝过程中产生的铝盐和铁盐沉淀物等,第一节 概述,应用 给水处理 原水混凝沉淀/澄清过滤 废水处理 原水生物处理混凝沉淀过滤 过滤工艺,第一节 概述,第一节 概述,滤池分类 慢滤池 滤速慢 V0

2、.10.3 m/h 快滤池 条件：滤速大于10 m/h，必须先投加混凝剂 作用：去除浊度，浊度5度，同时可去除一部分细菌病毒 机理：表层细砂层粒径为0.5mm，孔隙尺寸为80um，但进入滤池的颗粒大部分小于30um，但仍能被去除。 不光是机械筛滤，还有接触粘附的作用。 分类：普通快滤池、虹吸滤池、无阀滤池、V型滤池,第一节 概述,迁移和粘附 范德华力、静电力、特殊化学吸附力,第一节 概述,过滤形式 滤速 滤速是指单位时间、单位过滤面积上的过滤水量，单位为m/h。 滤速：单层滤料： 1-10m/h 双层滤料：10-14m/h 三层滤料：18-20m/h 工作周期 从过滤开始到冲洗结束的一段时间称

3、为快滤池的工作周期。滤池的工作周期为1224h。,第一节 概述,过滤形式 恒速过滤 随着过滤进行，滤层孔隙率减少，水头损失增加，滤池内水位自动上升，自由进流，以保持过滤速度不变。 应用：虹吸滤池 变速过滤,第一节 概述,过滤形式 恒速过滤 变速过滤 如果过滤水头始终保持不变，滤速必然要降低。 多格滤池进水渠连通，各池水位相等，但由于各池截污量不同，滤速v不等。干净滤料滤速大。 整个系统平均滤速不变。 每个滤池滤速逐渐降低。 分隔数很多时，可以近似达到“等水头变速过滤”,滤料与承托层,第二节,第二节 滤料与承托层,滤料 具有足够的机械强度。 具有足够的稳定性。 能就地取材、价廉。 外形接近于球状

4、，表面比较粗糙而有棱角。 行业标准 CJ/T43-2005 水处理用滤料,第二节 滤料与承托层,滤料 种类 石英砂、无烟煤、矿石、聚苯乙烯发泡塑料 、纤维球滤料、彗星滤料,第二节 滤料与承托层,滤料,上图：无烟煤 右图：彗星滤料,第二节 滤料与承托层,滤料 滤料层规格 粒径：小，比表面积大，有利于矾花的吸附但易堵 厚度：矾花穿透深度保护厚度 穿透深度与粒径、滤速及水的混凝效果有关,第二节 滤料与承托层,滤料,第二节 滤料与承托层,滤料内杂质分布规律 反洗后由于水力筛分，粒径顺过滤方向由小变大。 滤料表层孔隙率较小。 杂质主要截留在滤料表层。 下部滤层截污能力未得到充分发挥 。,第二节 滤料与承

5、托层,双层滤料和多层滤料滤池中的混层现象 一种观点认为：煤-砂交界面上适度的混层，可避免交界面上积聚过多杂质而使水头损失增长较快，故适度混杂是有益的 另一种认为：煤-砂交界面上不应有混杂现象。因为煤层起截留大量杂质作用，砂层则起精过滤作用，而界面分层清晰，起始水头损失将较小。,第二节 滤料与承托层,承托层 作用： 防止滤料层从配水系统流失； 均匀布置反冲洗水。 粒径与级配,第二节 滤料与承托层,承托层 粒径与级配 为了防止反冲洗时承托层移动，美国对单层和双层滤料滤池也有采用“粗-细-粗”的砾石分层方式。 如果采用小阻力配水系统，承托层可以不设，或者适当铺设一些粗砂或细砾石，视配水系统的具体情况

6、而定。,第二节 滤料与承托层,冲洗要求 穿过滤层的水头损失增加到某一限值 滤液水质开始恶化或达到某固定上限值 达到过滤时间最大限值。 滤池冲洗 恢复过滤能力 水反冲 气水反冲 表面辅冲加高速水流反冲洗 冲洗强度 指单位面积滤层所通过的反冲洗流量，单位为L/s m2 冲洗强度大剪切力增大但摩擦减少,第二节 滤料与承托层,冲洗时间 膨胀率 设计水温按20计,水温每增减1,冲洗强度相应增减速1%； 由于全年水温、水质有所变化，应考虑有适当调整冲洗强度的可能； 选择冲洗强度应考虑所用混凝剂品种的因素；,第二节 滤料与承托层,配水系统 大阻力配水系统 中阻力配水系统 小阻力配水系统 配水系统的目的 均匀

7、分布反冲洗水 均匀收集过滤水 配水不均匀导致 滤池中砂层厚度分布不同； 过滤时，产生短流现象，使出水水质下降； 可能招致局部承托层发生移动，造成漏砂现象。,第二节 滤料与承托层,配水系统 大阻力配水系统 穿孔管上总的开孔率（孔口面积与滤池面积之比）很低，为0.200.28，在反冲洗时孔口流速56m/s,产生较大的水头损失，约为34m左右，孔口水头损失远高于配水系统中各孔口处沿程损失的差别，由此相对消除了滤池中各孔口位置不同对配水均匀性的影响，实现了配水均匀。大阻力配水系统滤池的反冲洗水由反冲洗水塔或反冲洗水泵提供。,第二节 滤料与承托层,配水系统 小阻力配水系统 开孔率一般在1.01.5，反冲

8、洗水头只需1m左右。 优点：不需设置反冲洗水塔或水泵，反冲洗水头小，动力费省，易于实现滤池自动化运行。 穿孔滤砖,第二节 滤料与承托层,滤池穿孔滤砖,虹吸滤池,第三节,第三节 虹吸滤池,虹吸滤池的构造及工作原理 滤池的进水和冲洗水的排除由虹吸管完成，所以叫虹吸滤池。虹吸管的运行用真空系统控制。 虹吸滤池过滤时，由于滤后水位永远高于滤层，保持正水头过滤，所以不会发生负水头现象。每个单元的滤池水位，由于通过滤层的水头损失不同而不同。 虹吸滤池因为低水头冲洗，因此要采用小阻力配水。,第三节 虹吸滤池,构造,第三节 虹吸滤池,特点 利用虹吸原理进水和排走洗砂水 小阻力配水系统不用冲洗水泵或水箱，可用滤

9、池本身的出水冲洗 变水头等速过滤 滤过水头高于滤层正水头过滤 易于自动化控制 池深，冲洗效果不够理想，单池面积不宜大 。 适用于中小水厂，造价低,第三节 虹吸滤池,构造,第三节 虹吸滤池,虹吸滤池工作原理（第一套、第二套） 经过澄清的水由进水槽流入滤池上部的配水槽。经虹吸管流入单元滤池的进水槽，再经过进水堰（调节单元滤池的进水量）和布水管流入滤池。水经过滤层和配水系统而流入清水槽，再经出水管流入出水井，通过控制堰流出滤池。 滤池在过滤过程中滤层的含污量不断增加，水头损失不断增长，要保持出水堰上的水位，即维持一定的滤速，则滤池内的水位应该不断地上升，才能克服滤层增长的水头损失。当滤池内水位上升到

10、预定的高度时，水头损失达到了最大允许值（一般采用1.52.0米），滤层就需要进行冲洗。 虹吸滤池在过滤时，由于滤后水位永远高于滤层，保持正水头过滤，所以不会发生负水头现象。每个单元滤池内的水位，由于通过滤层的水头损失不同而不同。 滤池的配水系统必须采用小阻力配水系统。因此可以利用滤池本身滤过水的水位（清水槽内水位）即可冲洗。,第三节 虹吸滤池,第三节 虹吸滤池,虹吸滤池冲洗 滤池冲洗时的情况：首先破坏进水虹吸管的真空，则配水槽的水不再进入滤池，滤池继续过滤。起初滤池内水位下降较快，但很快就无显著下降，此时就可以开始冲洗。利用真空系统抽出冲洗虹吸管中的空气，使它形成虹吸，并把滤池内的存水通过冲洗

11、虹吸管抽到池中心的下部，再由冲洗排水管排走。此时滤池内水位降低，当清水槽的水位与池内水位形成一定的水位差时，冲洗工作就正式开始了。冲洗水的流程与普通快滤池相似。当滤料冲洗干净后，破坏冲洗虹吸管的真空，冲洗立即停止，然后，再启动进水虹吸管，滤池又可以进行过滤。,第三节 虹吸滤池,第三节 虹吸滤池,水力自动冲洗 （第三套）,第三节 虹吸滤池,第三节 虹吸滤池,第三节 虹吸滤池,滤池泥团 滤池反冲洗不充分导致形成泥团。 滤料最表层附近较大的固体沉淀物会在冲洗过程中裂成数块，最终会因球体的不断增大而变成泥团。泥团由细砂、矾花和泥土黏结组成。较小较轻的泥团会浮在滤料表面，较大的会沉底，增加了滤池中其他地

12、方的滤速，影响滤出水水质和过滤周期。 表层泥团去除 低速反冲洗、用耙子分散开来、用高压水喷射。 翻换滤料，检查承托层有无混杂、配水系统堵塞,第三节 虹吸滤池,控制要点 反冲洗后的泥球。 反冲洗水配水的均匀性。 全滤池反冲洗水净化的一致性。 辅助冲洗装置的工作性能是否正常。 反冲洗后，滤料表面的平整程度。 在反冲洗过程中，滤料是否达到预期的冲洗效果及滤料的膨胀程度。 滤料的损失程度。,D型滤池,第四节,第四节 D型滤池,概述 D型滤池是由清华大学和德安公司共同开发研制的一种重力式高速自适应滤池，采用DA863（彗星式）纤维滤料，小阻力配水系统、高效的气水反冲洗技术、恒水位或变水位的过滤方式。,第

13、四节 D型滤池,工作原理 采用计量泵往原水管路中的静态管道混合器投加一定浓度的絮凝剂，经管道混合器混合后进入反应沉淀池进行絮凝反应沉淀（若没有预处理则为微絮凝反应），然后进入D型滤池内，被处理水在滤池内经DA863滤料时被截留，清水由滤池底部出水管流出，流往清水池或其它管路。当滤床纳污量达饱和时，出水水质将不合格，此时需反冲洗。通过反冲洗风机和反冲洗水泵等装置对滤料进行清洗，反冲洗污水通过排污管排入指定地点。,第四节 D型滤池,D型滤池过滤示意图,第四节 D型滤池,D型滤池反冲洗示意图,第四节 D型滤池,D型滤池反冲洗示意图,第四节 D型滤池,过滤过程 反冲洗过程 单独气冲：35分钟 气水混冲

14、：810分钟 漂洗过程：35分钟,预处理后的水,D型滤池,水封池,清水池,罗茨鼓风机,D型滤池,反冲洗排污渠,反冲洗水泵,D型滤池,反冲洗排污渠,罗茨鼓风机,D型滤池,反冲洗排污渠,罗茨鼓风机,多介质过滤器,第五节,第五节 多介质过滤器,用途 水中含有的悬浮物、凝聚的片状物及用沉淀等方法不能除去的粘结胶质颗粒，可将水通过多介质过滤器内所装的滤层，使出水达到要求，以免后面处理步骤中所用的膜及交换树脂受污染。 压力滤池,第五节 多介质过滤器,构造,第五节 多介质过滤器,直径3200mm 滤料 无烟煤 0.95g/cm3、1.22.5mm、400mm 石英砂 1.95g/cm3、0.51.2mm、8

15、00mm 配水方式 穹形多孔板 反洗膨胀高度 600mm,第五节 多介质过滤器,图：多介质过滤器穹形布水器,第五节 多介质过滤器,图：多介质过滤器布水器,右图：水帽配水 下图：水帽,第五节 多介质过滤器,过滤器冲洗 反冲洗开始时，承托层非快速而均匀地在滤床中移动，在上向冲洗水作用下需要一段时间在膨胀空间中平衡。如果反冲洗水开启太快，就会把砂滤层推到承托层以上，并在砂滤层与承托层间形成中空空间，然后砂滤层会在一个或多个地方缺口，最后使滤层呈沸腾状并扰动承托层。以至于不得不经常更换承托层。因此，打开冲洗阀门要缓慢，从开始到完全开启阀门应至少为30s或更长。最严重的错误操作是当过滤器中的水排干时还很

16、快开启冲洗水阀，结果会扰动整个承托层。,第五节 多介质过滤器,过滤器冲洗,第五节 多介质过滤器,过滤器冲洗,第五节 多介质过滤器,滤料板结 截留在滤层上表层的污物，如果在一定周期内，不能有效地去除，在随后的反洗过程中，如果反洗空气的分布不均匀会导致膨胀高度不均匀，随着反洗空气的搓动，搓动量小的地方，滤料表面的油污等杂质不能有效去除，在投入下一正常滤水周期后，局部负荷增大，杂质会从表面沉入内部，球团逐渐增大，并同时向过滤器的填充深度内延伸，直至整个过滤器失效。 备注：实际运行中，反洗空气不均匀的现象经常出现，主要是底部布气管道的穿孔、局部滤帽的堵塞或损坏或是栅管间距的变形等原因引起。,第五节 多介质过滤器,控制要点 随者上层滤料表面积累的杂质越来越多，滤料过水面积逐渐减小，从而滤层过水量减小，压力减下，进、出水压差变大。 进、出水压差变大，水面剪切力增大，水力会将滤料上层一部分杂质往下带，导致出水水质变差，显示为SDI增加、浊度增加。 空气擦洗主要作用是通过空气剪切力让滤料