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快砂滤反冲洗对滤层的影响

发布日期:2011-05-06  浏览次数:750

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文章摘要:  过滤是饮水卫生处理中一项不可缺少的净化措施,根据原水的水质、处理的设备、滤材的性能以及对处理水质的要求等不同,水的过

  过滤是饮水卫生处理中一项不可缺少的净化措施,根据原水的水质、处理的设备、滤材的性能以及对处理水质的要求等不同,水的过滤处理方法也各有不同,按过滤的速度可分为慢砂滤和快砂滤两大类。慢砂滤由于存在出水率低,占地面积大,刮砂时劳动强度大等缺点,在供水量较大的水厂中已经逐渐被快砂滤所取代。快砂滤的形式很多,但过滤的原理基本相同。下面主要就快砂滤在反冲洗过程中对滤池滤层的影响及对策作简要的探讨。

  快砂滤必须具备两个基本条件,一个是原水要经过混凝沉淀,使进入滤池原水的悬浮颗粒处于凝聚状态,而且浑浊度不应大于20度。另一个是必须具备反冲洗设备,因为快砂滤速度快,砂表层容易被污泥所堵塞,1-2天就要清洗一次。像慢砂滤那样刮砂清洗很不经济适用,因而采取用清水由滤池底部向上流动把砂子冲起来,从而把砂上的污泥洗掉,泥水从顶部溢出排走。这种去污除泥的方法叫做反冲洗。

  原水在混凝池经过混凝、沉淀或澄清后的水中杂质颗粒尺寸多在2-30微米之间,而滤料间的孔隙尺寸将近80微米。对于这样微小的颗粒能被滤料层截留下来的问题还不十分清楚,看法主要有:①机械筛滤作用。把有孔隙的砂层看做是一个大"筛子",当水流通过砂层时,比孔隙大的杂质颗粒首先被截留在孔隙中,于是孔隙变小了,因此较小颗粒也能被截留下来。根据这种看法,杂质颗粒只能被截留在砂层表面,而实际上,砂层里面同样积存污泥。对此,机械隔滤作用难以作出解释。②接触凝聚作用。过滤时水中杂质随水流移动,多次和滤料接触。经过混凝沉淀的水中所含杂质颗粒的电性斥力已经大为减小,杂质颗粒随水流入滤料层后,要经过弯弯曲曲的孔道,杂质颗粒和滤料的接触机会很多,杂质颗粒接触到滤料时,在分子引力的作用下粘附在滤料表面,水就逐渐变清。因此,过滤可以看做是在滤料表面进行的凝聚过程。由于它以滤料颗粒作为接触介质,所以叫做"接触凝聚",滤料的这种作用称"接触凝聚作用"。

  水中杂质碰到滤料,发生接触凝聚,于是杂质粘附在滤料上。另一方面,水流的冲刷又使粘附的杂质从滤料表面剥落下来。当粘附力大于水流的冲刷力时,杂质就被粘附,反之,杂质就脱落,继续随水流移动。

过滤开始时,杂质先碰到表层滤料,由于滤层尚未粘附任何杂质,比较干净,孔隙较大,孔隙内的流速较小,于是粘附力占优势,大部分杂质被表层滤料截留。没有被粘附或粘附不牢的少量杂质继续随水流下移,逐渐被下层滤料截留,如此层层截留,滤池就将水澄清了。随着过滤时间的增加,表层滤料截留的杂质不断增多,孔隙越来越小,一方面孔隙流速加大,另一方面,粘附杂质的滤料表面面积也减小了。这时,杂质从滤料表面上脱落的现象开始占上风,表层滤料的净水作用逐渐减小,没有截留住的杂质将越来越多地被下层滤料所截留,下层滤料渐次发挥净水作用。这样,杂质不断向下推移,逐层截留,达到净水的目的。

  供快砂滤使用的砂粒有效粒径为0.35-10mm之间,标准有效粒径为0.5mm,均匀系数不大于1.5,砂厚约70cm。承托层自上而下,由2-32mm大小的砾石组成。2-4mm者厚10cm,4-8mm者厚10cm,8-16mm者厚10cm,16-32mm者厚15cm。快砂滤的流速一般可达5-40m/h。

  当滤池的水头损失达到预定的极限时(一般2.5-0.3m),或者是滤出水的浑浊度超过规定值时,即需要进行反冲洗。每平方米滤池所用的反冲洗流量称为冲洗强度。一般情况下,冲洗强高为12-15L/sm2(43-54m/h),膨胀率约为40%-50%,反冲洗的水量约占过滤水的1%-3%左右。

反冲洗给过滤带来新的矛盾。因为在自下而上流动的反冲洗过程中,砂粒大小的排列是顺着水流的方向从大到小,当冲洗完毕后,砂粒下落,砂层也出现同样的现象。即最细的砂粒在最上面,最粗的砂在最下面,这叫做水力筛分。水力筛分的结果使砂粒间的孔隙从下到上逐渐减少,表层砂粒间的孔隙是整个滤层中最小的。但在过滤中这部分砂粒所吸附的悬浮絮凝物最多,从而使水流阻力增长很快,过滤不得不提早停止。这样一来,砂层下面砂粒的表面不能继续发挥吸附作用,这也是快砂滤要经常进行反冲洗的原因。反冲洗也成了快砂滤不可少的组成部分。

  反冲洗不干净,可能发生许多不利的影响,主要的是:①滤层表面的砂粒可与余留粘性悬浮物结成膜块。膜块受到不均匀的压力而破裂,产生缝隙,那就可使水中悬浮物泄漏下来,使过滤水质变差。②部分带有悬浮物的滤材结成小团,这些小团如不及时清除,就会逐渐增大,并在反冲洗过程中沉入滤层内部,成为一个很大的泥球。泥球使冲洗水分配不均,加上原水不能正常过滤,又会使该部分滤材中积累更多的悬浮物,产生新的泥球。

  为了提高反冲洗效果,可采用以下两种措施:①在滤层上部设置一套喷嘴,用4个大气压力的水,在反冲洗时进行表面冲洗,可使吸附在砂粒上的悬浮物更易于脱落。②在滤层下添置一套压缩空气管系统。

 
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