水处理新工艺——重力式三阀自动滤池过滤法
摘要：为克服传统自来水厂重力式无阀过滤池存在的缺点。本文就此提出运用重力式三阀自动滤池进行过滤的方法,简述了其运行的优点，供各大自来水厂或工企业采纳。
关键词：滤料；吸附；三阀；改进
在现代给水处理中,一个重要工艺是过滤,而当今大多数城镇的自来水厂的过滤构筑物是重力式无阀过滤池。重力式无阀过滤池的运行能自动进行,但在滤池进行反冲洗的时候,滤池仍然在不断停的进水,并通过虹吸管直接排走,造成水量损失。尽管多数自来水厂采用了滤水回收或在进行反冲洗时止进水等措施,但仍然会造成不可忽略的经济损失。
1 颗粒滤料过滤原理
过滤就是原水通过多孔材料滤层去除水中悬浮物的过程。过滤可分为普通过滤和精密过滤。普通过滤采用快滤池,内装粒状滤料。精密过滤采用成型滤材或助剂过滤,也可采用粒状滤料。过滤地面水必须在原水中加混凝剂后才能有效的去初水中的浊度。
快滤池去初浊度不是靠筛除而是靠接触凝聚作用。所谓接触凝聚经混凝后,胶体颗粒的双电层被压缩,颗粒被吸附在滤料表面上。原水加入混凝剂后,生成胶体和溶于水的电解质,压缩天然水中胶体的双电层,降低ζ电位,因而颗粒间易于絮凝。天然水中的胶体和混凝剂生成的胶体间也有电荷的中和作用。这些颗粒流过滤层时,因过滤时砂粒孔隙内的水流都是层流状,层流的速度梯度使颗粒旋转,易于流向滤料表面,从而被吸附在滤料上。天然水中黏土和高分子有机物颗粒带负电,难于被带负电的滤料吸附,加混凝剂后压缩双电层作用就为加强颗粒间的范德华力创造了条件。而混凝剂生成的带正电的氢氧化铝或氢氧化铁胶体,则易于被带负电的滤料以及滤料上的黏土所吸附。
成型滤材的精密过滤,主要是利用滤材的孔隙进行不同精度的机械过滤。
2 重力式三阀自动滤池
重力式三阀自动滤池是应用水力学原理设计的一种等流速快滤池,简称三阀滤池。它是在重力式无阀滤池的基础上诞生出来的一种新型滤池。它的整个运行、反洗、擦洗等工艺过程均能自动进行,运行管理方便,由于该滤池增加了空气擦洗装置,改善了滤层积泥抱球不易彻底清洗的缺点,提高了清洗效果;同时由于滤池水室底部出水管上增加了放水阀,因此除正常放水操作外,当初期出水浊度不能满足要求时,放水阀也兼作正洗排水阀,以排除初期浊度较高的出水,从而改善了出水水质。出水浊度一般可保证在1～2J T U。
三阀滤池简图如图1所示。
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| 图1 |
3 三阀滤池的运行
3.1 过滤
从澄清池来的水,先经空气分离器将水中空气排出,以免影响滤池的正常工作。空气分离器是直径1100mm,高800mm、容积0.23m3的钢制筒体,内装一挡板,水流进入后发生流向改变,水中气体较易逸出。排气同时由于有部分水带出,帮排水管引到澄清器出水口。
进水入过滤水室,通过十字形布水器, 使水均匀地淋在滤池上部。水流通过过滤层进入下部集水管,由连通管送到冲洗水箱。冲洗水箱液位逐渐升高,最后由溢流出水口进入滤水地下槽。
3.2 反洗
滤池刚投入运行时,虹吸上升管内的水位和冲洗水箱的水位头很小,约20m m 左右。随着过滤的进行,水头损失增加,此进进水量不变,要保证一定出水量,虹吸上升管水位不断提高。当虹吸上升管内水位逐渐上升到虹吸辅助上端处,水流向电极槽,电极槽水位到一定值时,电极会发出信号,反洗自动进行。
冲洗水箱容积为45.6m 3,贮存的过滤水用于反洗滤层,其水容积按一次冲洗量计算。反洗开始,部洗水箱水位逐渐下降, 当降到虹吸破坏器时,器内水很快被吸干, 而使虹吸管露出水面,空气吸入虹吸管,虹吸被破坏,反冲停止。进水再入滤层,虹吸管水位回降至正常,过滤重新开始。
为了彻底提高反洗效率,滤层下部装有空气擦洗装置,在空气擦洗时要求滤层上部维持160mm水层,以保证滤池彻底擦洗并防止乱层。进气压力控制为2kg/cm2, 进气量为18m3/min。
滤池反洗强度可由反部水量调节器锥形挡板进行调节。其流量以不冲出滤料时最大流量为有效流量。反洗强度调节一般调节到起始反洗强度为12L/(m2·s),终点强度 8L/(m2.s),平均强度为期不远10L/(m2·s)。
滤层膨胀率30%～50%,冲洗时间为3.5～ 5min,反洗强度分别为10～14.3L／(m2·s)。
反洗强度应根据季节不同随时调整。水温高时,滤料不易扰动,需要增加反洗强度;水温低时,滤料容易扰动,则反洗强度可以降低。
当进水浊度很小,或进水量小于50%额定流量及自动控制出现故障,在2天以上未进行反洗,为确保滤池正常运行,需进行强制反洗耳恭听。可用8kg/cm2、9m3/h的压力水源启动强制反洗喷射器,抽出虹吸管内空气,即可形成虹吸,反洗开始。
滤池反洗时,由于澄清池连续运行,进水可通过进水排水阀排入地沟。
4 滤池的改进
滤池改进图如图2所示。
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| 图2 |
改进后的滤池,扩大了底部多孔板与底板的距离,便于安装维修。
滤池程序操作步骤如表1。
| 表1 |
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5 结语
由本文论述可知,重力式三阀自动滤池较重力式无阀自动滤池就污水处理工艺方面更优越是毋庸置疑的。它不会造成水量损失,减少了经济损失,但它设置了六个阀门,其初期总投资要较重力式无阀自动滤池高。当今全球水污染极其严重,淡水资源越来越缺乏,污水处理就越发向深度处理转化,所以减少淡水损失,已经不是简单的减少经济损失,节水的意义已经变得更加重大深远了。
参考文献
[1]顾夏声,胡洪营,文湘华,王慧.水处理微生物学[M].中国建筑工业出版社 1998.
[2]冯敏.现代水处理技术[M].化学工业出版社.2006.
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