第8章过滤概要.doc

第8章 过滤 提要：过滤是利用过滤材料分离水中杂质的工艺过程完成过滤的构筑物称为滤池。介绍过滤技术及其发展，快滤池的工艺过程，过滤原理及过滤水力学基本理论，滤料及承托层，滤池配水系统冲洗方法。过滤用于污水的预处理工艺，用于最终处理工艺。对于常规给水处理，它是去除水中悬浮物和细菌、病原体等微生物的主要工序，也是水处理工艺中确保水质的关键单元过程。通过本章的学习，要求掌握快滤池过滤的技术原理滤池构造要求及配套系统，能够进行普通快滤池的设计计算。了解等速过滤、变速过滤的控制过程，V型滤池、无阀滤池、虹吸滤池、移动冲洗罩滤池等的特点与过程。 重点：过滤原理、滤池冲洗，各种滤池的设计计算。 难点：过滤水力学理论。按过滤目的，过滤设备可分为两种类型，用于水处理用于污泥处理。水处理过滤设备用来截留水中所含的悬浮固体，以获得低浊度水。污泥处理的过滤设备主要用来滤掉污泥中的部分水分，获得较干的污泥。习惯上常把过滤限定为水的过滤。根据过滤材料的不同，分为多孔材料过滤和颗粒材料过滤两大类。用于截留悬浮固体的过滤材料称为过滤介质。水处理中，根据颗粒的大小，采用结构不同的过滤介质，又把过滤分为粗滤、微滤、膜滤和粒状材料过滤等类型。 粗滤以筛网或类似带孔材料为过滤介质，截留颗粒约在100μm以上。微滤所用的介质有筛网、多孔材料和形成在支撑结构上的滤饼等，所截留颗粒约为100～0.1μm。膜滤采用合成的滤膜为过滤介质，不同孔径的滤膜截留不同尺度的杂质。粒状材料过滤是饮用水处理中最常见的过滤形式。石英砂是最常用的粒状材料，也称为滤料，滤料所构成的滤层能截留水中从数十μm到胶体级的微粒。慢滤池和快滤池是粒状材料过滤的典型构筑物。 清洁的井水是经过地层的过滤作用得到的，它启发了人类用过滤方法来处理经过沉淀仍然浑浊的地表水。图8-1为慢滤池构造，其核心部分是厚约1m的细砂构成的滤层，它截留水中的悬浮固体，滤层下的卵石构成承托层，用来支承滤层以防止漏砂。慢滤池以滤速慢，过滤初期存在一个成熟期为特点。滤速是指水流过滤池的速度，是按整个池子面积计算的水流速度，而不是水在滤料间空隙中的真实速度，故又称空池水流速度。慢滤池的滤速为0.1～0.3m/h。慢滤池的成熟期是指滤池的滤层顶部几厘米厚，由原来松散的砂粒变成发粘的滤层（称滤膜）所需的时间，对新建的滤池约经过1～2周，过滤后的水才能清澈。 慢滤池去除原水浊度和细菌主要依靠滤膜的作用。滤膜是藻类、原生动物和细菌等在滤层表层大量繁殖的结果。滤膜形成后，原来松散砂粒间的孔隙结构更有利于截留悬浮固体。这种净化作用一是藻类和细菌分泌的酶可使胶体脱稳，使之粘附在砂粒上，是微生物发挥了生物氧化作用，有机物被分解而去除。滤膜下有一个自养细菌区，消耗水中CO2和氮，释放O2，对氨氮起硝化作用。在滤膜下约0.3m处还存在一个异养细菌区，在有氧条件下分解有机物。 在慢滤池运行中，悬浮固体不断在滤膜内累积，水流阻力增大，过滤水头损失逐渐增长，滤速逐渐降低。一般在运行2～3月后，慢滤池必须停止进水，将滤层表面2～3cm厚的砂刮掉。刮砂破坏了滤膜，慢滤池需重新经历一个成熟期，出水才能恢复到原来的水质。但池中已有微生物的生长基础，一般只需2～3天。慢滤池在过滤、刮砂的循环运行过程中，需要用清洁的滤砂补充滤层。 慢滤池可用来处理经过自然沉淀、或者混凝沉淀后的水，出水的浊度和细菌指标均可满足水质要求。同时能有效地去除水的色、嗅、味，有些水厂在快滤池之后，再用慢滤池作为终极处理来解决水中的色、嗅、味等问题。实践证明，慢滤池对水中微量污染物的去除效果不佳，占地面积大，效率低，一般在新建厂时不用。 针对慢滤池滤速低的缺点，发展了快滤池单元工艺。初期的快滤池滤速约为5m/h，现在的快滤池滤速可达40m/h，高速滤池滤速可达60m/h。为此，必须解决在高速水流条件下，如何使水中悬浮固体粘着在滤料表面，以及怎样清除滤层中截留的大量悬浮固体等问题。 石英砂滤料表面一般带负电荷，与带负电荷的悬浮固体间存在排斥作用，悬浮固体不会自动附着在滤料表面，一些因直接撞击在砂粒上而被截留的颗粒，也会因水流的剪切作用被冲刷下来。悬浮固体的粘着必须通过水的混凝过程才能实现，即进入快滤池的水必须经过常规混凝沉淀处理或凝聚过程。 快滤池的滤速是慢滤池的几十倍到几百倍，其单位滤层在一两天内所截留的悬浮固体量，与同样慢滤池在几个月截留的悬浮固体量相当，必须解决快滤池的洗砂问题。反冲洗是快滤池构造定型的关键。如图8-2所示，普通快滤池的构造中，这是全部滤池单行排列的布置形式。滤池主体包括进水渠（集水渠）、冲洗排水槽、滤料层、承托层和配水系统五个部分。廊道内主要是浑水 图8－2 普通快滤池构造 进水、清水出水、初滤水、反冲洗来水、反冲洗排水等五种管渠，以及相应的控制阀门。快滤池的运行包括过滤—