過濾工藝及其發(fā)展

　　慢濾池過濾工藝：

　　慢濾池和快濾池是粒狀材料過濾的典型構(gòu)筑物。圖8-1為慢濾池構(gòu)造，其核心部分是厚約1m的細(xì)砂構(gòu)成的濾層，它截留水中的懸浮固體，濾層下的卵石構(gòu)成承托層，用來支承濾層以防止漏砂。慢濾池以濾速慢，過濾初期存在一個(gè)成熟期為特點(diǎn)。濾速是指水流過濾池的速度，是按整個(gè)池子面積計(jì)算的水流速度，而不是水在濾料間空隙中的真實(shí)速度，故又稱空池水流速度。慢濾池的濾速為0.1～0.3m/h。慢濾池的成熟期是指濾池的濾層頂部幾厘米厚，由原來松散的砂粒變成發(fā)粘的濾層（稱濾膜）所需的時(shí)間，對(duì)新建的濾池約經(jīng)過1～2周，過濾后的水才能清澈。

　　慢濾池去除原水濁度和細(xì)菌主要依靠濾膜的作用。濾膜是藻類、原生動(dòng)物和細(xì)菌等在濾層表層大量繁殖的結(jié)果。濾膜形成后，原來松散砂粒間的孔隙結(jié)構(gòu)更有利于截留懸浮固體。這種凈化作用一是藻類和細(xì)菌分泌的酶可使膠體脫穩(wěn)，使之粘附在砂粒上，二是微生物發(fā)揮了生物氧化作用，有機(jī)物被分解而去除。濾膜下有一個(gè)自養(yǎng)細(xì)菌區(qū)，消耗水中CO2和氮，釋放O2，對(duì)氨氮起硝化作用。在濾膜下約0.3m處還存在一個(gè)異養(yǎng)細(xì)菌區(qū)，在有氧條件下分解有機(jī)物。

　　在慢濾池運(yùn)行中，懸浮固體不斷在濾膜內(nèi)累積，水流阻力增大，過濾水頭損失逐漸增長(zhǎng)，濾速逐漸降低。一般在運(yùn)行2～3月后，慢濾池必須停止進(jìn)水，將濾層表面2～3cm厚的砂刮掉。刮砂破壞了濾膜，慢濾池需重新經(jīng)歷一個(gè)成熟期，出水才能恢復(fù)到原來的水質(zhì)。但池中已有微生物的生長(zhǎng)基礎(chǔ)，一般只需2～3天。慢濾池在過濾、刮砂的循環(huán)運(yùn)行過程中，需要用清潔的濾砂補(bǔ)充濾層。

　　慢濾池可用來處理經(jīng)過自然沉淀、或者混凝沉淀后的水，出水的濁度和細(xì)菌指標(biāo)均可滿足水質(zhì)要求。同時(shí)能有效地去除水的色、嗅、味，有些水廠在快濾池之后，再用慢濾池作為終極處理來解決水中的色、嗅、味等問題。實(shí)踐證明，慢濾池對(duì)水中微量污染物的去除效果不佳，占地面積大，效率低，一般在新建凈水廠時(shí)不用。

　　快濾池的工藝過程：

　　石英砂濾料表面一般帶負(fù)電荷，與帶負(fù)電荷的懸浮固體間存在排斥作用，懸浮固體不會(huì)自動(dòng)附著在濾料表面，一些因直接撞擊在砂粒上而被截留的顆粒，也會(huì)因水流的剪切作用被沖刷下來。懸浮固體的粘著必須通過水的混凝過程才能實(shí)現(xiàn)，即進(jìn)入快濾池的水必須經(jīng)過常規(guī)混凝沉淀處理或凝聚過程。

　　快濾池的濾速是慢濾池的幾十倍到幾百倍，其單位濾層在一兩天內(nèi)所截留的懸浮固體量，與同樣慢濾池在幾個(gè)月截留的懸浮固體量相當(dāng)，必須解決快濾池的洗砂問題。反沖洗是快濾池構(gòu)造定型的關(guān)鍵。如圖8-2所示，普通快濾池的構(gòu)造中，這是全部濾池單行排列的布置形式。濾池主體包括進(jìn)水渠（集水渠）、沖洗排水槽、濾料層、承托層和配水系統(tǒng)五個(gè)部分。廊道內(nèi)主要是渾水進(jìn)水、清水出水、初濾水、反沖洗來水、反沖洗排水等五種管渠，以及相應(yīng)的控制閥門?？鞛V池的運(yùn)行包括過濾—沖洗兩個(gè)過程的循環(huán)。

　　過濾即生產(chǎn)清水的過程，濾速可以由進(jìn)水閥控制，或流量控制器自動(dòng)控制。其過程為：混凝沉淀池來水→渾水進(jìn)水干管1→進(jìn)水支管閥門2→渾水渠6→沖洗排水槽13，從槽的兩邊溢流而出，均勻分布在整個(gè)濾池面上。渾水經(jīng)過濾料層7→承托層8→配水系統(tǒng)的配水支管9匯集→配水干管10→清水支管閥門3→清水干管12→清水池。

　　反沖洗是用清潔水對(duì)濾層進(jìn)行清洗以去除其所截留的懸浮固體的過程。反沖洗時(shí)水的流向和過濾完全相反。具體過程如下：（1）關(guān)閉2號(hào)閥門，讓已經(jīng)進(jìn)入濾池的渾水繼續(xù)過濾；（2）關(guān)3號(hào)閥門停止過濾，但要保持濾池水位在砂面以上10cm，以防止空氣進(jìn)入濾層而干擾沖洗；（3）開啟4號(hào)、5號(hào)閥門，使清水從沖洗水干管11→支管4→配水干管10→配水支管9及孔眼→承托層→濾料層，均勻分布在濾池面積上。濾料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。沖洗廢水→沖洗排水槽→渾水渠→排水閥5→廢水渠14→廠區(qū)下水道；（4）當(dāng)沖洗排水變清后，依次關(guān)4號(hào)、5號(hào)閥門，沖洗工作完成。

　　沖洗結(jié)束后，過濾重新開始。從過濾開始到過濾結(jié)束的歷時(shí)，稱為濾池的過濾周期。沖洗操作所需要的總時(shí)間稱為濾池的沖洗周期，一般需20~30min。濾池的過濾周期與沖洗周期之和稱為濾池的工作周期或運(yùn)轉(zhuǎn)周期。一般快濾池的工作周期為12~24h，沖洗所消耗的水量，約占濾池生產(chǎn)總水量的1~3%。