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，過濾初期存在一個成熟期為特點。濾速是指水流過濾池的速度，是按整個池子面積計算的水流速度，而不是水在濾料間空隙中的真實速度，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）所需的時間，對新建的濾池約經(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，有機物被分解而去除。濾膜下有一個自養(yǎng)細(xì)菌區(qū)，消耗水中CO2和氮，釋放O2，對氨氮起硝化作用。在濾膜下約0.3m處還存在一個異養(yǎng)細(xì)菌區(qū)，在有氧條件下分解有機物。

　　在慢濾池運行中，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，濾速逐漸降低。一般在運行2～3月后，慢濾池必須停止進水，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基礎(chǔ)，一般只需2～3天。慢濾池在過濾、刮砂的循環(huán)運行過程中，需要用清潔的濾砂補充濾層。

　　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。實踐證明，慢濾池對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，懸浮固體不會自動附著在濾料表面，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現(xiàn)，即進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。濾池主體包括進水渠（集水渠）、沖洗排水槽、濾料層、承托層和配水系統(tǒng)五個部分。廊道內(nèi)主要是渾水進水、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池的運行包括過濾—沖洗兩個過程的循環(huán)。

　　過濾即生產(chǎn)清水的過程，濾速可以由進水閥控制，或流量控制器自動控制。其過程為：混凝沉淀池來水→渾水進水干管1→進水支管閥門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濾層進行清洗以去除其所截留的懸浮固體的過程。反沖洗時水的流向和過濾完全相反。具體過程如下：（1）關(guān)閉2號閥門，讓已經(jīng)進入濾池的渾水繼續(xù)過濾；（2）關(guān)3號閥門停止過濾，但要保持濾池水位在砂面以上10cm，以防止空氣進入濾層而干擾沖洗；（3）開啟4號、5號閥門，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、5號閥門，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，稱為濾池的過濾周期。沖洗操作所需要的總時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%。