【过滤在水处理中的作用】

▶ 在给水处理中，常用过滤处理沉淀或澄清池出水，使滤后出水浑浊度满足用水要求；

▶ 在废水处理中，过滤常作为吸附、离子交换、膜分离法等预处理手段； 

▶ 作为生化处理后的深度处理，使滤后水达到回用的要求。

滤速慢：V＝0.1-0.3 m/h

表面生长一层滤膜（1－2个星期后）

效果：浊度可降到0，可不消毒。

机理：微生物吞食细菌

      微生物分泌出起凝聚作用的酶。

      藻类产生氧气，起氧化作用。

但生产效率低，1－3月后堵塞，需刮掉滤膜，重新补砂。

【条件】：滤速大于10m/h必须先投加混凝剂

【作用】：去除浊度，浊度<5度，同时可去除一部分细菌、病毒。

不光是简单的机械筛滤，还有接触粘附的作用。主要有迁移和粘附有两个过程。

迁移是颗粒脱离流线接近滤料的过程。

【粘附】物理——化学作用力（范德华引力、静电力、以及一些特殊化学力）

但表层滤料的筛分作用也不能排除，特别是在过滤后期，当滤层中的孔隙尺寸逐渐减少时。

【应用】

【普通快滤池的构造】 

组成：集水渠

洗砂排水渠

滤料层

承托层：阻挡滤料进入配水系统、均匀配水（反冲洗时）、主要配合大阻力配水系统而使用。（鹅卵石Φ≥2mm，高0.5m） 

膨胀层：反洗时滤料上升（1.5-2m ）

配水系统

管廊：浑水进水管、清水出水管、初滤水、冲洗来水、冲洗排水、四大阀门（至少）

一个过滤周期包括过滤、反洗、停留三个阶段。

【滤料】

对滤料的要求

（a）有足够的机械强度； 

（b）有较好的化学稳定性； 

（c）有适宜的级配(grade)和足够的空隙率(voidage)。所谓级配就是滤料的粒径范围及在此范围内各种粒径的滤料数量比例；

（d）滤料的外形最好接近于球形，表面粗糙而有棱角。

滤料的性能指标有以下三项：

      （a）有效直径(effective size)和不均匀系数(uniformity coefficient)：滤料的规格常用有效直径和不均匀系数表示。有效直径是指能使10％的滤料通过的筛孔直径，以D10表示，单位是mm。同样D80表示能使80％的滤料通过的筛孔直径。D80与D10的比值就称为滤料的不均匀系数，以K80表示。

      （b）滤料的纳污能力：滤料层承纳污染物的容量常用纳污能力来表示。其含义是在保证出水水质的条件下，在过滤周期内单位体积滤料中能截留的污物量，以kg/或g/表示。其大小与滤料的粒径、形状等因素有关；

      （c）滤料的空隙率和比表面积：空隙率是指一定体积的滤层中，空隙所占体积与总体积的比值。常用的石英砂和白煤滤料的空隙率分别为0.4和0.5。滤料的比表面积是指单位重量或单位体积的滤料所具有的表面积，用/g或/3表示。 

【垫料层】

作用：垫料层(supporting grave layer)主要起承托滤料的作用，故亦称承托层，一般配合大阻力配水系统使用。 

由于滤料粒径较小，而配水系统(underdrain)的孔眼较大，为了防止滤料随过滤水流失，同时也帮助均匀配水，在滤料与配水系统之间增设一垫料层。 

如果配水系统的孔眼直径很小，布水也很均匀，垫料层可以减薄或省去。

对垫层的要求：要求垫料层不被反洗水冲动；形成的孔隙均匀，使布水均匀；化学稳定性好；机械强度高。通常，垫料层采用天然卵石或碎石。

【配水系统】

配水系统的目的：均匀分布反冲洗水、均匀收集过滤水。

【滤池反冲洗 】

◆ 反冲洗方式

（a） 高速水流反冲洗 

（b）气、水反冲洗

气冲强度：10－20 L/ s

水冲强度：3－4L/ s

（c）表面辅冲加高速水流反冲洗

◆ 反冲洗影响因素

冲洗强度q：L/(s )

滤层膨胀度：e

冲洗强度大 → e大 → 剪切力增大 → 但摩擦减少

因此应有一个要求

      （1）膨胀率（expanding rate)：滤料层膨胀后与膨胀前的厚度差与过滤时滤料的厚度之比，用百分数表示。一般用符号e表示。

反洗时的膨胀率要适当。膨胀率太低，水流剪切力小；膨胀率过高，颗碰撞次数会减少，还会冲动垫料层及流失滤料。 

      （2）反冲洗强度(backwash flow rate)：单位时间内单位滤池面积所通过的反冲洗水量称为反冲洗强度，通常用q表示，它的单位是L/(·s)。 

反冲洗强度的大小与滤料的粒度、水的温度、孔隙率和要求的膨胀率有关。可用试验的方法确定。

      （3）反冲洗时间(backwash time)：反冲洗时间依滤层污染程度而异，应根据运行情况来确定。 

      （4）反冲洗水头(head)：反冲洗所需水头等于滤层、垫层、配水系统及管路的水头损失之和，并留有1.5－2.0m的富余水头。具体可根据有关流体力学的方法计算。

      （5）反冲洗水的供应和排除：一般是用滤后水作为反冲洗用水。反冲洗水可用水塔或水泵供给。反冲洗排出的污水(spent backwash water)应及时排除，通常返回处理系统的首端。

      （6）空气冲洗(air scour)：空气冲洗是在滤料层和垫层之间加空气管，在反冲洗的同时鼓入压力空气，增加对颗粒的搅动，增加颗粒之间互相碰撞和摩擦的机会，加强反冲洗效果。强度据具体情况确定。 

      （7）表面冲洗(surface wash)：在过滤含有机物质较多的原水时，滤层表面往往生成由滤料颗粒、悬浮物和粘性物形成的泥球。为了破坏泥球，提高冲洗质量，常用压力水进行表面冲洗。

【滤池常见故障及对策】 

◆ 气阻(air blocking)

在过滤末期，局部滤层的水头损失可能大于该处实际的水压力，即出现负水头。此时部分滤层水中溶解的气体将释放出来，积聚在孔隙中，阻碍水流通过，以致滤水量显著减少。反冲洗时气泡会冲出滤层表面。这种现象称为气阻，也称气闭。 

◆ 结泥球(mud ball)

滤层表面的颗粒较细，截留的悬浮物较多。如果冲洗不干净，则互相粘结成球。造成布水不匀和再结泥球的恶性循环。这种污泥的主要成分是有机物，结球严重时会腐化发臭。 

解决方法：（a）翻池人工清洗，或彻底换滤料，同时检查垫层是否有移动和配水系统是否有堵塞；（b）滤池反冲洗后暂停使用，保持滤料上面水深20－750px，然后加氯浸泡l2h。

◆ 跑砂和漏砂(sand lost)

如果冲洗强度过大或滤料级配不当，反冲洗会冲走大量细滤料。如果冲洗水分布不匀，垫料层可能发生平移，进一步促使布水不匀，最后局部垫料层被冲走淘空，过滤时，滤料通过这些部位的配水系统漏失到清水池中。 

◆ 水生生物繁殖

在水温较高时，沉淀池出水中常含多种微生物，极易在滤池中繁殖。在快滤池中，生物繁殖是不利的，往往会使滤层堵塞。可在滤前加氯解决。

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