一种快速过滤污水的方法

过滤器种类繁多，常见的以石英砂为滤料的快速过滤器使用历史悠久。在此基础上，人们从不同的工艺角度开发了其他类型的快速过滤器。在此基础上，法国德利曼公司于20世纪70年代开发出了V型过滤器。v型过滤器采用颗粒均匀的粗厚石英砂滤层；不扩张过滤层的气体和水同时用于反冲洗和清扫待过滤表面；气垫用于分配空气，特殊的长柄过滤头用于分配空气和水。具有出水水质好、滤速高、运行周期长、反冲洗效果好、节能、自动化管理方便等特点。因此，它在70年代被广泛应用于欧洲大陆。20世纪80年代末，南京、Xi、重庆等地引进使用。自20世纪90年代以来，我国几乎所有新建的大中型净水厂都采用了V型滤池，尤其是广东省新建的净水厂。91至94年，我公司在沙口水厂(50万m3/d)建设中首次设计、施工并安装了V型滤池。此后，我们进行了V型过滤器的设计和安装。我们已经帮助高明、中山小榄、中山东风、顺德龙江、三水、广宁、汕头、惠州设计安装了V型过滤器。在近十年来V型滤池的设计、施工、安装和自动控制过程中，我们积累了一些实践经验，有以下工作经验:

首先，学习和掌握V型过滤器的结构、工作原理和工艺特点。

滤池是水厂净水工艺中的重要环节，滤池能力的再生是滤池稳定高效运行的关键。如果采用较好的反冲洗技术，过滤器能始终工作在最佳工况下，不仅节水节能，而且能改善水质，增加滤层截污能力，延长工作周期，增加出水量。采用先进的气水反冲洗和表面扫洗技术，使V型过滤器的过滤能力得以再生。因此，该过滤器的过滤周期比纯水冲洗过滤器长75%左右，截污量可提高118%，而反冲洗用水量比纯水冲洗过滤器可减少40%以上。当用空气冲洗过滤器时，空气被鼓风机强制进入过滤层，从而从以下几个方面提高过滤器的过滤性能:

(1)压缩空气的加入增加了滤料表面的剪切力，使水洗时不易剥落的污垢在气泡急剧上升的高剪切力下得以剥落，从而提高了反洗效果。

(2)气泡在滤层中运动产生混合后，滤料颗粒可以继续涡旋扩散，促进了颗粒在滤层中的循环混合，从而获得级配均匀的混合滤层，其孔隙率高于级配滤料的级配滤层，提高了过滤性能，从而提高了滤层的截污能力。

(3)随着压缩空气的加入，气泡在颗粒滤料中爆炸，加剧了滤料颗粒之间的碰撞和摩擦，充分发挥了水洗时对滤料颗粒表面的剪切作用，从而加强了水洗和清洗的效率。

(4)过滤层中气泡的运动减少了水洗时过滤颗粒之间接触的阻力，大大降低了水洗的强度，从而节省了水洗的能耗。

综上所述，空气和水反洗时，由于气泡的激烈作用，剥离污垢和拦截污垢的能力大大增强。在过滤器的实际反冲洗中，我们观察到当反冲洗时间为5分钟左右时，滤层中的污物剥离95%以上，因此V型过滤器的反冲洗效果是肯定的。另外，在反洗时，原水通过反洗排水槽对面的两个V型槽底部的小孔进入滤池，对滤层表面进行冲刷，将滤层冲上来的污垢和杂质推向排水槽，并冲刷一些水平速度等于零的地方，这些地方漂浮的泥沙再次沉淀。另外，过滤器的表面清洗加快了反冲洗水的冲洗速度，用原水馈入反冲洗过滤后的用水量和电能，也节省了冲洗水。供给冲洗水是原水表面清洗的一个特殊优点。事实上，当一个过滤器被反洗时，它还起到防止其他过滤器在最大输出负荷下运行的作用。

二、合理选择设计参数

在了解和掌握了上述V型过滤器的工作原理后，所设计的V型过滤器才能充分发挥其优势。必须严格保证工艺要求的结构尺寸。因此，选择合理的设计参数来设计过滤过程是非常重要的。近十年来，我们设计的多台V型过滤器已投入运行，实际运行效果总体良好。这证明我们选择的设计参数是理想的，简单介绍如下:

1，主要设计参数的采用

滤料:应时海砂，最好是来自海水冲刷强度大的海边沙场的石英砂。粒径0.95 ~ 65438±0.35毫米；不均匀系数K80 = 1.0 ~ 1.3；滤层厚度为1.2 ~ 1.5m..

过滤速度:7 ~ 15m/h，沙面水深1.2 ~ 1.3m..

反洗强度:压缩空气15 ~ 161/m2 . s；水反冲为4 ~ 51/m2 . s；水面清洁度为1.5 ~ 1.8/m2.s..

过滤头:采用QS型长柄过滤头，过滤头长度为28.5cm；过滤器盖上有36个缺口；滤柄上部有一个φ2mm的气孔，下部有一个长65mm，宽1mm的狭缝；材料是ABS工程塑料。滤头均匀分布在滤板上，每平方米48 ~ 56个。

滤板和滤梁均为钢筋混凝土预制件。滤板做成长方形或正方形，但边长不得超过1.2m，滤梁宽度为10cm，高度和长度根据实际情况确定。

2.过滤器结构尺寸和标高的确定。

根据流体流动特性，为了保证反冲洗时气水在过滤平面内的均匀分布，过滤平面尺寸的长宽比最好稍大一些。一般:长:宽= 4: 1 ~ 3.5: 1(宽度不包括中央气水分配罐，中央气水分配罐宽度一般为0.7 ~ 0.9m)。一般情况下，水池长度不应小于11m。过滤器的中央气水分配箱将过滤器的宽度分成两半，每一半的宽度不得超过4米。

为了保证反冲洗时滤板下方任意一点的压力相等，滤板下压入的空气能尽快形成气垫层，滤板与池底之间应留有高度合适的空间。我们一般将滤板下清水池的高度设计为0.85 ~ 0.95米。这个高度足以使空气通过过滤头的孔缝充分混合，并均匀分布在整个过滤区域，从而保证过滤器的正常过滤工作和过滤器的再生效果。

待过滤的水经过进水总渠、两个气动橡胶阀和一个手动闸阀，然后通过溢流堰从两个侧孔进入V型槽，流入过滤网。我们将中间的方孔(用W1表示)设计为手动闸阀控制的进水口。这个闸阀是常开的(只有在过滤器维修时才关闭)，过滤器反冲洗时表面清洗水通过溢流堰从这个方孔进入。我们设计两个大小相同的方孔(分别用W21和W22表示，W1=W2)，用枕形充气橡胶阀控制水过滤到方孔中。反冲洗过滤器时，这两个孔被枕形充气橡胶阀堵住。我们设计这三个进水口的面积比如下:w 1:w 21 = w 1:W22 = 1:3；进水口的流速控制在0.40 ~ 0.5m/s；利用这两个原则相互修正，最终确定进气孔的大小。

表面清洗是通过从V形槽底部的小孔喷出来实现的。根据射流的性质，为了使表面清洁效果最好，射流最好是半浸没式的。因此，确定V型槽底部小孔的中心标高非常重要。根据我们的经验，小孔中心标高比反洗水位低0.8 ~ 1.2 cm。我们曾经参观过一个由法国德利曼公司设计的水厂，他们设计的小孔中心标高比反冲洗水位低1.3cm。过滤器反冲洗时，表面清洁效果不如我们设计的过滤器。

滤镜的其他方面设计基本和相关资料里介绍的一样，这里就不赘述了。

三、建筑安装实践

过滤器施工安装的质量直接关系到过滤器建成投产后能否满足工艺设计要求并正常运行。v型过滤器对施工安装有严格的要求:滤板水平误差不得大于2mm；过滤器之间的水平误差不得大于5毫米；梁中心与锚筋的距离误差为2mm；板材尺寸的制造误差为2mm；要求中心排水槽堰顶水平度误差不大于2mm；必须严格控制过滤器的所有内部尺寸。因此，要保证滤池的施工和安装质量要求，除了对整个池的土建施工进行严格的管理和控制外，最重要的是对滤板和滤梁的制作和安装进行严格的控制。只有滤板和滤梁调平了，滤头才会在本质上调平。我们经常制造过滤板和过滤梁的预制件。在预制场，我们用钢模、钢筋、混凝土精心制作滤板、滤梁，保证单块滤板、滤梁的水平度和厚度，并进行养护，确保质量优良。过滤梁的安装是使整个池过滤面高度化的关键。我们将把安装滤梁的预埋铁件准确、平稳地预埋在池底，然后在这个预埋铁件上焊接一根DN100钢的短管，在预制滤梁下方的预埋铁件上焊接一根DN80钢管，将DN80钢管放入DN100钢管中，用水平仪找平，然后将管子焊接成一个整体。然后用DN200管作为模具，在模具内灌注水泥砂浆，使DN100和DN80管的外侧形成一层保护膜，防止钢管生锈，同时加强其支撑强度。在滤梁安装的基础上，用水平仪严格控制滤板的水平度。全池滤面水平误差不大于5 mm，我们采用电力部华东勘测设计研究院研制生产的905填缝胶(按水泥:砂:905胶=1:1:0.5的比例配制的905砂浆)密封滤板之间以及滤板与池壁之间的缝隙。保证了水密和气密的密封性能，从而保证了气水反冲洗的成功。

四、生产运行的自动控制

V型过滤器过滤和再生的自动控制是过滤器正常生产和运行的保证。我们采用由可编程控制器和工业计算机(PLC+IPC)组成的实时多任务分布式控制系统来控制过滤器的过滤和反冲洗。

1，过滤器控制

我们在过滤器的相应部分安装了水位传感器和水头损失传感器。过滤器的过滤是通过它们来测量过滤器的水位和水头损失，并将水位值和过滤水阀门的开度发送到安装在每个PLC柜内的特殊模块。调节模块可以调节阀门的开度，使过滤器达到进出水平衡，从而实现水位恒定、过滤速度恒定的自动过滤。

2、反洗控制

一组过滤器的反冲洗由一台普通PLC控制。当过滤达到过滤周期或过滤器压差(水头)设定值时，过滤器提出反冲洗请求，PLC根据过滤器的优先顺序形成反冲洗队列。一旦响应过滤器的请求，PLC执行整个反冲洗过程。在一组滤板中，不允许两个过滤器同时反冲洗。当一个过滤器反洗时，其他过滤器请求反洗的信号存储在公共PLC中，然后按照存储顺序依次对过滤器进行反洗。

过滤器反冲洗时，公共PLC的控制过程如下:①关闭待过滤水的进水阀，当过滤器水位降至冲砂排水槽顶部时，关闭过滤水控制阀，打开反洗排水阀；(2)启动鼓风机，5秒后打开过滤器反洗空气阀，对过滤器进行1分钟预冲洗；(3)打开反洗水阀，启动反洗水泵，气水同时反洗7分钟；(4)关闭反洗空气阀，5秒钟后，停止鼓风机，打开空气隔膜阀排气，用清水冲洗5分钟，然后停止反洗水泵。5秒钟后，关闭水反洗阀，然后关闭反洗排水阀，打开待过滤水的进水阀，过滤罐恢复过滤。整个反冲洗过程持续25分钟左右。

此外，PLC还可以控制过滤器的开度。它根据过滤器的进水量来确定过滤器的开度，按照先停先停的原则来确定一个过滤器的开停。

动词 （verb的缩写）V型过滤器主要设备的选择

专用仪表和气动阀门的选择是实现V型过滤器自动控制的关键。V型过滤器正常运行的反冲洗水阀和空气阀；我们采用气动蝶阀作为清水阀和排污阀。自来水公司可以根据自己的实际情况决定采用国产阀门还是进口阀门，但一定要选择质量好的。目前国内一些厂家的质量已经达到世界先进水平，不比进口阀门差。不贵，值得一试。我们认为枕型气动橡胶阀对进水阀进行过滤效果更好，制造简单，动作可靠。其他配套设备:鼓风机、空压机、水泵等。用国货就能满足要求，没必要进口。

综上所述，我们认为V型滤池的先进之处在于采用了均质滤料和先进的气水反冲洗及表面吹扫技术。除了在新建净水厂应用该技术外，还可以将该技术推广到老厂改造中，依靠科技进步，采用新的科学技术，进行技术改造，充分发挥其最大潜力，在短时间内大幅度提高产水量，就是实现供水行业“改善水质，提高供水安全可靠性，降低药耗、能耗、漏耗。”更好的方法。其主要特点是:采用粒径较粗、滤层较厚的石英砂均质滤料拦截和接收污染，延长过滤器的工作周期；气水反洗和表面清扫使滤层不膨胀或略有膨胀；其配水系统为长柄滤头配水系统；通过运行实现了“普通冲洗PLC+各过滤器PLC”的自动控制模式。主要设计参数如下:平面尺寸为12m×7m；；设计过滤速度为8.04米/小时；过滤头密度为54个/m2；滤料层厚度为1.2 m

当V型过滤器在自动模式下运行时，PLC通过控制滤后水出口门的开度来控制过滤器的恒定液位，并在满足以下条件之一时开始反洗:过滤器运行时间达到设定值；过滤头损失达到设定值；来自控制台中的PLC—XBT键盘或中央控制室中的监控计算机的冲洗命令。

V型滤池的反冲洗方式各有特点，反冲洗分为三个过程:①空气预擦洗[一台鼓风机，供气1 min，Q空气= 22.5 m3/(m2·h)]；(2)气水混合冲洗(两台鼓风机，一台冲洗水泵，冲洗6 min，Q气= 55 m3/(m2·h)，Q水= 7.5m 3/(m2·h))；(3)水漂洗(两台漂洗泵，漂洗6 min，Q水= 15 m3/(m2·h))；恒定水平面清扫强度Q水约为5.2m 3/(m2·h)。

运行管理中发现，滤池入口V型池横向表面扫孔标高过低，表面扫孔强度略低，导致横向扫孔效果差，泡沫浮渣漂浮滞留；过滤头堵塞，清洗非常不方便；过滤器调节失效经常发生，主要对策是定期清洗水位计和滤头损失计，保持灵敏度，适当控制过滤器入口的稳定性，使得过滤器的维护管理工作量加大。

此外，在生产中考察了V型滤池在低浊度期(原水浊度< < 20 NTU)的直接过滤性能以及聚合铝投加量对直接过滤的影响。结果表明，合理控制PAC投加量会产生以下效果:①过滤水头损失的增加会减缓，水头损失随时间的变化曲线近似平直，可有效防止滤层过早堵塞；(2)增加絮体在滤层中的渗透深度，充分发挥V型滤池的均质滤料和深层滤床的优势。

本文来自:环境科技网(www.cnjlc.com)详细出处参考:jlc.com/h2o/3/20070706626.html