饮用水净化技术
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二、普通快滤池

1.普通快滤池的构造

普通快滤池的构造如图2.9所示,主要由以下几个部分组成。

图2.9 普通快滤池构造图

1—进水总管;2—进水支管;3—清水支管;4—冲洗支管;5—排泥阀;6—浑水渠;7—过滤层;8—承托层;9—配水支管;10—配水干管;11—放空管;12—清水总管;13—排水槽;14—废水渠

(1)滤池本体 主要包括进水管渠、排水槽、过滤介质(滤料层)、过滤介质承托层(垫料层)和配(排)水系统。

①滤料 滤料要求要有足够的机械强度,能抵抗在过滤、冲洗过程中造成的磨损与破碎,要有较高的化学稳定性,滤料溶于水后不能产生有害有毒成分。滤料颗粒粒径、级配要恰当,滤料过细、过粗或粗、细不均匀都会影响滤池的正常工作,因此滤料要有适当的颗粒级配。

滤料级配的控制参数是:最小粒径、最大粒径和不均匀系数K80

式中 d80——筛分时通过80%滤料重量时的筛孔大小,反映了粗颗粒滤料尺寸;

d10——筛分时通过10%滤料重量时的筛孔大小,反映了细颗粒滤料尺寸。

K80越大,表示粗细颗粒的尺寸相差越大,滤料越不均匀;K80越小,则滤料越均匀。

为了改变上细下粗的滤层中杂质分布严重的不均匀现象,提高滤料含污能力,便出现了 双层滤料、三层滤料或混合滤料及均质滤料等。

双层滤料一般上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料(如无烟煤),下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料(如石英砂)。由于两层滤料密度差,在一定反冲洗强度下,反冲后轻质滤料仍在上层,重质滤料位于下层。虽然每层滤料粒径仍由上而下递增,但就整个滤层而言,上层平均粒径总是大于下层平均粒径,三层滤料一般上层为大粒径、小密度的轻质滤料(如无烟煤),中层为中等粒径、中等密度的滤料(如石英砂),下层为小粒径大密度的重质滤料(如石榴石)。各层滤料平均粒径由上而下递减。如果三种滤料经反冲洗后在整个滤层中适当混杂,即滤层的每一横断面上均有煤、砂、重质矿石三种滤料存在,则称“混合滤料”。尽管称为混合滤料,但绝非三种滤料在整个滤池内完全均匀地混合在一起。上层仍以煤粒为主,掺有少量砂、石;中层仍以砂粒为主,掺有少量煤、石;下层仍以重质矿石为主,掺有少量砂、煤。平均粒径由上而下递减,否则就完全失去三层或混合滤料的优点。这种滤料组成不仅含污能力大,且因下层重质滤料粒径很小,对保证滤后水质有很大作用。

对各种滤料的颗粒粒径、级配、滤层厚度的要求见表2.4。

表2.4 滤料级配与滤层厚度

均质滤料一般指沿整个滤层深度方向的任一横断面上,滤料组成和平均粒径均匀一致, 要做到这一点,必要的条件是反冲洗时滤料层不能膨胀。当前应用较多的气水反冲滤池大多属于均质滤料滤池。这种均质滤料层的含污能力显然也大于上细下粗的级配滤池。

②承托层 设置在滤料层和配水系统之间的砾石层称为承托层。它的作用一方面能均匀集水,并防止滤料进入配水系统;另一方面在反冲洗时能均匀布水。承托层的材料一般采用天然卵石或碎石,颗粒最小尺寸2mm,最大尺寸32mm,自上而下分层敷设。

③配水系统 它的作用在于使冲洗水均匀分布在整个滤池平面上。通常采用大阻力配水系统和小阻力配水系统两种形式。带有干管(渠)和穿孔支管的“丰”字形配水系统,称为大阻力配水系统。大阻力配水系统配水均匀,结构复杂,需要较大的冲洗水头,一般适用于单池面积较小的滤池。小阻力配水系统不采用穿孔管,而是底部有较大的配水空间,其上铺设阻力较小的格栅、滤板、滤头等。小阻力配水系统构造简单,所需的冲洗水头较低,但配水均匀性较差,一般用于无阀滤池和虹吸滤池。

(2)管廊 主要设置有五种管(渠),即浑水进水管、清水出水管、冲洗进水管、冲洗排水管及初滤排水管,以及阀门、一次监测表设施等。

(3)冲洗设施 冲洗设施包括冲洗水泵、水塔及辅助冲洗设施等。

2.普通快滤池的工作过程

(1)过滤过程 经沉淀或澄清后的水由进水总管、进水支管、浑水渠进入池内。经排水槽由上而下通过滤层、承托层,由配水支管收集,再经配水干管、清水支管、清水总管流出池外。

(2)冲洗过程 关闭进水支管和清水支管上的阀门,开启冲洗支管阀门和排泥阀。冲洗水便从冲洗总管、冲洗支管进入滤池底部,通过配水干管和配水支管上均匀分布的孔眼在整个滤池平面上流出,自下而上穿过承托层和滤料层,对滤料进行冲洗。冲洗后废水进入排水槽通过排泥阀、废水渠道排入下水道。冲洗一直进行到滤料基本洗净为止。普通快滤池的配水系统采用的是大阻力配水系统。

3.普通快滤池的应用

普通快滤池可适用于任何规模的水厂。冲洗效果得到保证是其运转效果良好的必要条件。普通快滤池的主要缺点是管配件及阀门较多,操作较其他滤池较复杂。