水處理工程技術(shù)：2.4 地表水處理工藝

1、情境2 地表水處理,單元2 地表水處理工藝,任務(wù)1 地表水的混凝處理 任務(wù)2 地表水的沉淀處理 任務(wù)3 地表水的過(guò)濾處理 任務(wù)4 地表水的消毒處理,任務(wù)3 地表水的過(guò)濾處理,一、過(guò)濾原理 二、快濾池的構(gòu)造和工作過(guò)程 三、濾 料 四、配水系統(tǒng)和承托層 五、濾池的沖洗 六、普通快濾池的設(shè)計(jì) 七、其它形式濾池,地表水的過(guò)濾處理,過(guò)濾是指以粒狀材料（如石英砂等）組成具有一定孔隙率的濾料層來(lái)截留水中懸浮雜質(zhì)，使水獲得澄清的工藝過(guò)程。過(guò)濾工藝采用的構(gòu)筑物稱(chēng)為濾池。濾池通常設(shè)在沉淀池或澄清池之后,一、過(guò)濾原理,1.過(guò)濾的作用 （1）進(jìn)一步降低了水的濁度，使濾后水濁度達(dá)到生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。在常規(guī)工藝中，原水經(jīng)混

2、凝沉淀后，沉淀（澄清）池的出水濁度通常在10度以下，為進(jìn)一步降低沉淀（澄清）池出水的濁度，必須進(jìn)行過(guò)濾處理。 （2）為濾后消毒創(chuàng)造良好條件。水中附著于懸浮物上的有機(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等在過(guò)濾的同時(shí)隨著水的濁度降低被部分去除，而殘存于濾后水中的細(xì)菌、病毒等也因失懸浮物的保護(hù)或依附，將在濾后消毒過(guò)程中容易被消毒劑殺滅。 在生活飲用水凈化工藝中，過(guò)濾是極為重要的凈化工序，有時(shí)沉淀池或澄清池可以省略，但過(guò)濾是不可缺少的，它是保證生活飲用水衛(wèi)生安全的重要措施,2. 過(guò)濾機(jī)理 石英砂濾料粒徑通常為0.51.2mm，濾料層厚度一般為700mm左右。石英砂濾料新裝入濾池后，經(jīng)高速水流反洗，向上流動(dòng)的水流使砂粒處

3、于懸浮狀態(tài)，從而使濾料粒徑自上而下大致按由細(xì)到粗的順序排列，稱(chēng)為濾料的水力分級(jí)。這種水力分級(jí)作用，使濾層中孔隙尺寸也因此由上而下逐漸增大。設(shè)表層濾料粒徑為0.5mm，并假定以球體計(jì)，則表層細(xì)濾料顆粒之間的孔隙尺寸約為80m。經(jīng)過(guò)混凝沉淀后的懸浮物顆粒尺寸大部分小于30m，這些懸浮顆粒進(jìn)入濾池后卻仍然能被濾層截留下來(lái)，且在孔隙尺寸大于80m的濾層深處也會(huì)被截留。過(guò)濾主要是懸浮顆粒與濾料顆粒之間粘附作用的結(jié)果,懸浮顆粒與濾料顆粒之間粘附包括顆粒遷移和顆粒附著兩個(gè)過(guò)程。過(guò)濾時(shí)，水在濾層孔隙中曲折流動(dòng)，被水流挾帶的懸浮顆粒，依靠顆粒尺寸較大時(shí)產(chǎn)生的攔截作用、顆粒沉速較大時(shí)產(chǎn)生的沉淀作用、顆粒慣性較大時(shí)

4、產(chǎn)生的慣性作用、較小顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的擴(kuò)散作用及非球體顆粒由于速度梯度產(chǎn)生的水動(dòng)力作用，脫離水流流線(xiàn)而向?yàn)V料顆粒表面靠近接觸，此種過(guò)程稱(chēng)為顆粒遷移。當(dāng)水中懸浮顆粒遷移到濾料表面上時(shí)，則在范德華引力、靜電力、某些化學(xué)鍵和某些特殊的化學(xué)吸附力、絮凝顆粒的架橋作用下，附著在濾料顆粒表面上，或者附著在濾料顆粒表面原先粘附的雜質(zhì)顆粒上，此種過(guò)程稱(chēng)為顆粒附著,懸浮顆粒被截留的機(jī)理 兩階段理論：由遷移與吸附組成。 遷移：沉淀、擴(kuò)散、慣性、阻截和水動(dòng)力，見(jiàn)圖9-2。 吸附：范德華引力、靜電力、以及某些化學(xué)鍵和某些特殊的化學(xué)吸附力作用、絮凝顆粒間的架橋作用。 懸浮顆粒的遷移過(guò)程,吸附與剝離 Ives-Mint

5、s爭(zhēng)論 Ives： 附著于濾料之上的懸浮顆粒在過(guò)濾過(guò)程中絕對(duì)不剝離； 在過(guò)濾后期懸浮顆粒穿透濾層進(jìn)入濾池出水是吸附效率降低的緣故。 Mints： 吸附和剝離是過(guò)濾過(guò)程中同時(shí)存在的兩個(gè)相反的現(xiàn)象，且剝離量與含污量成正比； 剝離是懸浮顆粒穿透濾層進(jìn)入濾池出水的原因。 爭(zhēng)論至目前的結(jié)果是Mints理論已取得了優(yōu)勢(shì),附著力與水流剪力,當(dāng)水中的懸浮物顆粒未經(jīng)脫穩(wěn)時(shí)，其過(guò)濾效果很差。因此，過(guò)濾效果主要取決于濾料顆粒和水中懸浮顆粒的表面物理化學(xué)性質(zhì)，而無(wú)需增大水中懸浮顆粒的尺寸。相反，若水中懸浮顆粒尺寸過(guò)大時(shí)，會(huì)形成機(jī)械篩濾而造成表層濾料很快堵塞。在過(guò)濾過(guò)程中，特別是過(guò)濾后期，當(dāng)濾層中孔隙尺寸逐漸減小時(shí)，表

6、層濾料的篩濾作用也不能完全排除，快濾池運(yùn)行中應(yīng)盡量避免這種現(xiàn)象出現(xiàn),根據(jù)上述過(guò)濾機(jī)理，在水處理技術(shù)中出現(xiàn)了“直接過(guò)濾”工藝。直接過(guò)濾是指原水不經(jīng)沉淀而直接進(jìn)入濾池過(guò)濾。 在生產(chǎn)中，直接過(guò)濾工藝的應(yīng)用方式有兩種： 原水加藥后不經(jīng)任何絮凝設(shè)備直接進(jìn)入濾池過(guò)濾的方式稱(chēng)“接觸過(guò)濾”。 原水加藥混合后先經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)易微絮凝池（絮凝時(shí)間通常在幾分鐘），待形成粒徑大約在4060m左右的微絮粒后即刻進(jìn)入濾池過(guò)濾的方式稱(chēng)“微絮凝過(guò)濾,采用直接過(guò)濾工藝時(shí)要求： 原水濁度較低（一般要求常年原水濁度低于50度）、色度不高、水質(zhì)較為穩(wěn)定。 濾料應(yīng)選用雙層、三層或均質(zhì)濾料，且濾料粒徑和厚度要適當(dāng)增大，以提高濾層含污能力。 需投

7、加高分子助凝劑（如活化硅酸等）以提高微絮粒的強(qiáng)度和粘附力。 濾速應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)決定，一般在5m/h左右,3.濾層內(nèi)雜質(zhì)分布規(guī)律,由于反沖洗時(shí)的水力篩分作用，在濾料層中按自上而下的順序，濾料粒徑逐漸由細(xì)到粗，濾層中孔隙尺寸也因此逐漸由小增大。 濾料截流的顆粒雜質(zhì)主要集中在濾料層的上部，尤其是其表面。過(guò)濾到一定程度后，表層濾料間的孔隙將會(huì)逐漸被堵塞，甚至在濾料層表面形成一層“泥膜,在一定過(guò)濾水頭下，濾速急劇減小，產(chǎn)水效率下降； 在一定濾速下水頭損失達(dá)到極限值，無(wú)法滿(mǎn)足過(guò)濾水頭要求； 由于濾層表面受力不均勻而使“泥膜”產(chǎn)生裂縫，大量的水流自裂縫中流出，造成水中雜質(zhì)顆粒穿透濾層使出水水質(zhì)惡化,單位體積

8、濾層中所截留的雜質(zhì)量，稱(chēng)為濾層截污量。在一個(gè)過(guò)濾周期內(nèi)，整個(gè)濾層單位體積濾料中的平均含污量，稱(chēng)為“濾層含污能力”，單位以g/cm3或kg/m3計(jì)。圖2-44曲線(xiàn)與坐標(biāo)軸包圍面積除以濾層總厚度即為濾層含污能力。在濾層厚度一定的條件下，此面積愈大，濾層含污能力也愈大。在水質(zhì)不變、濾速不變的情況下，提高濾層含污能力可相應(yīng)延長(zhǎng)過(guò)濾周期,4.快濾池濾層的發(fā)展和利用 提高濾層含污能力的根本途徑是盡量使雜質(zhì)在濾層中均勻分布。為此，出現(xiàn)了“反粒度”過(guò)濾，即沿過(guò)濾水流方向?yàn)V料粒徑逐漸由大到小。具有代表性的有雙層濾料、三層濾料及均質(zhì)濾料等,為提高整個(gè)濾層含污能力，即順?biāo)鞣较颍瑸V料粒徑由大到小。最好采用“反粒度”

9、過(guò)濾方法，實(shí)現(xiàn)“反粒度”過(guò)濾有兩種途徑：一是改變水流方向,二是改變?yōu)V料層的組成，比較有代表性的為雙層濾料濾池、三層濾料濾池及均勻級(jí)配濾料濾池，它們的濾料組成如圖所示,濾料層構(gòu)造示意圖 (a)雙層濾料； (b)三層濾料； (c)均質(zhì)濾料,雙層濾料的組成為：上層采用密度小、粒徑較大的輕質(zhì)濾料 (如無(wú)煙煤，密度約1.5g/cm3，粒徑約為0.81.8mm)，下層采用密度大、粒徑較小的重質(zhì)濾料 (如石英砂，密度2.60g/ cm3，粒徑為0.51.2mm) ?？商岣弋a(chǎn)水量。 三層濾料與雙層濾料相似，組成分為三層：上層為大粒徑、重度小的輕質(zhì)濾料(如無(wú)煙煤)，中層為中等粒徑、中等重度的濾料 (如石英砂)，

10、下層為小粒徑、重度大的重質(zhì)濾料 ( 如石榴石、磁鐵礦)，各層濾料平均粒徑由上而下遞減。 均勻級(jí)配濾料，并非指濾料粒徑完全相同，而是說(shuō)粒徑相對(duì)比較均勻，其不均勻系數(shù)K80（K80的含義參見(jiàn)濾料內(nèi)容）一般為1.31.4。在鋪設(shè)濾料層時(shí)，整個(gè)濾層深度方向的任一橫斷面上，濾料組成和平均粒徑均勻一致。反沖洗時(shí)，一般采用氣-水反沖洗。避免產(chǎn)生水力篩分,5.過(guò)濾的水頭損失 （1）清潔濾層水頭損失,在過(guò)濾過(guò)程中，待濾水流經(jīng)濾層時(shí)，由于濾層的阻力所產(chǎn)生的壓力降，稱(chēng)為水頭損失。水頭損失是濾池設(shè)計(jì)、運(yùn)行必須考慮的一個(gè)指標(biāo)。 過(guò)濾開(kāi)始時(shí)，濾層是干凈的，水流經(jīng)過(guò)干凈濾層的水頭損失稱(chēng)“清潔濾層水頭損失”或稱(chēng)“起始水頭損失

11、”，用h0表示?？刹捎每?康采尼公式計(jì)算,2）等速過(guò)濾與變速過(guò)濾 過(guò)濾開(kāi)始以后，隨著過(guò)濾時(shí)間的延續(xù)，濾層中截留的雜質(zhì)越來(lái)越多，濾層的空隙率逐漸減少。 當(dāng)濾料形狀、粒徑、級(jí)配、厚度以及水溫一定時(shí)，隨著濾料孔隙率的減小，若水頭損失保持不變，將引起濾速的逐漸減小。反之，在濾速保持不變時(shí)，將引起水頭損失的增加。這樣就產(chǎn)生了快濾池的兩種基本過(guò)濾方式：等速過(guò)濾和變速過(guò)濾,過(guò)濾過(guò)程中，濾池過(guò)濾速度保持不變，亦即濾池流量保持不變的過(guò)濾方式，稱(chēng)“等速過(guò)濾”。在等速過(guò)濾狀態(tài)下，濾層水頭損失增加值與過(guò)濾時(shí)間 一般呈直線(xiàn)關(guān)系。隨著過(guò)濾水頭損失逐漸增加，濾池內(nèi)水位隨之升高，當(dāng)水位升高至最高允許水位時(shí)，過(guò)濾停止以待沖洗

12、，故“等速過(guò)濾”又稱(chēng)為“變水頭等速過(guò)濾,過(guò)濾過(guò)程中，濾池過(guò)濾速度隨過(guò)濾時(shí)間的延續(xù)而逐漸減小的過(guò)濾方式稱(chēng)“變速過(guò)濾”或“減速過(guò)濾”。在變速過(guò)濾狀態(tài)下，過(guò)濾水頭損失始終保持不變，由于濾層的孔隙率逐漸減小，必然使濾速也逐漸減小，故“變速過(guò)濾”又稱(chēng)為“等水頭變速過(guò)濾,3）濾層中的負(fù)水頭 過(guò)濾過(guò)程中，當(dāng)濾層截留了大量雜質(zhì)，以致砂面以下某一深度處的水頭損失超過(guò)該處水深時(shí)，便出現(xiàn)負(fù)水頭現(xiàn)象。濾層出現(xiàn)負(fù)水頭后，由于壓力減小，原來(lái)溶解在水中的氣體會(huì)不斷釋放出來(lái)。釋放出來(lái)的氣體對(duì)過(guò)濾有兩個(gè)破壞作用：一是增加濾層局部阻力，減少有效過(guò)濾面積，增加過(guò)濾時(shí)的水頭損失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響濾后水質(zhì)；二是氣體會(huì)穿過(guò)濾層，上升到濾池表

13、面，有可能把部分細(xì)濾料或輕質(zhì)濾料帶上來(lái)，從而破壞濾層結(jié)構(gòu)。在反洗時(shí)，氣體更容易將濾料帶出濾池，造成濾料流失,圖2.3.5 過(guò)濾時(shí)濾層壓力變化 1-靜水壓強(qiáng)線(xiàn)；2-清潔濾料過(guò)濾時(shí)水壓線(xiàn)；3-過(guò)濾時(shí)間為t1時(shí)的水壓線(xiàn)； 4-過(guò)濾時(shí)間為t2（t2t1）時(shí)的水壓線(xiàn),二、快濾池的構(gòu)造和工作過(guò)程,1.快濾池的類(lèi)型 人類(lèi)早期使用的濾池稱(chēng)為慢濾池,其主要是依靠濾層表面因藻類(lèi)、原生動(dòng)物和細(xì)菌等微生物生長(zhǎng)而生成的濾膜去除水中的雜質(zhì)。慢濾池能較為有效地去除水中的色度、嗅和味，但由于濾速太慢（濾速僅為0.10.3m/h）、占地面積太大而被淘汰?？鞛V池就是針對(duì)這一缺點(diǎn)而發(fā)展起來(lái)的，其中以石英砂作為濾料的普通快濾池使用歷

14、史最久,為了增加濾層的含污能力以提高濾速和延長(zhǎng)工作周期、減少濾池閥門(mén)以方便操作和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，人們從不同的工藝角度進(jìn)行了改進(jìn)和革新，出現(xiàn)了其它形式的快濾池，大致分類(lèi)如下： （1）按濾料層的組成可分為：?jiǎn)螌邮⑸盀V料、雙層濾料、三層濾料、均質(zhì)濾料、新型輕質(zhì)濾料濾池等； （2）按閥門(mén)的設(shè)置可分為：普通快濾池、雙閥濾池、單閥濾池、無(wú)閥濾池、虹吸濾池、移動(dòng)沖洗罩濾池等； （3）按過(guò)濾的水流方向可分為：下向流、上向流、雙向流濾池等； （4）按工作的方式可分為：重力式濾池，壓力式濾池。 （5）按濾池的沖洗方式可分為：高速水流反沖洗濾池、氣、水反沖洗濾池、表面助沖加高速水流反沖洗濾池,2.快濾池的工作過(guò)程 普

15、通快濾池又稱(chēng)四閥濾池，其構(gòu)造見(jiàn)圖。小型水廠濾池的格數(shù)較少時(shí)，采用的單行排列的布置形式。而大中型水廠由于濾池的格數(shù)較多，則宜采用雙行對(duì)稱(chēng)排列，兩排濾池中間布置管渠和閥門(mén)，稱(chēng)為管廊。普通快濾池本身包括渾水渠（進(jìn)水渠）、沖洗排水槽、濾料層、承托層和配水系統(tǒng)五個(gè)部分。管廊內(nèi)主要是進(jìn)水、清水、沖洗水、沖洗排水（或廢水渠）等五種管渠及其相應(yīng)的控制閥門(mén),普通快濾池構(gòu)造 1-進(jìn)水總管； 2-進(jìn)水支管； 3-清水支管； 4-沖洗水支管； 5-排水閥； 6-渾水渠； 7-濾料層； 8-承托曾； 9配水支管； 10-配水干管； 11-沖洗水總渠； 12-清水總管； 13-沖洗排水槽； 14-排水管； 15-廢水渠,

16、三、濾料,1.對(duì)濾料的基本要求 在水處理中，過(guò)濾是利用具有一定孔隙率的濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)的。地表水處理中所用的濾料，必須符合以下要求： （1）具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以免在沖洗過(guò)程中濾料出現(xiàn)磨損和破碎現(xiàn)象； （2）具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，以免濾料與水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而惡化水質(zhì)，尤其不能含有對(duì)人體健康和生產(chǎn)有害物質(zhì)； （3）具有合適的粒徑、良好的級(jí)配和適當(dāng)?shù)目紫堵剩?（4）貨源充足，價(jià)格低廉，應(yīng)盡量就地取材,2.濾料粒徑級(jí)配 濾料粒徑級(jí)配是指濾料中各種粒徑顆粒所占的重量比例。 生產(chǎn)中，濾料的粒徑級(jí)配通常以最大粒徑d max 、最小粒徑dmin和不均勻系數(shù)K 80來(lái)表示。這也是我國(guó)室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范中所采

17、用的濾料粒徑級(jí)配法,式中 d 10通過(guò)濾料重量10 %的篩孔孔徑，mm； d 80通過(guò)濾料重量80 %的篩孔孔徑，mm,其中d 10又稱(chēng)為有效粒徑，它反映濾料中細(xì)顆粒尺寸；d 80反映濾料中粗顆粒尺寸。由此可見(jiàn)，K 80的大小反映了濾料顆粒粗細(xì)不均勻程度，K 80越大，則粗細(xì)顆粒的尺寸相差越大，顆粒越不均勻，對(duì)過(guò)濾和反沖洗都會(huì)產(chǎn)生非常不利的影響。因?yàn)镵 80較大時(shí)，濾層的孔隙率小、含污能力低，從而導(dǎo)致過(guò)濾時(shí)濾池工作周期縮短；反沖洗時(shí)，若滿(mǎn)足細(xì)顆粒膨脹要求，粗顆粒將得不到很好清洗，反之，若為滿(mǎn)足粗顆粒膨脹要求，細(xì)顆?？赡鼙粵_出濾池。K 80越接近于1，濾料越均勻，過(guò)濾和反沖洗效果愈好，但濾料價(jià)格

18、很高。 為了保證過(guò)濾和反洗效果，通常要求K 802.0,濾料粒徑級(jí)配除采用最大粒徑、最小粒徑和不均勻系數(shù)表示以外，還可采用有效粒徑d 10和不均勻系數(shù)K 80來(lái)表示。 另外，在生產(chǎn)中也有用K 60（K 60 = d 60d 10）代替K 80來(lái)表示濾料不均勻系數(shù)。d 60的涵義與d 10或d 80相同,3.雙層及多層濾料級(jí)配 雙層濾料經(jīng)反沖洗以后，有可能出現(xiàn)部分混雜（在煤-砂交界面上），這主要取決于煤、砂的密度差、粒徑差及煤和砂的粒徑級(jí)配、濾料形狀、水溫及反沖洗強(qiáng)度等因素。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，煤-砂交界面混雜厚度在5cm左右，對(duì)過(guò)濾有益無(wú)害。 三層濾料反沖洗后，濾層中也存在適當(dāng)混雜，但上層仍然以煤粒

19、為主，中層以石英砂為主，下層以重質(zhì)礦石為主。就整個(gè)濾層而言，濾層孔隙尺寸由上而下遞減,4.濾料篩分,以石英砂濾料為例，取某砂樣300g，洗凈后于105恒溫箱中烘干，待冷卻后稱(chēng)取100g，放于一組篩子過(guò)篩，篩后稱(chēng)出留在各個(gè)篩子上的砂量，填入下表，并計(jì)算出通過(guò)相應(yīng)篩子的砂量,然后以篩孔孔徑為橫坐標(biāo)、通過(guò)篩孔砂量為縱坐標(biāo)，繪出篩分曲線(xiàn)，如圖所示,濾料篩分曲線(xiàn),根據(jù)篩分曲線(xiàn)，可求得該砂樣的d10 = 0.4mm，d80 = 1.34mm，并進(jìn)一步算出K80 =1.34/0.4=3.37。由于K 802.0，故該濾料不符合過(guò)濾級(jí)配要求，必須進(jìn)行篩選。 按規(guī)范要求：d10= 0.55mm，K80 = 2.

20、0。則可算出d 80 = 2.00.55 = 1.10mm。按此要求篩選濾料。 由圖可知，粗顆粒（d1.54mm）約篩除13 %，細(xì)顆粒（d0.44mm）約篩除13 %，共計(jì)26 %左右,5.濾料孔隙率的測(cè)定,濾料層孔隙率是指濾料層中孔隙所占的體積與濾料層總體積之比。其測(cè)定方法為：取一定量的濾料，在105下烘干、稱(chēng)重，并用比重瓶測(cè)出其密度，然后放入過(guò)濾筒中，用清水過(guò)濾一段時(shí)間后，量出濾層體積，按下式求出濾料孔隙率m,一般來(lái)講，孔隙率越大，濾層的含污能力越高，過(guò)濾周期就越長(zhǎng)，產(chǎn)水量越大；但孔隙率過(guò)大，懸浮雜質(zhì)容易穿透，影響出水水質(zhì),四、配水系統(tǒng)和承托層,1. 配水系統(tǒng) 配水系統(tǒng)位于濾池底部，其作

21、用有二：一是反沖洗時(shí)，使沖洗水在整個(gè)濾池平面上均勻分布；二是過(guò)濾時(shí)，能均勻地收集濾后水。 根據(jù)反沖洗時(shí)配水系統(tǒng)對(duì)沖洗水的阻力大小，配水系統(tǒng)可分為大阻力、中阻力和小阻力三種配水系統(tǒng),反沖洗時(shí)配水不均勻的危害： 濾池中砂層厚度分布不同； 過(guò)濾時(shí)，產(chǎn)生短流現(xiàn)象，使出水水質(zhì)下降； 可能招致局部承托層發(fā)生移動(dòng)，造成漏砂現(xiàn)象,1）大阻力配水系統(tǒng),2）中、小阻力配水系統(tǒng),小阻力配水系統(tǒng) （1）小阻力配水系統(tǒng)底部配水空間； （2）鋼筋混凝土穿孔濾板； （3）長(zhǎng)柄濾頭,大阻力配水系統(tǒng)的特點(diǎn)： 配水均勻性好； 結(jié)構(gòu)復(fù)雜； 但管道容易結(jié)垢； 孔口水頭損失大，因而要求反沖洗水壓高。 無(wú)閥濾池、移動(dòng)沖洗罩濾池、虹吸濾池

22、等的沖洗水頭非常有限，不宜采用大阻力配水系統(tǒng)。 小阻力配水系統(tǒng)的構(gòu)造特點(diǎn)：鋪設(shè)穿孔濾板或?yàn)V磚，開(kāi)孔比一般為1.01.5%。 小阻力配水系統(tǒng)的特點(diǎn)： 反沖洗水頭??； 配水均勻性較大阻力配水系統(tǒng)為差，當(dāng)配水系統(tǒng)室內(nèi)壓力稍有不均勻，濾層阻力稍不均勻，濾板上孔口尺寸稍有差別或部分濾板受堵塞，配水均勻程度都會(huì)敏感地反映出來(lái)； 濾池面積較大時(shí)，不宜采用小阻力配水系統(tǒng)。 中阻力配水系統(tǒng)與小阻力配水系統(tǒng)類(lèi)似，但其開(kāi)孔比介于大阻力配水系統(tǒng)與小阻力配水系統(tǒng)之間,中阻力配水系統(tǒng),2.承托層 作用有兩個(gè)： 一是支承濾料，防止過(guò)濾時(shí)濾料通過(guò)配水系統(tǒng)的孔眼流失； 二是反沖洗水時(shí)均勻地向?yàn)V料層分配反沖洗水,五、濾池的沖洗,

23、濾池過(guò)濾一段時(shí)間后，當(dāng)水頭損失增加到設(shè)計(jì)允許值或?yàn)V后水質(zhì)不符合要求時(shí)，濾池須停止過(guò)濾進(jìn)行反沖洗。反沖洗的目的是清除截留在濾料層中的雜質(zhì)，使濾池在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)過(guò)濾能力,1. 濾池沖洗方法 濾池過(guò)濾一段時(shí)間后，當(dāng)水頭損失增加到設(shè)計(jì)允許值或?yàn)V后水質(zhì)不符合要求時(shí)，濾池須停止過(guò)濾進(jìn)行反沖洗。反沖洗的目的是清除截留在濾料層中的雜質(zhì)，使濾池在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)過(guò)濾能力。 快濾池的反沖洗方法有三種：高速水流反沖洗；氣、水反沖洗；表面輔助沖洗加高速水流反沖洗,1）高速水流反沖洗 高速水流反沖洗是利用高速水流反向通過(guò)濾料層時(shí)，產(chǎn)生的水流剪力和流態(tài)化濾層造成濾料顆粒間碰撞摩擦的雙重作用，把截留在濾料層中的雜質(zhì)從濾料表面剝

24、落下來(lái)，然后被沖洗水帶出濾池。 為了保證反沖洗達(dá)到良好效果，要求必須有一定的沖洗強(qiáng)度、適宜的濾層膨脹度和足夠的沖洗時(shí)間，稱(chēng)之為沖洗三要素,反沖洗強(qiáng)度,反沖洗強(qiáng)度是指單位面積濾層上所通過(guò)的沖洗流量，以L(fǎng)/（sm2）計(jì)。也可換算成反沖洗流速，以cm/s計(jì)。1cm/s = 10 L/（sm2,濾層膨脹度,濾層膨脹度是指反沖洗時(shí)濾層膨脹后所增加的厚度與濾層膨脹前厚度之比，用e表示,沖洗時(shí)間,反沖洗時(shí)間不足時(shí)，濾料顆粒表面清洗不干凈；同時(shí)，反沖洗廢水因來(lái)不及從濾池流走，導(dǎo)致沖洗廢水中的污物重返濾層，覆蓋在濾層表面而形成“泥膜”、或進(jìn)入濾層形成“泥球,2）氣、水反沖洗 氣、水反沖洗的原理是：利用壓縮空氣進(jìn)

25、入濾池后，上升空氣氣泡產(chǎn)生的振動(dòng)和擦洗作用，將附著于濾料表面雜質(zhì)清除下來(lái)并使之懸浮于水中，然后再用水反沖把雜質(zhì)排出池外?？諝庥晒娘L(fēng)機(jī)或空氣壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐組成的供氣系統(tǒng)供給，沖洗水由沖洗水泵或沖洗水箱供應(yīng)，配氣、配水系統(tǒng)多采用長(zhǎng)柄濾頭。 氣、水反沖操作方式有以下幾種： 先進(jìn)入壓縮空氣擦洗，再進(jìn)入水反沖。 先進(jìn)入氣-水同時(shí)反沖，再進(jìn)入水反沖。 先進(jìn)入壓縮空氣擦洗，再進(jìn)入氣-水同時(shí)反沖，最后進(jìn)入水反沖,2.沖洗水的供給 普通快濾池反沖洗水供給方式有兩種：沖洗水泵和沖洗水塔（箱）。水泵沖洗建設(shè)費(fèi)用低，沖洗過(guò)程中沖洗水頭變化較小，但由于沖洗水泵是間隙工作且設(shè)備功率大，在沖洗的短時(shí)間內(nèi)耗電量大，使電網(wǎng)負(fù)荷

26、極不均勻；水塔（箱）沖洗操作簡(jiǎn)單，補(bǔ)充沖洗水的水泵較小，并允許在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)完成，耗電較均勻，但水塔造價(jià)較高。若有地形時(shí)，采用水塔（箱）沖洗較好,1）沖洗水塔（箱） 為避免沖洗過(guò)程中沖洗水頭相差太大，水塔（箱）內(nèi)水深不宜超過(guò)3m。水塔（箱）容積按單格濾池所需沖洗水量的1.5倍計(jì)算,2）水泵沖洗 沖洗水泵要考慮備用，可單獨(dú)設(shè)置沖洗泵房，也可設(shè)于二級(jí)泵站內(nèi)。水泵流量按沖洗強(qiáng)度和濾池面積計(jì)算,水泵沖洗的特點(diǎn)： 投資省； 但操作較為麻煩； 在沖洗的短時(shí)間內(nèi)耗電量大，往往會(huì)使廠區(qū)內(nèi)供電網(wǎng)負(fù)荷驟增。 沖洗水箱的特點(diǎn)： 造價(jià)高； 但操作簡(jiǎn)單； 專(zhuān)用水泵小，耗電量較均勻,3.沖洗廢水的排除 濾池沖洗廢水的排除

27、設(shè)施包括反沖洗排水槽和廢水渠。反沖洗時(shí)，沖洗廢水先溢流入反沖洗排水槽再匯集到廢水渠后排入下水道（或回收水池,1）反沖洗排水槽 （2）廢水渠,六、普通快濾池工藝設(shè)計(jì),1.濾池總面積及單池面積 根據(jù)流量和濾速計(jì)算出濾池總面積F： 單池面積可根據(jù)濾池總面積與濾池個(gè)數(shù)確定,設(shè)計(jì)時(shí)，濾池個(gè)數(shù)可參考下表來(lái)選取，但最少不能少于2個(gè),表 單池面積與濾池總面積,注意： 表2-11中有兩個(gè)濾速。在設(shè)計(jì)時(shí)，用正常濾速計(jì)算濾池面積和個(gè)數(shù)，用強(qiáng)制濾速驗(yàn)算調(diào)整。即按1個(gè)或2個(gè)濾池停產(chǎn)檢修，其余濾池分擔(dān)全部負(fù)荷考慮，計(jì)算其超負(fù)荷工作的濾速vn，濾速vn應(yīng)能滿(mǎn)足表2-11中的強(qiáng)制濾速要求,2.濾池長(zhǎng)寬比 單個(gè)濾池平面可為正方

28、形也可為矩形。濾池長(zhǎng)寬比決定于處理構(gòu)筑物總體布置，同時(shí)與 造價(jià)也有關(guān)系，應(yīng)通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。單個(gè)濾池的長(zhǎng)寬比可參考表2-14。 表2-14 單個(gè)濾池長(zhǎng)寬比,3.濾池總深度 包括： （1）濾池保護(hù)高度：0.200.30m； （2）濾層表面以上水深：1.52.0m； （3）濾層厚度：?jiǎn)螌由盀V料一般為0.70m，雙層及多層濾料一般為0.700.80m； （4）承托層厚度：見(jiàn)表2-10和表2-11 考慮配水系統(tǒng)的高度，濾池總深度一般為3.03.5m,4.管（渠）設(shè)計(jì)流速 快濾池管（渠）斷面應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)流速來(lái)確定，參見(jiàn)表2-18,注：考慮到處理水量有可能增大，流速不宜取上限值,5.管廊布置 管廊布置應(yīng)

29、力求緊湊、簡(jiǎn)捷；要有良好的防水、排水、通風(fēng)及照明設(shè)備；要留有設(shè)備及管配件安裝、維修的必要空間。 當(dāng)濾池個(gè)數(shù)少于5個(gè)時(shí)，宜采用單行排列，管廊設(shè)置于濾池一側(cè)；超過(guò)5個(gè)時(shí)，宜采用雙行排列，管廊設(shè)置于兩排濾池中間。后者布置緊湊，但應(yīng)注意通風(fēng)、采光和檢修條件,6. 設(shè)計(jì)中注意的問(wèn)題 （1）濾池底部應(yīng)設(shè)排空管，其入口處設(shè)柵罩，池底應(yīng)有一定的坡度，坡向排空管。 （2）每個(gè)濾池宜裝設(shè)水頭損失計(jì)及取樣管。 （3）各種密封渠道上應(yīng)設(shè)人孔，以便檢修。 （4）濾池壁與砂層接觸處應(yīng)拉毛成鋸齒狀，以免過(guò)濾水在該處形成“短路”而影響水 質(zhì)。 （5）濾池清水管上應(yīng)設(shè)置短管，管徑一般采用75200mm，以便排放初濾水,七、其它

30、形式濾池,1.虹吸濾池,圖 虹吸濾池的構(gòu)造及工作過(guò)程圖 1-進(jìn)水總渠； 2-進(jìn)水虹吸管； 3-進(jìn)水槽； 4-溢流堰； 5-布水管； 6-濾料層； 7-承托層； 8-配水系統(tǒng)； 9-底部配水空間； 10-清水室； 11-連通孔； 12-清水渠；13-排水吸管；14-排水槽；15-排水渠； 16-真空設(shè)備,2.重力式無(wú)閥濾池,圖 重力無(wú)閥濾池的構(gòu)造及工作過(guò)程圖 1-進(jìn)水分排槽； 2-進(jìn)水管； 3-虹吸上升管； 4-傘形頂蓋； 5-擋板； 6-濾料層；7-承托層； 8-配水系統(tǒng)； 9-底部配水空間； 10-連通渠（管）； 11-沖洗水箱12-出水渠；13-虹吸輔助管；14-抽氣管；15-虹吸下降管；

31、 16-水封井17-虹吸破壞斗； 18-虹吸破壞管；19-強(qiáng)制沖洗管； 20-沖洗強(qiáng)度調(diào)節(jié)器,3.移動(dòng)罩濾池,圖 虹吸式移動(dòng)罩濾池示意圖 1-進(jìn)水管； 2-穿孔配水墻； 3-消力柵；4-配水系統(tǒng)的配水孔；5-配水系統(tǒng)的配水室； 6-出水虹吸中心管；7-出水虹吸管鐘罩； 8-出水堰； 9-出水井； 10-沖洗罩； 11-排水虹吸管； 12-桁車(chē)； 13-浮筒； 14-針形閥； 15-抽氣罐； 16-排水渠,4.V型濾池,V型濾池構(gòu)造示意簡(jiǎn)圖 1-進(jìn)水氣動(dòng)隔膜閥； 2-方孔； 3-堰口；4-側(cè)孔；5-V型槽；6-小孔；7-排水渠；8-氣、水分配渠； 9-配水方孔； 10-配氣小孔；11-底部空間；

32、 12-水封井； 13-出水堰；14-清水渠； 15-排水閥； 16-清水閥； 17-進(jìn)氣閥； 18-沖洗水閥；19-長(zhǎng)柄濾頭,5.壓力濾池,北京第九水廠,行業(yè)介紹,劉灣水廠參觀,江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑設(shè)備與市政工程學(xué)院 給水排水11-1,劉灣水廠簡(jiǎn)介,劉灣水廠位于徐州市北郊劉灣村，水廠現(xiàn)狀取水口為南取水口（大運(yùn)河取水口），以大運(yùn)河水為水源；總規(guī)已確定在微山湖西側(cè)設(shè)北取水口，以微山湖為水源。微山湖位于市區(qū)北部與山東省交界處，是國(guó)家南水北調(diào)東線(xiàn)工程主要調(diào)蓄湖泊之一，目前是江蘇省江水北調(diào)工程的北段終點(diǎn)調(diào)蓄湖泊。 劉灣水廠1992年建成投入使用 是徐州首創(chuàng)水務(wù)有限責(zé)任公司下屬車(chē)間 經(jīng)營(yíng)范圍: 本

33、水廠主要經(jīng)營(yíng)貯各種居民用水及工業(yè)用水 ，設(shè)計(jì)供水能力20萬(wàn)立方米/日，投產(chǎn)后實(shí)際供水量均小于10萬(wàn)立方米/日，尚未發(fā)揮全部能力，供水潛力巨大,劉灣水廠凈水處理工藝流程,老師講解參觀要點(diǎn),凈水加藥間,凈水加藥間,加藥間的管理制度,1)工作標(biāo)準(zhǔn) 加藥間工作標(biāo)準(zhǔn)的主要內(nèi)容有： 按規(guī)定的濃度和時(shí)間配制凝聚劑與助凝劑溶液； 根據(jù)原水水質(zhì)變化、進(jìn)水量大小和沉淀池出水水質(zhì)的要求，正確調(diào)整和控制好投加量； 提出凈水藥劑的使用計(jì)劃，保管好庫(kù)中凝聚劑； 維護(hù)管理各種投加設(shè)備，及時(shí)保養(yǎng)檢修，保持設(shè)備完好； 做好各項(xiàng)原始記錄，準(zhǔn)確填寫(xiě)各項(xiàng)日?qǐng)?bào)； 保持加藥間的環(huán)境整潔。 (2)巡回檢查制 加藥間的巡回檢查應(yīng)按規(guī)定的路線(xiàn)

34、每12h進(jìn)行1次，其主要內(nèi)容有： 溶藥缸和溶液池水位是否正常； 加藥設(shè)備、液箱、管線(xiàn)是否有漏液現(xiàn)象； 混合、絮凝以及沉淀池水位與水質(zhì)是否正常； 其他與生產(chǎn)有關(guān)的情況。,加藥間的管理制度,3)安全技術(shù)操作規(guī)程 配制凝聚劑要穿戴工作服、膠皮手套和其他必要的勞保用品； 配制凝聚劑與助凝劑必須按規(guī)定的濃度，稱(chēng)取規(guī)定的數(shù)量； 放入溶藥缸時(shí)要按固定的水位，并均勻攪拌、消化溶解后才放人溶液池，放人溶液池的數(shù)量及稀釋的水量都要按事先規(guī)定的進(jìn)行； 投藥前對(duì)所有投藥設(shè)備及水射器進(jìn)行檢查，確保正常后方可按規(guī)定的順序打開(kāi)各控制閥門(mén)； 確定投藥量必須按進(jìn)水泵房開(kāi)機(jī)數(shù)量和原水水質(zhì)按試驗(yàn)數(shù)據(jù)或事先規(guī)定的投加標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，投加后

35、及時(shí)觀察礬花生成情況和沉淀池出口濁度加以調(diào)整，在未正常前不得離開(kāi)工作崗位； 必須按時(shí)正確地測(cè)定原水濁度、pH值、沉淀池出口濁度，按控制出口濁度大小來(lái)調(diào)整投加量； 水泵停車(chē)前應(yīng)提前35min關(guān)掉投藥開(kāi)關(guān)，以減少殘留液、減輕水泵葉輪或吸水管道的腐蝕； 各種機(jī)械設(shè)備應(yīng)按相應(yīng)的安全操作規(guī)程進(jìn)行,加藥間內(nèi),藥品的運(yùn)輸、貯存、保管和使用，都必須有嚴(yán)格的制度，對(duì)設(shè)備必須經(jīng)常嚴(yán)密查，及時(shí)修理，準(zhǔn)確操作，遵守安全操作規(guī)程，重視安全用氯問(wèn)題,局部器械,混凝,水處理過(guò)程中，向水中投加藥劑，進(jìn)行了水與藥劑的混合，從而使水中的膠體物質(zhì)產(chǎn)生凝聚或絮凝，這一綜合過(guò)程稱(chēng)為混凝過(guò)程。 混凝過(guò)程包括藥劑的溶解、配制、計(jì)量、投加、

36、混合和反應(yīng)等幾個(gè)部分,常用的絮凝設(shè)施分類(lèi),分類(lèi)形式 水力攪拌：1隔板絮凝、（往復(fù)隔板、回轉(zhuǎn)隔板）2折板絮凝（同波折板、異波折板、波紋板）3網(wǎng)格絮凝（柵條絮凝）4穿孔旋流絮凝 機(jī)械攪拌：水平軸攪拌、垂直軸攪拌,隔板絮凝池,隔板絮凝池：水流以一定流速在隔板之間通過(guò)從而完成絮凝過(guò)程的絮凝設(shè)施。 水平隔板絮凝池：水流方向是水平運(yùn)動(dòng)的垂直隔板絮凝池：水流方向?yàn)樯舷仑Q向運(yùn)動(dòng)的,回轉(zhuǎn)式隔板絮凝池,1絮凝時(shí)間一般宜為2030min； 2 絮凝池廊道的流速，應(yīng)按由大到小漸變進(jìn)行設(shè)計(jì)，起端流速一般宜為0.50.6m/s，末端流速一般宜為0.20.3m/s； 3 隔板間凈距一般宜大于0.5m,回轉(zhuǎn)式隔板絮凝池局部,

37、機(jī)械攪拌絮凝池,機(jī)械絮凝池通過(guò)電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置驅(qū)動(dòng)攪拌器對(duì)水進(jìn)行攪拌，使水中顆粒相互碰撞，發(fā)生絮凝。攪拌器可以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。國(guó)內(nèi)目前都是采用旋轉(zhuǎn)式，常見(jiàn)的攪拌器有槳板式和葉輪式，槳板式較為常用。根據(jù)攪拌軸的安裝位置，又分為水平軸式和垂直軸式。機(jī)械絮凝池宜分格串聯(lián)使用，以提高絮凝效果,水平軸式機(jī)械絮凝池,1 絮凝時(shí)間一般為1520min； 2 池內(nèi)一般設(shè)34擋攪拌機(jī)； 3 攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)漿板邊緣處的線(xiàn)速度通過(guò)計(jì)算確定，線(xiàn)速度宜自第一檔的0.5m/s逐漸變小至末檔的0.2m/s； 4 池內(nèi)宜設(shè)防止水體短流的設(shè)施,水平軸式機(jī)械絮凝池局部,沉淀池,沉淀池是利用重力沉降作用將密度比水

38、大的懸浮顆粒從水中去除的構(gòu)筑物。是水處理中應(yīng)用最廣泛的處理單元之一。 1按沉淀池的水流方向不同，可分為平流式沉淀池、豎流式沉淀池、輻流式沉淀池。 2按截流顆粒沉降距離不同，可分為一般沉淀池、淺層沉淀池,平流式沉淀池,平流沉淀池的沉淀時(shí)間，一般宜為1.53.0h。 平流沉淀池的水平流速可采用1025 mm/s，水流應(yīng)避免過(guò)多轉(zhuǎn)折。 平流沉淀池的有效水深，一般可采用3.03.5m。沉淀池的每格寬度（或?qū)Я鲏﹂g距），一般宜為38m，最大不超過(guò)15m，長(zhǎng)度與寬度之比不得小于4；長(zhǎng)度與深度之比不得小于10。 平流沉淀池宜采用穿孔墻配水和溢流堰集水，率一般不超過(guò)300m3/(md,平流式沉淀池,平流式沉淀

39、池局部,平流沉淀池宜采用穿孔墻配水和溢流堰集水，溢流率一般不超過(guò)300m3/(md,平流式沉淀池局部,濾池,濾池通常設(shè)在沉淀池或澄清池之后。過(guò)濾的作用是：一方面進(jìn)一步降低了水的濁度，使濾后水濁度達(dá)到生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)；另一方面為濾后消毒創(chuàng)造良好條件，這是因?yàn)樗懈街趹腋∥锷系挠袡C(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等在過(guò)濾的同時(shí)隨著水的濁度降低被部分去除，而殘存于濾后水中的細(xì)菌、病毒等也因失懸浮物的保護(hù)或依附，將在濾后消毒過(guò)程中容易被消毒劑殺滅,濾池,快濾池,單層、雙層濾料濾池沖洗前水頭損失宜采用2.02.5m；三層濾料濾池沖洗前水頭損失宜采用2.03.0m。 濾層表面以上的水深，宜采用1.52.0m。 單層濾料濾池宜采用大阻力或中阻力配水系統(tǒng)；三層濾料濾池宜采用中阻力配水系統(tǒng)。 沖洗排水槽的總平面面積，不應(yīng)大于過(guò)濾面積的25%，濾料表面到洗砂排水槽底的距離，應(yīng)等于沖洗時(shí)濾層的膨脹高度。 濾池沖洗水的供給可采用水泵或高位水箱(塔)。 當(dāng)采用水箱(塔)沖洗時(shí)，水箱(塔)有效容積應(yīng)按單格濾池沖洗水量的1.5倍計(jì)算。 當(dāng)采用水泵沖洗時(shí)，水泵的能力應(yīng)按單格濾池沖洗水量設(shè)計(jì)，并設(shè)置備用機(jī)組,快濾池的構(gòu)造圖,快濾池局部,快濾池局部,沖 洗,濾池沖洗方式的選擇，應(yīng)根據(jù)濾料層組成、配水配氣系統(tǒng)型式，通過(guò)試驗(yàn)或參照相似條件下已有濾池的經(jīng)驗(yàn)確定。 沖