物理化学处理工艺

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1、一 、 混 凝 工 艺（ 一 ） 混 凝 原 理 混 凝 是 将 化 学 药 剂 投 入 污 水 中 ， 经 充 分 混 合 与 反 应 ， 使 污水 中 悬 浮 态 （ 大 于 100nm） 和 胶 态 (1 100nm)的 细 小 颗 粒 凝 聚 或絮 凝 成 大 的 可 沉 絮 体 ， 再 通 过 沉 淀 去 除 的 工 艺 过 程 。主 要 去 除 ： 粘 土 （ 50nm 4m） 细 菌 （ 0.2m 80m） 病 毒 (10nm 300nm) 蛋 白 质 （ 1nm 50nm） 腐 殖 酸 l 混 凝 过 程 具 有 两 个 作 用 ： 第 一 个 作 用 ： 使 水 中 原 有

2、的 离 散 微 粒 首先 具 有 粘 附 在 固 体 颗 粒 上 的 性 质 凝 聚 （ coagulation） 第 二 个 作 用 ： 使 这 些 具 有 粘 附 性 的 离 散微 粒 能 够 粘 结 成 絮 体 絮 凝 （ flocculation）混 凝 （ coagulation-flocculation）（ 一 ） 混 凝 原 理 （ 一 ） 混 凝 原 理1. 凝 聚 （ coagulation） 胶 体 脱 稳 脱 稳 胶 体 凝 聚 生 长 成 d=10m的 小 矾 花（ Floc） 特 点 ： 剧 烈 搅 拌 ， 使 混 凝 剂 快 速 分 散 在 混 合 设 备 中 完

3、成 （ 一 ） 混 凝 原 理 混 合 方 式 机 械 混 合水 力 混 合 机 械 搅 拌 浆 板 式推 流 式涡 流 式混 合 池 混 合 管 道 直 接 混 合管 道 混 合 隔 板 式 混 合 池跌 水 式 混 合 池涡 流 式 混 合 池水 泵 混 合 管 道 静 态 混 合 器 混 合水 跃 式 混 合 池穿 孔 板 式 混 合 池混 合 的 方 式 1.水 泵 混 合 投 药 投 加 在 水 泵 吸 水 口 或 管 上 。 混 合 效 果 好 ，节 省 动 力 ， 各 种 水 厂 均 可 用 ， 常 用 于 取 水 泵 房靠 近 水 厂 处 理 构 筑 物 的 场 合 ， 两 者

4、 间 距 不 大 于150m。混合设备 水 泵 混 合 的 投 药 位 置 （ 1） 泵 前 投 加 （ 2） 泵 后 投 加 1、 泵 前 投 加 加 注 在 取 水 泵 吸 水 管 中 或 吸 水 喇 叭 口 处 ， 见图 。 目 前 大 多 数 采 用 这 种 方 式 ， 主 要 优 点 是 可 利用 水 泵 叶 轮 使 药 剂 和 原 水 得 到 充 分 混 合 ， 而 且 借助 于 水 泵 吸 力 吸 入 ， 容 易 加 注 。 缺 点 是 药 剂 对 水 泵 有 一 定 的 腐 蚀 作 用 。 2、 泵 后 投 加 加 注 在 水 泵 出 水 压 力 管 （ 见 图 ） 或 沉 淀

5、 池 进 口 处 。 当 取 水 泵 离 净 水 装 置 较 远 （ 约 大 于 500m） 时 ， 为 防 止 反 应过 早 ， 已 结 成 的 絮 粒 在 管 道 或 进 入 沉 淀 池 时 破 碎 ， 从 而 影 响 净水 效 果 ， 所 以 采 用 泵 后 投 加 。 泵 后 投 加 因 投 药 点 承 压 或 无 吸 力 ， 故 需 要 用 水 射 器 或 加 药泵 。 其 优 点 是 不 发 生 药 剂 对 水 泵 的 腐 蚀 。 2.管 式 混 合 管 式 静 态 混 合 器 ： 流 速 不 宜 小 于 1m/s，水 头 损 失 不 小 于 0.30.4m， 简 单 易 行 。

6、扩 散 混 合 器 ， 是 在 管 式 孔 板 混 合 器 前 加一 个 锥 形 帽 ， 锥 形 帽 夹 角 90 。 顺 流 方 向投 影 面 积 为 进 水 管 总 截 面 面 积 的 1/4， 开 孔面 积 为 进 水 管 总 截 面 面 积 的 3/4， 流 速 为1.01.5m/s， 混 合 时 间 23s。 节 管 长 度 不 小于 500mm。 水 头 损 失 约 0.30.4， 直 径 在DN200DN1200。 图 6-13 管 式 静 态 混 合 器 图 6-14 扩 散 混 合 器药 剂原 水 管 道 管 道 单 元 混 合 体静 态 混 合 器 原 水 原 水 管投 药

7、 套 管塑 料 管 孔 板锥 帽挡 板 支 架 3 机 械 混 合 在 池 内 安 装 搅 拌 装 置 ， 搅 拌 器 可 以 是桨 板 式 、 螺 旋 桨 式 或 透 平 式 ， 速 度 梯 度7001000s-1， 时 间 1030s以 内 ， 优 点 是 混合 效 果 好 ， 不 受 水 质 影 响 ， 缺 点 是 增 加 机械 设 备 ， 增 加 维 修 工 作 。 l 普 通 管 道 混 合 l 把 药 剂 投 入 水 泵 压 水 水 管 内 ， 借 助 水流 进 行 混 合 。l 药 剂 加 入 方 式 ： 跌 水 混 合 池 利 用 水 流 在 跌 落 过 程 中 产 生 的 冲

8、 击 达 到 混 合 的 效 果 。 水 跃 式 混 合 池 利 用 3m/s以 上 的 流 速 迅 速 流 下 时 所 产 生 的 水 跃 进 行混 合 。 涡 流 式 混 合 设 备l 设 计 要 点 ：l 底 部 锥 角 30-45 ；l 反 应 时 间 1-1.5min， 2min；l 入 口 流 速 1-1.5m/s；l 圆 柱 部 分 上 升 流 速 25mm/s。 （ 一 ） 混 凝 原 理 2. 絮 凝 （ flocculation） 脱 稳 胶 粒 生 长 成 大 矾 花 (Floc)（ 可 以 通 过 沉 淀 去 除 ） d=0.6-1.2mm特 点 ： 需 要 一 定 时

9、 间 使 矾 花 长 大 ， 搅 拌 从 强 弱 在 絮 凝 设 备 中 完 成 絮 凝 设 备 1.隔 板 絮 凝 池 隔 板 絮 凝 池 分 往 复 式 和 回 转 式 ， 隔 板 絮 凝 池 的 水 头 损 失 由 局 部 水 头 和 沿 程 水 头 损 失组 成 。 往 复 式 总 水 头 损 失 一 般 在 0.30.5m， 回 转 式 的水 头 损 失 比 往 复 式 的 小 40 左 右 。 隔 板 絮 凝 池 特 点 ： 构 造 简 单 、 管 理 方 便 ， 但 絮 凝 效果 不 稳 定 ， 池 子 大 。 适 应 大 水 厂 。 图 6-15 往 复 式 隔 板 絮 凝 池

10、19.7m 22.0m进水 接沉淀池2.8m 接 沉 淀 池 进水管 进水管图 6-16 回 转 式 隔 板 絮 凝 池 2.折 板 絮 凝 池 通 常 采 用 竖 流 式 ， 它 将 隔 板 絮 凝 池的 平 板 隔 板 改 成 一 定 角 度 的 折 板 。 折 板波 峰 对 波 谷 平 行 安 装 称 “ 同 波 折 板 ” ，波 峰 相 对 安 装 称 “ 异 波 折 板 ” 。 与 隔 板式 相 比 ， 水 流 条 件 大 大 改 善 ， 有 效 能 量消 耗 比 例 提 高 ， 但 安 装 维 修 较 困 难 ， 折板 费 用 较 高 。 图 6-17 单 通 道 折 板 絮 凝

11、池 剖 面 示 意进 水 出 水 进 水 出 水（ ） （ ）（ a） 同 波 折 板 （ b） 异 波 折 板 图 6-18 多 通 道 折 板 絮 凝 池 示 意A A水 流 向 上 水 流 向 下 出 水进 水 平 面 图 进 水 A-A剖 面折 板 3 机 械 絮 凝 池 机 械 絮 凝 池 的 剖 面 示 意 见 图 。 搅 拌 器 有 浆 板 式 和 叶 轮 式 ， 按 搅 拌 轴 的 安装 位 置 分 水 平 轴 式 和 垂 直 轴 式 。 第 一 格 搅 拌 强 度 最 大 ， 而 后 逐 步 减 小 ， 搅拌 强 度 决 定 于 搅 拌 器 转 速 和 桨 板 面 积 。 图

12、 6-19 机 械 絮 凝 池 剖 面 示 意进 水 进 水接沉淀池 接沉淀池（ ） （ ）（ ） 水 平 轴 式 ； （ ） 垂 直 轴 式浆 板 ； 2-叶 轮 ； 3-旋 转 轴 ； 4-隔 墙 4.穿 孔 旋 流 絮 凝 池 由 若 干 方 格 组 成 。 分 格 数 一 般 不 少 于 6格 。 流速 逐 渐 减 小 ， G也 相 应 减 小 以 适 应 絮 凝 体 形 成 ，孔 口 流 速 宜 取 0.6 1.0m/s， 末 端 流 速 宜 取 0.20.3m/s。 絮 凝 时 间 15 25min。 穿 孔 旋 流 絮 凝 池 的 优 点 是 构 造 简 单 ， 施 工 方便 ，

13、 造 价 低 ， 可 用 于 中 、 小 型 水 厂 或 与 其 他 形 式的 絮 凝 池 组 合 应 用 。 图 6-20 穿 孔 旋 流 絮 凝 池 平 面 示 意 图上 面 进 水下 面 进 水 5.网 格 、 栅 条 絮 凝 池 网 格 、 栅 条 絮 凝 池 设 计 成 多 格 竖 井 回 流 式 。每 个 竖 井 安 装 若 干 层 网 格 或 栅 条 ， 各 竖 井 间的 隔 墙 上 、 下 交 错 开 孔 ， 进 水 端 至 出 水 端 逐渐 减 少 ， 一 般 分 3段 控 制 。 前 段 为 密 网 或 密 栅 ，中 段 为 疏 网 或 疏 栅 ， 末 段 不 安 装 网

14、、 栅 。 网格 （ 栅 条 ） 絮 凝 池 的 示 意 图 。 图 6-21 网 格 （ 或 栅 条 ） 絮 凝 池 平 面 示 意 图 （ 图 中 数 字 表 示 网 格 层 数 ）进 水平 面 布 置 （ 2） 网 格 （ 3） 栅 条下 面 进 出 水上 面 进 出 水水 流 向 上水 流 向 下 网 格 絮 凝 池 效 果 好 ， 水 头 损 失 小 ，絮 凝 时 间 较 短 ， 但 还 存 在 末 端 池 底 积泥 现 象 ， 小 数 水 厂 发 现 网 格 上 滋 生 藻类 、 堵 塞 网 眼 现 象 。 6.不 同 形 式 絮 凝 池 组 合 应 用 每 种 形 式 的 絮 凝

15、 池 各 有 其 优 缺 点 。 不 同 形 式 的絮 凝 池 组 合 应 用 可 以 相 互 补 充 ， 取 长 补 短 。 往 复式 和 回 转 式 隔 板 絮 凝 池 在 竖 向 组 合 是 常 用 方 式 之一 ， 穿 孔 旋 流 与 隔 板 絮 凝 池 也 往 往 组 合 应 用 。 不同 形 式 絮 凝 池 配 合 使 用 ， 效 果 良 好 ， 但 设 备 形 式增 多 ， 应 根 据 具 体 情 况 决 定 。 （ 一 ） 混 凝 原 理 3. 沉 淀 （ clarification） 矾 花 沉 淀 类 似 于 活 性 污 泥 在 二 沉 池 的 沉 淀 。 沉 淀 池常 用

16、 的 形 式 是 平 流 沉 淀 池 、 斜 管 沉 淀 池 和 斜 板 沉 淀 池 。平 流 沉 淀 池 的 水 平 流 速 一 般 控 制 在 5 15mm/s的 范 围 内 ，水 力 表 面 负 荷 般 在 1 1.5m3/(m2 h)之 间 ， 水 力 停 留时 间 一 般 在 1.0 1.5h范 围 内 。 （ 一 ） 混 凝 原 理 斜 板 （ 管 ） 沉 淀 池 (二 )混 凝 剂 和 助 凝 剂 ：1、 混 凝 剂 无 机 混 凝 剂 铁 盐 形 成 的 絮 体 比铝 盐 絮 体 密 实 ， 但腐 蚀 性 强 ， 有 颜 色 。（ Al2(SO4)3 K2SO4 24H2O）

17、无 机 高 分 子 混 凝 剂 ：聚 合 氯 化 铝 （ PAC） ： 碱 式 氯 化 铝 Al2(OH)6-nCl m，聚 合 硫 酸 铁 （ PFS） ： Fe2(OH)n(SO4)3-n/2 m。有 机 高 分 子 混 凝 剂 ： 聚 丙 烯 酰 胺 （ PAM）高 分 子 混 凝 剂 CH2 CHCONH2 无机 铝 系 硫 酸 铝明 矾 （ Al2(SO4)3K 2SO424H2O）聚 合 氯 化 铝 （ PAC） Al2(OH)6-nCl m聚 合 硫 酸 铝 （ PAS） 适 宜 pH： 5.58 铁 系 三 氯 化 铁硫 酸 亚 铁硫 酸 铁 （ 国 内 生 产 少 ）聚 合

18、硫 酸 铁 (PFS) Fe2(OH)n(SO4)3-n/2 m聚 合 氯 化 铁 适 宜 pH： 511， 但 腐蚀 性 强 有机 人 工合 成 阳 离 子 型 ： 含 氨 基 、 亚 氨 基 的 聚 合 物 国 外 开 始 增 多 ， 国 内尚 少 阴 离 子 型 ： 水 解 聚 丙 烯 酰 胺 （ HPAM） 非 离 子 型 ： 聚 丙 烯 酰 胺 （ PAM） ， 聚 氧 化 乙 烯（ PEO） 两 性 型 使 用 极 少 天 然 淀 粉 、 动 物 胶 、 树 胶 、 甲 壳 素 等 微 生 物 絮 凝 剂 l 相 关 说 明与 硫 酸 铝 相 比 ， 三 氯 化 铁 具 有 以 下

19、 优 点 ： 适 用 的pH值 范 围 较 宽 ； 形 成 的 絮 凝 体 比 铝 盐 絮 凝 体 密 实 ； 处 理 低 温 低 浊 水 的 效 果 优 于 硫 酸 铝 ； 但 三 氯 化 铁 腐 蚀性 较 强 。 硫 酸 亚 铁 一 般 与 氧 化 剂 如 氯 气 同 时 使 用 ， 以 便 将 二价 铁 氧 化 成 三 价 铁 。 聚 合 氯 化 铝 又 称 为 碱 式 氯 化 铝 或 羟 基 氯 化 铝 ， 性 能优 于 硫 酸 铝 。 助 凝 剂 ： 凡 能 提 高 或 改 善 混 凝 剂 作 用 效 果 的 化 学 药 剂 可称 为 助 凝 剂 。 助 凝 剂 可 以 参 加 混

20、凝 ， 也 可 不 参加 混 凝 。 广 义 上 可 分 为 以 下 几 类 ： 酸 碱 类 ： 调 整 水 的 pH， 如 石 灰 、 硫 酸 等 ； 加 大 矾 花 的 粒 度 和 结 实 性 ： 如 活 化 硅 酸 （ SiO2 nH2O） 、 骨 胶 、 高 分 子 絮 凝 剂 ； 氧 化 剂 类 ： 破 坏 干 扰 混 凝 的 物 质 ， 如 有 机 物 。如 投 加 Cl2、 O3等 。 水 的 特 性 ： 温 度 、 pH及 碱 度 、 水 中 杂 质 性 质 和 浓 度 混 凝 剂 种 类 ： 前 面 已 有 叙 述水 力 条 件 ： 前 面 已 有 叙 述 1、 水 温 低

21、温 ， 混 凝 效 果 差 ， 原 因 是 ： 无 机 盐 水 解 吸 热 温 度 降 低 ， 粘 度 升 高 布 朗 运 动 减 弱胶 体 颗 粒 水 化 作 用 增 强 ， 妨 碍 凝 聚 对 策 ： 提 高 投 药 量 、 添 加 高 分 子 助 凝 剂 2、 pH及 碱 度 视 混 凝 剂 品 种 而 异 。 如 硫 酸 铝 的 最 佳 pH值 范 围 为 6.5-7.5。 三 价 铁 盐 的 最 佳 pH值 范 围 为 6.0-8.4。无 机 盐 水 解 ， 造 成 pH下 降 ， 影 响 水 解 产 物 形 态 。如 水 中 碱 性 太 弱 ， 需 投 加 石 灰 乳 、 碳 酸

22、氢 钠 等 助 凝 剂 。 3、 水 中 杂 质 浓 度 杂 质 浓 度 低 ， 颗 粒 间 碰 撞 机 率 下 降 ， 混 凝 效 果 差 。 对 策 ： 加 高 分 子 助 凝 剂 加 粘 土 等 矿 物 颗 粒投 加 混 凝 剂 后 直 接 过 滤 “ 低 温 低 浊 ” - 混 凝 困 难 4、 搅 拌 速 度 和 时 间 使 用 混 凝 剂 的 主 要 目 的 ， 是 使 胶 体 中 和 ， 因此 应 尽 快 使 药 剂 迅 速 均 匀 扩 散 ， 投 药 后 的 搅 拌速 度 与 时 间 ， 对 混 凝 效 果 有 直 接 影 响 。 通 常 凝聚 作 用 需 要 快 速 搅 拌

23、， 使 药 剂 迅 速 均 匀 扩 散 ，使 胶 体 脱 稳 并 进 行 凝 聚 ， 时 间 短 ， 通 常 小 于 2分钟 。 絮 凝 作 用 要 求 搅 拌 徐 缓 ， 以 免 结 大 的 絮 凝体 被 打 碎 ， 时 间 在 5 30分 钟 。 1 工 业 废 水 ： 用 于 处 理 一 些 特 殊 废 水 ， 脱 色 、 去 除 悬 浮 物 等 。印 染 废 水 处 理 ： 适 用 于 含 颜 料 、 分 散 染 料 、 水 溶 性分 子 量 较 大 的 等 染 料 废 水 处 理 。 混 凝 剂 的 选 择 与 染 料 种 类 有 关 ， 需 做 混 凝 试 验 。 可 以 单 独

24、用 无 机 混 凝 剂 ， 也 可 和 有 机 高 分 子 絮 凝 剂 联用 。 含 油 废 水 处 理 ：乳 化 油 颗 粒 小 、 表 面 带 电 荷 ， 加 混 凝 剂 ， 压缩 双 电 层 。通 常 采 用 混 凝 气 浮 工 艺 。 混 凝 优 点 ： 上 马 快 、 投 资 省 、 效 果 好 ，缺 点 ： 运 转 费 高 ， 沉 渣 多 2 废 水 深 度 处 理 与 回 用 去 除 颗 粒 物氮 、 磷砷 、 汞 等二 级 生 物处 理 出 水 混 凝 沉 淀 过 滤BOD5: 20 30mg/LCOD: 60 100mg/LSS: 20 30mg/L含 有 粒 径 数 1nm

25、到 10m的 颗 粒 COD50 mg/L市 政 杂 用绿 化 、 洗 车冷 却 用 水 3 改 善 污 泥 脱 水 性 能 （ 七 ） 混 凝 控 制 指 标 凝 聚絮 凝 混 合 设 备絮 凝 设 备用 G可 以 来 判 断 混 合 和 絮 凝 的 程 度 ， 可 用 下 式 计 算 G：P 单 位 体 积 水 流 所 需 要 的 功 率 ； 污 水 动 力 粘 滞系 数 。混 合 （ 凝 聚 ） 过 程 (Mixing): 剧 烈 搅 拌 分 散 药 剂 ， 时 间 通 常 在 10 30s， 一 般2min， G 500 1000s -1。 絮 凝 过 程 ：不 仅 与 G有 关 ，

26、还 与 时 间 有 关 平 均 G 10 75s-1， GT 104 105 运 行 中 ， 采 用 v和 T校 核 GT或 者 平 均 G反 应 时 间 T和 GT采 用 以 下 两 式 计 算 ： （ 八 ） 混 凝 沉 淀 的 日 常 维 护 管 理（ 1） 每 班 均 应 观 察 并 记 录 矾 花 生 成 情 况 ， 并 将 之 与 历 史 资 料 比 较 。 如发 现 异 常 应 及 时 分 析 原 因 ， 并 采 取 相 应 对 策 。（ 2） 沉 淀 池 排 泥 要 及 时 且 准 确 。 排 泥 间 隔 太 长 或 一 次 性 排 泥 量 太 大 ，都 将 影 响 正 常 运

27、 行 。（ 3） 应 定 期 清 洗 加 药 设 备 ， 保 持 清 洁 卫 生 ； 定 期 清 扫 池 壁 ， 防 止 藻 类滋 生 。（ 4） 定 期 取 样 分 析 水 质 ， 并 定 期 核 算 混 合 区 和 絮 凝 池 的 G及 GT值 。（ 5） 定 期 巡 检 设 备 的 运 行 情 况 ， 如 有 故 障 ， 则 及 时 排 除 。（ 6） 当 采 用 氯 化 铁 作 混 凝 剂 时 ， 应 注 意 检 查 设 备 的 腐 蚀 情 况 ， 及 时 进行 防 腐 处 理 。（ 7） 加 药 计 量 设 施 应 定 期 标 定 ， 保 证 计 量 准 确 。（ 8） 加 强 对

28、库 存 药 剂 的 检 查 ， 防 止 药 剂 变 质 失 效 。 对 硫 酸 亚 铁 尤 应 注意 。 用 药 应 贯 彻 “ 先 存 先 用 ” 的 原 则 。 （ 9） 配 药 时 要 严 格 执 行 卫 生 安 全 制 度 ， 必 须 带 胶 皮 手 套 以 及 采 取 其 它劳 动 保 护 措 施 。 （ 九 ） 混 凝 沉 淀 的 分 析 测 量 与 记 录（ 1） 对 于 混 凝 沉 淀 系 统 的 进 水 和 出 水 ， 应 进 行 以 下 项 目 的 分析 或 测 量 ：温 度 、 pH、 色 度 、 浊 度 、 SS、 COD、 BOD5、 TP。（ 2） 应 定 期 进

29、行 絮 凝 池 出 水 的 沉 降 试 验 ， 观 察 并 记 录 矾 花 的沉 降 情 况（ 3） 定 期 进 行 烧 杯 搅 拌 试 验 ， 检 查 是 否 为 最 佳 投 药 量 。（ 4） 定 期 核 算 并 记 录 G、 T及 GT值 。 二 、 过 滤什 么 是 过 滤 ？过 滤 介 质固 液 分 离 手 段日 常 生 活 中 常 用 砂 来 净 水 。 （ 一 ） 慢 滤 池 滤 速 慢 v 0.1 0.2 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 。 滤 膜 慢 滤 池 是 最 早 出 现 的 用

30、于 水 处 理 的 过 滤 设 备 ， 能 有 效 地 去除 水 的 色 度 、 嗅 和 味 。 由 于 慢 滤 池 占 地 面 积 大 、 操 作 麻 烦 、寒 冷 季 节 时 其 表 层 容 易 冰 冻 ， 在 城 镇 水 厂 中 使 用 的 慢 滤 池 逐渐 被 快 滤 池 所 代 替 。 慢 滤 池 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 。 1、 机 理 条 件 ： 滤 速 大 于 5 m/h

31、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 机 理 ： 表 层 细 砂 层 粒 径 为 0.5mm， 孔 隙 尺 寸 为 80um， 但 进 入 滤池 的 颗 粒 大 部 分 小 于 30um， 但 仍 能 被 去 除 。不 光 是 机 械 筛 滤 ， 还 有 接 触 粘 附 的 作 用 。 深 层 过 滤（ 二 ） 快 滤 池 悬 浮 颗 粒 被 截 留 的 机 理 : 两 阶 段 理 论 ： 由 迁 移 与 吸 附 组 成 。 迁 移 ： 沉 淀 、 扩 散 、 惯 性 、 阻 截 和 水 动 力 ，

32、 见 图 。 吸 附 ： 范 德 华 引 力 、 静 电 力 、 以 及 某 些 化 学 键 和 某 些 特 殊的 化 学 吸 附 力 作 用 、 絮 凝 颗 粒 间 的 架 桥 作 用 。 悬 浮 颗 粒 的 迁 移 过 程1 沉 淀 2 扩 散 3 惯 性 5 水 动 力流 线 滤 料 悬 浮 颗 粒 4 阻 截 应 用 ：给 水 处 理原 水 混 凝 沉 淀 /澄 清 过 滤原 水 微 絮 凝 过 滤 （ 微 絮 凝 过 滤 ）原 水 加 药 过 滤 （ 接 触 过 滤 ）废 水 处 理原 水 生 物 处 理 过 滤 原 水 生 物 处 理 混 凝 沉 淀 过 滤 2、 快 滤 池 的

33、分 类 普 通 快 滤 池 虹 吸 滤 池 重 力 滤 池 压 力 滤 池 移 动 罩 冲 洗 滤 池 过 滤反 冲 洗 重 力 式 无 阀 滤 池1 2 12114 5 176 89 20 1610 15131419183H H0图 9-25 无 阀 滤 池 过 滤 过 程1-进 水 分 配 槽 ； 2-进 水 管 ； 3-虹 吸 上 升 管 ； 4-伞 形 顶 盖 ； 5-挡 板 ； 6-滤 料 层 ； 7-承 托 层 ； 8-配 水 系 统 ； 9-底 部 配 水 区 ； 10-连 通 渠 ；11-冲 洗 水 箱 ； 12-出 水 渠 ； 13-虹 吸 辅 助 管 ； 14-抽 气 管

34、； 15-虹吸 下 降 管 ； 16-水 封 井 ； 17-虹 吸 破 坏 斗 ； 18-虹 吸 破 坏 管 ； 19-强 制 冲 洗 管 ； 20-冲 洗 强 度 调 节 器7 优 缺 点 无 阀 滤 池 一 般 用 于 中 、 小 型 水 厂 。 单 池 面 积 一 般 不 大 于16 m2。 优 点 ： 它 不 需 大 型 阀 门 ， 冲 洗 完 全 自 动 ， 造 价 较 低 ， 操 作 管 理较 为 方 便 ， 过 滤 过 程 中 不 会 出 现 负 水 头 现 象 。 缺 点 ： 池 体 结 构 较 复 杂 ， 滤 料 装 御 困 难 ， 冲 洗 水 箱 位 于 滤 池 上部 ，

35、出 水 标 高 较 高 ， 相 应 抬 高 了 滤 前 处 理 构 筑 物 如 沉 定 池 或澄 清 池 的 标 高 ， 从 而 给 水 厂 处 理 构 筑 物 的 总 体 高 程 布 置 带 来困 难 。 虹 吸 滤 池 1 217 15 4 5 316 109 7 86 1112 13冲 洗 过 滤图 9-26 虹 吸 滤 池 的 构 造 1-进 水 槽 ； 2-配 水 槽 ； 3-进 水 虹 吸 管 ； 4-单 格 滤 池 进 水 槽 ； 5-进 水 堰 ； 6-布 水 管 ；7-滤 层 ； 8-配 水 系 统 ； 9-集 水 槽 ； 10-出 水 管 ； 11-出 水 井 ； 12-出

36、 水 堰 ； 13-清 水 管 ；14-真 空 系 统 ； 15-冲 洗 虹 吸 管 ； 16-冲 洗 排 水 管 ； 17-冲 洗 排 水 槽 优 缺 点优 点 ： 不 需 要 大 型 阀 门 及 相 应 的 启 闭 控 制 设 备 ， 也 无 管 廊 ；可 以 利 用 滤 池 本 身 的 出 水 量 、 水 头 进 行 冲 洗 ， 不 需要 设 置 冲 洗 高 位 水 箱 或 水 泵 ； 可 以 在 一 定 的 范 围 内 ，根 据 来 水 量 的 变 化 自 动 均 衡 地 调 节 各 格 滤 池 的 滤 速 ，不 需 要 滤 速 控 制 设 施 。缺 点 ： 池 深 较 大 ； 冲 洗

37、 强 度 受 其 它 几 格 滤 池 出 水 量 的 影响 ， 故 冲 洗 效 果 不 象 普 通 快 滤 池 那 样 稳 定 。 移 动 冲 洗 罩 滤 池 Z2Z110 76 8 9543 151413111221 图 9-27 移 动 罩 滤 池 （ 11）（ 14）（ 10）（ 9）（ 4） （ 15）（ 16）（ 21）12（ 3）（ 22）12（ 2）（ 1） （ 23）（ 24）21 1-进 水 管 ； 2-穿 孔 配 水 墙 ； 3-消 力 栅 ； 4-小 阻 力 配 水 系 统 的 配 水 孔 ； 5-配 水 系 统 的 配 水 室 ； 6-出 水 虹 吸 中 心 管 ； 7

38、-出 水 虹 吸 管 钟 罩 ； 8-出 水 堰 ； 9-出 水 管 ； 10-冲 洗 罩 ； 11-排 水 虹 吸 管 ； 12-桁 车 ； 13-浮 筒 ； 14-针 形 阀 ； 15-抽 气 管 ； 16-排 水 渠 986 7（ 12）（ 13） - 剖 面 Z3 Z1101611 15 优 缺 点 优 点 ： 池 体 结 构 简 单 ； 无 需 冲 洗 水 箱 （ 塔 ） ； 无 大 型阀 门 ， 管 件 小 ； 采 用 泵 吸 式 冲 洗 罩 时 ， 池 深 较 浅 ；与 同 规 模 的 普 通 快 滤 池 相 比 ， 造 价 有 所 下 降 。 缺 点 ： 机 电 及 控 制 设

39、 备 较 多 ； 自 动 控 制 与 维 修 较 复 杂 。 移 动 冲 洗 罩 滤 池 适 用 于 大 、 中 型 水 厂 。 V型 滤 池 滤 板平 面 图 反 冲 水 管ABBA 1312 1618反 冲 洗 真 空 管54321进水总渠 A-A剖 面 管 廊控 制 室171312149 107154 31图 9-28 V型 滤 池 构 造 简 图1-进 水 气 动 隔 膜 阀 ； 2-方 孔 ； 3-堰 口 ； 4-侧 孔 ； 5-V型 槽 ； 6-小 孔 ； 7-排 水 渠 ； 8-气 、 水 分 配 渠 9-配 水 方 孔 ； 10-配 气 方 孔 ； 11-底 部 空 间 ； 1

40、2-水 封 井 ； 13-出 水 堰 ； 14-清 水 渠 ； 15-排 水 阀 ； 16-清 水 阀 ； 17-进 气 阀 ； 18-冲 洗 水 阀 B-B剖 面 910 876 5 优 缺 点 优 点 ： 采 用 均 质 滤 料 过 滤 ， 避 免 了 级 配 滤 料 过 滤 时 可能 产 生 的 一 些 缺 点 。 滤 料 层 含 污 容 量 大 ， 出 水 水质 较 好 ， 过 滤 周 期 较 长 ， 过 滤 速 度 较 高 。 采 用 气 -水 联 合 反 冲 洗 ， 冲 洗 耗 水 量 小 ， 冲 洗 效 果 好 。 容易 实 现 自 动 过 滤 与 冲 洗 。 缺 点 是 ： 对

41、 冲 洗 操 作 要 求 严 格 ， 需 要 鼓 风 机 等 机 械 。 滤池 施 工 要 求 严 格 。 压 力 滤 池 进 水 排 气 管 压 力 线 出 水滤 头入 孔挡 板煤 层砂 层图 9-29 压 力 滤 池 3 过 滤 方 式 （ 1） 恒 速 过 滤 最 常 见 的 恒 速 过 滤 如 图 所 示 。 在 恒 速 过 滤 状 态 ， 由 于 滤 层逐 渐 被 堵 塞 ， 水 头 损 失 随 过 滤 时 间 逐 渐 增 加 ， 滤 池 中 水 位 逐渐 上 升 ， 当 水 位 上 升 到 最 高 水 位 时 ， 过 滤 停 止 以 待 冲 洗 。 无阀 滤 池 与 虹 吸 滤 池

42、 是 典 型 的 恒 速 过 滤 滤 池 。最 高 水 位最 低 水 位 进水 出水图 9-7 恒 速 过 滤 Hmax h Ho （ 2） 递 降 速 过 滤 设 四 个 滤 池 组 成 一 个 滤 池 组 ， 假 设 ： 进 入 滤 池 组 的 总流 量 不 变 ； 每 个 池 子 的 性 能 完 全 相 同 ； 每 个 滤 池 恰 好 按它 的 编 号 顺 序 进 行 冲 洗 。 则 滤 池 的 水 位 与 滤 速 变 化 如 图 9-9所 示 。 移 动 冲 洗 罩 滤 池 是 典 型 的 递 降 速 过 滤 滤 池 ， 当 移 动 冲 洗 罩滤 池 的 分 格 数 很 多 时 ， 这

43、 格 滤 池 冲 冼 与 下 一 格 滤 池 冲 洗 的 间隔 时 间 很 近 ， 滤 池 水 位 变 化 不 大 ， 有 可 能 达 到 近 似 的 “ 等 水位 变 速 过 滤 ” 。最 高 水 位进 水 渠进 水 阀排 水 阀 排 水 渠 最 低 水 位 清水池图 9-8 减 速 过 滤 （ 一 组 4座 滤 池 ） 0 过 滤 时 间 t（ h）滤速v（m/h） 图 9-9 一 座 滤 池 滤 速 变 化 （ 一 组 共 4座 滤 池 ） （ 三 ） 滤 料 内 杂 质 分 布 规 律滤 料 表 层 孔 隙 率 较 小 。杂 质 主 要 截 留 在 滤 料 表 层 。 （ 四 ） 滤

44、料 1 种 类 石 英 砂 、 无 烟 煤 、 大 理 石 、 石 榴 石 、 白 云 石聚 苯 乙 烯 发 泡 塑 料 纤 维 球 滤 料 磁铁矿滤料 果壳活性炭滤料纤维束滤料无烟煤滤料焦碳滤料 锰砂滤料陶粒滤料核桃壳滤料石英砂滤料瓷砂滤料 合金滤料 不 同 过 滤 材 料 的 去 除 粒 度材 料 去 除 的 最 小 粒 度天 然 及 合 成 纤 维 编 织 布 100 10mm金 属 丝 编 织 网 100 5mm纤 维 纸 30 3mm泡 沫 塑 料 10 1mm玻 璃 纤 维 纸 8 0.03mm素 烧 陶 瓷 100 1mm硅 藻 土 覆 盖 膜 10 0.3mm滤 膜 5mm 2

45、nm混 凝 后 砂 滤 10mm 1nm 2 滤 料 层 规 格粒 径 ： 小 ， 比 表 面 积 大 ， 有 利 于 矾 花 的 吸 附 但 易堵 塞 厚 度 ： 矾 花 穿 透 深 度 保 护 厚 度 穿 透 深 度 与 粒 径 、 滤 速 及 水 的 混 凝 效 果 有 关 （ 五 ） 配 水 系 统 与 反 冲 洗 常 见 的 配 水 系 统 有 大 阻 力 配 水 系 统 、 小 阻 力 配水 系 统 、 中 阻 力 配 水 系 统 等 三 种 .配 水 系 统 的 目 的 ：均 匀 分 布 反 冲 洗 水均 匀 收 集 过 滤 水配 水 不 均 匀 导 致 ： 滤 池 中 砂 层

46、厚 度 分 布 不 同 ； 过 滤 时 ， 产 生 短 流 现 象 ， 使 出 水 水 质 下 降 ； 可 能 招 致 局 部 承 托 层 发 生 移 动 ， 造 成 漏 砂 现象 。 1.大 阻 力 配 水 系 统 的 原 理（ 1） 构 造 大 阻 力 配 水 系 统 的 构 造 如 图 所 示 。 图 9-13 穿 孔 支 管 孔 口 位 置45 45 a 干 管进 水 c b支 管 图 9-14 穿 孔 大 阻 力 配 水 系 统 一 般 为 穿 孔 管 大 阻 力 配 水 系 统 。 特 点 ： 工 作 可 靠 、 采 用 最 广 、 冲 洗 干 净 但 冲 洗 水 头 要 求 高

47、， 需 冲 洗 水 箱 或 水 泵 （ 2） 大 阻 力 配 水 系 统 的 特 点 ： 配 水 均 匀 性 好 ； 结 构 复 杂 ； 管 道 容 易 结 垢 ； 孔 口 水 头 损 失 大 ， 因 而 要 求 反 冲 洗 水 压 高 。 无 阀 滤 池 、 移 动 冲 洗 罩 滤 池 、 虹 吸 滤 池 等 的冲 洗 水 头 非 常 有 限 ， 不 宜 采 用 大 阻 力 配 水 系统 。 钢 筋 混 凝 土 穿 孔 板 ： 板 上 铺 设 一 层 或 两 层 尼 龙 网 。 小 阻 力 配 水 系 统 清水池浑水渠 冲 洗 水 流滤 砖 上 层 用 10mm导 板 隔 开11:2水 泥

48、砂 浆 嵌 缝 粉 平1 280 280600 250280 1-1剖 面 图图 9-19 穿 孔 滤 砖 小 阻 力 配 水 系 统 的 特 点 ： 反 冲 洗 水 头 小 ； 配 水 均 匀 性 较 大 阻 力 配 水 系 统 为 差 ， 当 配 水 系统 室 内 压 力 稍 有 不 均 匀 ， 滤 层 阻 力 稍 不 均 匀 ， 滤板 上 孔 口 尺 寸 稍 有 差 别 或 部 分 滤 板 受 堵 塞 ， 配 水均 匀 程 度 都 会 敏 感 地 反 映 出 来 ； 滤 池 面 积 较 大 时 ， 不 宜 采 用 小 阻 力 配 水 系 统 。 中 阻 力 配 水 系 统 与 小 阻 力

49、 配 水 系 统 类 似 ， 但 其 开孔 比 介 于 大 阻 力 配 水 系 统 与 小 阻 力 配 水 系 统 之 间 。 3、 反 冲 洗 清 除 滤 料 层 中 所 截 留 的 污 物 ， 恢 复 滤 池 过 滤 能 力 （ 1） 反 冲 洗 方 式 高 速 水 流 反 冲 洗 气 、 水 反 冲 洗气 冲 强 度 ： 10 20 L/m2 s水 冲 强 度 ： 3 4L/m2 s 1) 表 面 辅 冲 加 高 速 水 流 反 冲 洗 6 冲 洗 水 的 供 给 两 种 ： 水 泵 冲 洗 ； 冲 洗 水 塔 或 水 箱 冲 洗 。 水 泵 冲 洗 的 特 点 ： 投 资 省 ； 但

50、操 作 较 为 麻 烦 ； 在 冲 洗 的 短 时 间 内 耗 电 量 大 ， 往 往 会 使 厂 区 内 供 电 网 负 荷骤 增 。 冲 洗 水 箱 的 特 点 ： 造 价 高 ； 但 操 作 简 单 ； 专 用 水 泵 小 ， 耗 电 量 较 均 匀 。 7 气 -水 联 合 反 冲 洗 气 -水 联 合 冲 洗 具 有 下 述 特 点 ： 冲 洗 效 果 好 ； 节 约 反 冲 洗 水 量 ； 气 -水 联 合 冲 洗 操 作 较 为 麻 烦 ， 池 子 和 设 备 较 复 杂 ， 需 增加 鼓 风 机 或 空 压 机 、 储 气 罐 等 气 冲 设 备 。 气 -水 联 合 冲 洗

51、有 3种 操 作 方 式 ： 先 气 洗 ， 后 水 洗 ； 先 气 水 混 合 洗 ， 再 用 水 洗 ； 先 气 洗 ， 再 气 水 混 合 洗 ， 最 后 用 水 洗 （ 或 漂 洗 ） 。 气 -水 联 合 冲 洗 时 ， 总 的 反 冲 洗 时 间 约 在 10min左 右 。 气 -水 联 合 冲 洗 时 常 用 长 柄 滤 头 或 复 合 气 水 反 冲 洗 配 水 滤 砖进 行 布 气 与 布 水 ， 其 结 构 如 图 9-22和 图 9-23所 示 。水 水水 水气气 /水 气 /水单 独 水 冲 气 /水 反 冲水 气 /水图 9-22 复 合 气 水 反 冲 洗 配 水

52、 滤 砖 套 筒 滤 帽 滤 板直 管 气 水图 9-23 气 -水 同 时 冲 洗 时 长 柄 滤 头 工 况 示 意 管 廊 布 置管 廊 ： 是 指 集 中 布 置 滤 池 的 管 渠 、 配 件 及 阀 门 的 场 所 ，要 求 如 下 ：（ 1） 力 求 紧 凑 ， 简 捷 ；（ 2） 留 有 设 备 与 管 配 件 安 装 、 维 修 时 必 须 的 空 间 ；（ 3） 具 有 良 好 的 防 水 、 排 水 、 通 风 、 照 明 设 备 ；（ 4） 便 于 与 滤 池 操 作 室 联 系 ；（ 5） 管 廊 中 的 管 道 一 般 用 金 属 材 料 ， 也 可 用 钢 筋 混

53、凝 土 渠 道 ；（ 6） 管 廊 门 及 通 道 应 允 许 最 大 配 件 通 过 ， 并 考 虑 检修 方 便 。 几 种 管 廊 布 置 方 法 见 图 ， 滤 池 数 小 于 5个 时 ， 滤 池 宜 采 用 单行 排 列 ， 管 廊 位 于 滤 池 的 一 侧 。 当 滤 池 数 超 过 5个 时 ， 滤 池宜 采 用 双 行 排 列 ， 管 廊 位 于 两 排 滤 池 的 中 间 。 后 者 布 置 紧 凑 ，但 管 廊 通 风 、 采 光 不 如 前 者 ， 检 修 也 不 太 方 便 。(a)清 水 渠冲 洗水 渠排 水 渠进 水 渠 (b)进水渠进水渠 清 水 渠冲 洗 水

54、 渠 （ 2） 反 冲 洗 影 响 因 素冲 洗 强 度 ： 单 位 面 积 滤 层 所 通 过 的 冲 洗 水 量 ，L/(s m2)滤 层 膨 胀 度 ： 反 冲 洗 时 滤 层 膨 胀 所 增 加 的 厚 度与 膨 胀 前 厚 度 之 比 ， e冲 洗 强 度 大 e大 剪 切 力 增 大 但 摩 擦 减少因 此 应 有 一 个 最 佳 值 。 （ 3） 冲 洗 水 排 出 与 供 给 1) 冲 洗 排 水 槽 与 集 水 槽 （ 冲 洗 水 的 排 出 ）槽 总 面 积 占 滤 池 面 积 25 以 内 2） 冲 洗 水 塔 与 水 泵 （ 冲 洗 水 的 供 给 ） 出 水 槽 出

55、水 槽 运 行 过 程 （ 七 ） 过 滤 工 艺 控 制1 滤 速 与 处 理 量 的 控 制 滤 速 是 滤 池 单 位 面 积 在 单 位 时 间 内 的 滤 水 量 。 当 滤 速 太 大时 ， 一 方 面 滤 池 出 水 水 质 会 降 低 ， 另 一 方 面 还 会 使 工 作 周 期 缩短 ， 冲 洗 频 率 增 大 ， 导 致 总 冲 洗 水 量 的 增 加 ； 当 滤 速 太 小 时 ，一 方 面 会 使 过 滤 污 水 量 降 低 ， 影 响 总 的 处 理 能 力 ， 另 一 方 面 由于 杂 质 穿 透 深 度 变 浅 ， 主 要 集 中 在 表 层 ， 使 下 层 滤

56、 料 起 不 到 过滤 作 用 。 当 入 流 污 水 水 质 、 滤 料 粒 径 级 配 及 滤 料 深 度 一 定 时 ，其 最 佳 滤 速 为 保 证 出 水 要 求 前 提 下 的 最 大 滤 速 。 （ 七 ） 过 滤 工 艺 控 制2 工 作 周 期 的 控 制 滤 池 的 工 作 周 期 系 指 开 始 过 滤 至 需 要 冲 洗 所 持 续 的 时间 。 在 运 行 控 制 中 ， 需 要 对 滤 池 是 否 需 要 冲 洗 做 出 判 断 ，此 即 确 定 滤 池 的 工 作 周 期 。 一 般 有 三 种 办 法 ： 当 水 头 损 失增 至 最 高 允 许 值 时 ， 应

57、 进 行 反 冲 洗 ； 当 出 水 水 质 降 到 最 低允 许 值 时 ， 应 立 即 冲 洗 ； 根 据 经 验 ， 定 时 冲 洗 。 3 冲 洗 强 度 及 冲 洗 历 时 的 控 制 滤 池 反 冲 洗 过 程 中 ， 滤 料 颗 粒 表 面 的 污 物 主 要 是 靠 冲洗 水 流 的 剪 力 以 及 颗 粒 之 间 的 摩 擦 去 除 的 。 要 保 证 冲 洗 效果 ， 必 须 合 理 地 控 制 冲 洗 强 度 和 冲 洗 历 时 。 冲 洗 强 度 太 小， 滤 料 膨 胀 不 起 来 ， 起 不 到 冲 洗 效 果 ； 冲 洗 强 度 太 大 ， 会使 滤 层 强 制 过 度 分 级 或 将 表 层 细 滤 料 冲 走 ， 并 且 浪 费 冲 洗水 。 冲 洗 历 时 的 影 响 则 是 ： 冲 洗 历 时 太 短 ， 冲 洗 不 彻 底 ；历 时 太 长 ， 则 浪 费 冲 洗 水 ， 而 且 缩 短 工 作 周 期 。 最 佳 冲 洗强 度 及 历 时 可 由 模 拟 试 验 确 定 ， 但 大 多 数 都 是 在 试 运 行 中试 验 确 定 。 （ 七 ） 过 滤 工 艺 控 制