均粒石英砂滤料快滤池的生产性试验与应用

1、均粒石英砂滤料快滤池的生产性试验与应用CITY冀ANDTOWATERSUPPLYl鞠瞧蓬瞧iI主萎WN均粒石英砂滤料快滤池的生产性试验与应用沈阳建筑工程学院环境系李亚峰丹东市自来水总公司史笑非过滤是净水工艺中最重要的处理单元之一,快滤池是过滤常用的过滤构筑物,至今已有1O0多年历史.提高滤池含污能力,即增大单位体积内滤料截留杂质(絮粒,粘土,藻类,细菌,病毒及其它胶体颗粒)的含量是快滤技术中技术关键,也是水处理专家研究的热点之一.增加滤池含污能力主要有三个途径:(1)改变过滤水流方向,采用上向流过滤,双内流过滤,辐射流过滤以及连续过滤等方式;(2)改变过滤操作方法,采用微絮凝过滤,调整混凝剂品

2、种及投加量,投加助滤剂等;(3)改变滤料成分及组成,采用不同容重滤料的双层及多层滤料过滤.如混合滤料,煤铝滤料,活性炭滤料,塑料滤料,陶粒滤料,粗砂滤料及均粒石英砂滤料等.丹东市自来水公司从1997年开始在珍珠山净水厂试用均粒石英砂滤料,在不改变滤池结构,反冲洗方法和操作习惯的条件下,仅将快滤池的传统滤层改为均粒石英砂滤层,产水量提高了15%,而滤层的滤料颗粒粒径比拟均匀,能较好克服外表堵塞的缺点,整个滤床共同承当截污作用,在保证水质条件下,具有滤速快,过滤周期长,水头损失增大慢等优点.用均粒石英砂滤料代替常规砂滤料,不需要改动滤池原有设备,也不需要改变原来操作习惯,仅需要丹东市自来水公司珍珠

3、山净水厂使用均粒石英砂滤料的试验及j应用情况.1常规滤料,均粒滤料及粗滤料常规砂滤料是指现在大多数滤池所普遍采用的石英砂滤料,最小直径为0.450.5mm,最大直径为1.01.2mm;平均粒径de约为0.75mm,d.0=0.50.55mm,d80=0.91.0mm,K80=1.52.0.均粒滤料是指滤料粒径比拟均匀,即滤料粒径不均匀系数以K.表示的数值比拟小.但足究竟K.水厂使用而言,K.越接近于1,过滤效能越好;从滤际上加工到Kso=1.3以下,加工费用并不需要增加很多.粗砂滤料是指平均粒径比拟大的石英砂滤料,池因为平均粒径de加大,往往有效粒径d.也随之加大,虽然滤池效能同样可以提高,但

4、是它只能称为均质滤料,与均粒滤料概念不同.2生产性试验概况珍珠山净水厂取艾河水,由DN600,DN500两条污染较轻,浊度一般小于50NTU,冬季更低,仅有48NTU.净化混凝剂采用碱式氯化铝,消毒用液氯.采用均粒石英砂滤料,粗粒石英砂滤料及常规石英砂滤料在珍珠山净水厂进行了生产比照试验.珍珠山净水厂工艺流程如下:碱式氯化铝液氯图1珍珠山净水厂工艺流程试验是在1号,2号及3组滤池同时进行的,滤池面积29m.由于1号池是高位排水槽,更换为比拟粗的均粒砂滤料,2号池是比拟细的均粒砂滤料;3号池是常规砂滤料,粒径选择为dttJJ,=0.5mm,料厂产品,具体情况见表1.3试验结果及讨论在生产性试验中

5、,滤池运行均按照滤后水浊度低于1.5NTU调整滤速(一般滤后均为1NTU),并按_y试验滤池滤料情况表1滤层厚度dl0d孔隙率de滤池号K(mm)(mm)(mm)(%)(mm)照滤前浊度小于5NTU确定混凝剂投加量,三种滤池滤前水水质相同.试验数据见表2.3.1粒径与过滤周期及滤速关系.3.1.1水头损失.从表2可以看出,三个试验滤池水头损失增长率论是否采用均粒滤料,只需加大滤料粒径,水头损失池同为均粒滤料,由于1号滤池平均粒径大于2号滤池,因而1号滤池水头损失增长率减缓了很多.另外,表2的数据还可以看出,2号滤池与3号滤池平均粒径根本相同,但由于2号滤池d.o>3号滤池d.o,

6、所以水头损失受有效粒径d.影响很大,而且当d.相同时,水头损失也大致不变.3.1.2滤速.表2中各种滤池滤速的顺序为:1号滤池>2号滤池>3号滤池,而且1号滤池和2号滤池的滤速明显高于3号滤池.这说明滤料粒径越大,滤速也越大,均粒石英砂滤料滤池的滤速明显高于非均粒滤料滤池的滤速.试验结果说明,采用均粒滤料滤池的滤速以看出,2号池与3号池虽然平均粒径接近,但因为均粒径de相同时,均粒滤料d.越大,滤速也较大.3.1.3过滤周期.为了比照均粒滤料与非均粒滤料的滤速,在实验室进行了滤柱比照试验.滤柱直径135mm,滤料情况见表3.滤前水为澄清后的水,滤速由人工控制,过滤周

7、期终止不是因为滤后水头损失到达极限,而是砂层穿透致使浊度超标(2NTU)而终止.试验结果见表4.滤柱滤料粒径表3滤柱过滤周期比照表表4水温滤速过滤滤前水滤后水日期滤柱号周期平均浊度平均浊度(oC)(m/h)(h)(rtJ)(NTU)从试验结果看,均粒滤料的过滤周期明显高于非均上层滤料粒径接近,有利于截留悬浮物继续往下渗透,而非均粒滤料下层滤料粒径相对较大,外表滤料粒径最小,表层滤料截留后,下层滤料难以发挥作用.3.2粒径与反冲洗关系.3.2.1冲洗强度.滤池反冲洗是依靠上升水流将滤层悬浮起来,由水流紊动和滤料相互擦洗将滤层中截留杂质洗脱,并此,冲洗强度应以滤料中最大粒径的最小流态化流速为依据,

8、才能保证滤层得到均匀冲洗.只要底层滤料粒径不加大,无论是按不超过常规滤池运行测定数据表2原水温度原水平均滤滤前水滤后水起始水期终水水头损失日期温度池平均浊度平均浊度平均滤速头损失头损失过滤周期增长率()(m/h)(h)()号(NTU)(NTU)(m)(m)(m/h)蚕滤料最大粒径配成的均粒滤料(滤层平均粒径相应加大),还是按平均粒径配成均粒滤料,滤料中最大粒径时,都不需要加大冲洗强度,可以按常规滤料滤池一样来确定冲洗强度.均粒滤料全部滤层中粒径接近,不会发生为满足粗粒径滤料冲洗强度要求而造成细粒径滤料冲出滤池;也不会发生为防止细粒径滤料流失而减小冲洗强度,造成粗粒滤料不能完全流态化.3.2.2

9、冲洗时间.均粒砂滤料滤池和平均粒径加大不多的粗滤料滤池的冲洗时间均没有特殊要求,与常规砂滤料滤池后滤池池面水浊度与常规砂滤池接近.3.3孔隙率和截泥量.3.3.1孔隙率.各地石英砂的孔隙率不完全相同,它与滤料颗粒排列状况关系密切.均匀球状颗粒,因排列不同孔隙关系也很大.实测的结果说明,对于同一厂家生产的滤料,均粒滤料与非均粒滤料孔隙率变化不是很大.我们采用的晋江鲁滨石英砂滤料厂生产的石英砂,由福建省地方砂产建材检验所检验,粒径0.5mm1.0mm,砂滤料孔隙率为0.421;均粒径砂滤料孔隙率为0.4360.438.3.3.2截泥量.均粒滤料滤池的杂质能渗入砂层深处,杂质分布趋于均匀,不象在非均

10、粒滤料滤层那样,只堵塞在滤床外表,因而均粒滤料在整个过滤周期中截泥量加大.比照实验的截泥量测定如表5,表中所列含泥量是砂层单位面积竖向含泥量的平均值.4技术经济效益分析城镇供水薹黼蘸灞瞧曩C,丁YAND1'0WN仉订SUPLy滤池截泥表54.1均粒滤料产水量增长率.几年生产实践说明,采用均粒滤料可以提高滤池粒滤料产水量增加表.4.2经济效益分析.滤砂费用大致由以下几项构成:即滤料加工(筛砂)费,包装费,产地短途运费,火车运费,净水厂短途为总费用的20%,在滤料厂将石英砂加工为均粒滤料与加工为常规滤料加工费(劳务支出)增加有限.假设以全部费用相比,两种滤料支付费用相差缺乏7%,水量那么可增加15%.投入与产出相比,采用均粒滤料经济效益明显.假设条件许可,采用粗砂均粒滤费用为基数,采用均粒滤料增加的费用缺乏1%.而水量那么是以两位数的比例增加,经济效益更为显着.5结论滤料的有效粒径d.是影响过滤的主要因素之一.均粒滤料的d.大于平均粒径相同的非均粒滤料,的均粒石英砂滤料,滤水能力可增加15%以上.均粒石英砂滤料不需变动滤池原有设备,冲