微絮凝深床直接过滤及工艺参数研究

1、微絮凝-深床直接过滤及工艺参数研究摘要：针对北京市水源九厂的低浊水质进展了将聚合氯化铝应用于微絮凝-深床直接过滤工艺的中试，讨论了滤床深度与均质超大粒径的滤料优癣直接过滤过程最正确化学与水力学参数以及反冲洗技术参数的优化及其影响因素，最后与现有水厂运行处理的综合效能及经济效益进展了比照，为微絮凝-深床过滤工艺的实际应用提供了根底研究根据。关键词：微絮凝深床工艺直接过滤聚合氯化铝Studyntheir-flulatin/DeepBedDiretFiltratinandItsPressParaetersKeyrds:ir-flulatin/deepbeddiretfiltratin;plyalui

2、nuhlride微絮凝深床直接过滤又简称直接过滤工艺1。它实际是在对混凝、过滤作用机理及其工艺过程深化研究的根底上，将混凝与过滤过程有机集成为一体，形成了当今水处理的高新技术系统2、3。近年来，采用该过滤工艺处理低温、低浊、有色水质已成为兴隆国家水厂选择的主流4。1中试装置及流程2结果与讨论2.1运行结果北京第九水厂源水取自密云水库，以怀柔水库作调节水库。由于密云水库环境保护良好，源水根本未受污染。除每年一周左右的高浊期(平均为68NTU)外，浊度最高为3.2NTU，最低为0.69NTU，平均为23NTU，而且取水口深(水下40)、水质波动较孝水温较低。中试进展了两年，其中不同床深和投药量条件

3、下部分典型过滤周期结果见表1。表1第九水厂中试结果浊度(NTU)床深()投药量(g/L以Al23计)滤速(/h)水头损失(kPa)水头增长速率(/h)过滤周期(h)FN(10-6)周期产水率(3/2)进水出水1*1.231.930.430.5610.42473.52021.191.430.210.271.50.425.510.39.3611642280.531.341.760.230.521.50.42411.16.821734334041.071.500.200.2820.41614.02.26902411433.551.271.830.210.3220.424.522.04.4746201

4、109861.261.670.130.252.50.41620.07.141041791512.770.922.380.180.272.50.52420.13.2463211142080.921.370.210.282.50.52423.02.1296.41482316.8注：1*表示在过滤周期为20h时，因床浅致出水水质超过控制标准，试验失败；FN表示过滤效能综合因子，其值越小，过滤效能越好。2.2深床直接过滤的影响因素滤料粒径滤料粒径是影响直接过滤过程水头损失(H)的最重要因素之一，H可用下式计算：式(1)说明水头损失与滤料粒径(D)的平方成反比，与滤层厚度(L0)成正比，当滤料粒径增加时

5、水头损失将大大减校国外目前直接过滤选用的均质滤料粒径范围一般为1.52.0。小试中发现，采用有效粒径d10=2.0的均质无烟煤滤料及滤床深度为2时，大部分絮体颗粒聚集在滤料表层上半部分，过滤周期仅为20h左右，说明滤料有效粒径相对较小，滤层截污分布相对不均，因此中试采用d10=3.8的超大粒径滤料并将滤床厚度加深为2.5，此时的截污分布如图2所示。在投药量为4g/L、滤速为32/h时，过滤周期仅为26h。降低投药量和滤速(1624/h)，过滤周期分别到达78、96h，说明在此L/d情况下，1624/h是最正确直接过滤滤速。最正确投药量与滤前絮凝反响时间最正确投药量与滤前絮凝反响时间对直接过滤的

6、最正确过滤周期具有显著的影响。试验说明，聚合氯化铝稍低或稍高的投量均会显著影响出水水质和过滤周期，因此准确控制其最正确投量是获得最正确过滤净化处理效能的关键。滤前最正确投量和絮凝反响时间必须根据絮凝剂的化学反响特性和源水悬浊胶体颗粒特性及浓度而随机调整，使其形成不仅可以透过较深滤层，同时又能与负电滤料外表发生接触粘结絮凝反响而被截留于滤料外表的一定微尺度的正电性微絮凝颗粒。图4等滤速、不同投药量的试验结果在投药量为2g/L(相当于0.32g/LAl23)、滤速为16/h的条件下，出水浊度0.3NTU，稳定运行周期长达96110h。水厂现有过滤工艺是以78/h的滤速运行，过滤周期为48h，液体P

7、A投加量为4g/L(相当于0.64g/LAl23)，是微絮凝深床直接过滤工艺的一倍，说明聚合氯化铝高效絮凝特性更适用于大粒径深床直接过滤，并能在较低投药量下获得较好的出水水质。国外在直接过滤工艺中，采用传统絮凝剂(硫酸铝、氯化铁等)的滤前停留时间多控制在37in。如前所述，聚合铝絮凝剂具有较强的电中和脱稳才能、快速的絮凝反响动力学及结团絮凝反响特征。因此微絮凝直接过滤滤前絮凝反响停留时间只需控制在12in，停留时间延长将导致水头损失增大、过滤周期缩短。2.3反冲洗参数超大均质滤料反冲洗的优点是不会因为冲洗强度过大而将小粒径滤料冲出滤池而造成滤料损失，也不会因冲洗强度过小而导致粗滤料不能完全流态

8、化。均质大粒径滤料有利于截留的悬浮物向下浸透，使污染物分布较均匀，但同时也存在反冲洗问题。采用常规水冲洗方法不能到达较好效果，会导致滤池不能恢复净水才能、截污才能下降以及冲洗水耗上升等不良后果。因此，深床直接过滤工艺过程的反冲洗最好采用气水结合反冲洗方式，分三步进展：气冲；气、水混合冲；水漂洗。目前所有反冲洗强度的经历公式都是针对水反冲洗的，对于大粒径深床的气水反冲洗参数国内尚无数据提供。笔者针对所采用的滤料及填料厚度，对深床直接过滤的适宜反冲洗参数进展了试验，计算结果见表2。表2反冲洗参数及水量计算冲洗方式冲洗强度(L/2s)流量(3/h)历时(in)耗水量(3)气水气水气冲202.323气

9、水混合冲15151.71.740.113水漂洗252.840.1872.4综合效能评价表3是直接过滤与传统工艺处理结果比照。表3微絮凝深床直接过滤工艺与水厂二期处理工艺的初步比较工程工艺流程滤速(/h)投药量(g/LAI23)出水浊度(NTU)周期产水率(3/2)反冲洗用水率(%)水厂现有传统处理工艺源水混合池三级反响池斜板沉淀池煤滤池炭滤池出水780.60.80.51.03363841.5微絮凝直接过滤源水混合池深床过滤炭滤池出水16320.350.50.20.5120015000.71.2工艺优点省去三级反响池和斜板沉淀池进步滤速24倍减少投药量1/21/3降低出水浊度产水量进步34倍用水

10、率减少由表3可见，聚合氯化铝的微絮凝深床直接过滤工艺在净化处理低温、低浊水质方面具有显著的社会与经济效益，详细表达在：流程方面，该工艺省去了现有三级絮凝反响池和斜板沉淀池，缩短了工艺流程，可节省投资近1/3；产率方面，现有滤池滤速为78/h，过滤周期为48h，而直接过滤滤速可达1632/h，可稳定运行80104h，滤速进步23倍，过滤周期也进步12倍，产水率至少进步24倍；药剂方面，使用碱化度为60%的液体聚合铝，在床深为2.5、滤速为16/h、投药量仅为2g/L时，稳定运行到达90104h，仅为水厂现有投药量的1/2。北京九厂现处理水量为1001043/d，现有工艺用药量为4t/d，而采用微

11、絮凝深床直接过滤工艺可节省药剂2t/d，按液体PA(Al23含量为16%)市售1600元/t计算，仅药剂费就可节省3200元/d。出水水质方面，试验水质控制标准为浊度0.3NTU，明显地进步水厂出水水质(现有水厂出水浊度标准1NTU)，使出水水质可到达兴隆国家水厂处理标准。3结论参考文献：1RayndD,Letteran.AnvervieffiltratinJ.JAA,1987，79(12)：26-32.2栾兆坤，李科，雷鹏举.微絮凝深床过滤理论与应用的研究J.环境化学，1997，16(6)：590-599.3AirtharajahA.SetheretialandneptualviesffiltratinJ.JAA,1988，80(12):36-46.4Tien，Alkiviadesp.AdvanesindeepbedfiltratinJ.AlhEjurnal,1979，111(6)：874-882.5李科，栾兆坤.