“彗星式纤维滤料”高速滤池工艺设计

“彗星式纤维滤料”高速滤池工艺设计摘要：简述了“彗星式纤维维滤料”的性能，介介绍了采用“彗星”式纤维滤料料滤池的工艺艺设计。并结结合滤床特点点，探讨了该该新型滤池的的运行效能。表表明“彗星”式纤维滤料料滤池实现高高速过滤，效效能优异的特特点。关键字字：彗星式纤纤维滤料过滤速度气水反冲洗洗当今水处理技术术中，大流量量水体的悬浮浮颗粒分离工工艺是制约水水处理工程实实际运行的一一个难题。评评价过滤器是是否处于高效效状态，滤料料的自适应性性是关键，即即过滤时滤料料构成的滤层层具有空隙率率从上到下逐逐渐变小的“理想滤层”的特点，反反冲洗后滤料料充分清洁，并并且“理想滤层”的特点不被被改变。快滤池的过滤介介质是粒状材材料，这几乎乎是一个固定定概念。快滤滤池借粒状材材料的表面积积附着悬浮固固体，借颗粒粒间的孔隙来来贮存所截留留的悬浮固体体。因此粒状状滤料所具有有的比表面积积和孔隙度大大小也就反映映了快滤池所所具有的去除除悬浮固体的的极限能力。这这个极限能力力可以估计如如下：1m3滤料约含有450l的孔隙，为为了让水流能能继续通过滤滤层，假定可可供贮存悬浮浮固体的孔隙隙平均值只有有110l，即25%的孔隙绝对对值。按附着着絮体所含干干物质浓度为为10~600g/l计，得出1m3滤料所能截截留的干物质质量大致在1100gg~66000g的范围内。过过滤速度、过过滤工作周期期和所去除的的悬浮固体浓浓度三者的乘乘积必然处在在这个范围内内。因此，要要突破上述快快滤池的截留留悬浮固体的的能力，必然然用粒状颗粒粒以外的材料料作为过滤介介质。清华大学研制成成功的“彗星式纤维维滤料”，形象地说说即为——颗粒状的滤滤料象彗星一一样拖着长长长的“尾巴”——纤维，将纤纤维滤料截污污性能好的特特征与颗粒滤滤料反冲洗效效果好的特征征相结合，形形成一种全新新的过滤材料料。颗粒过滤材料的的重要特征是是可以方便地地在滤池内完完成清洗，但但是采用纤维维材料作为过过滤材料的一一个出发点是是其比其他实实体颗粒材料料具有大得多多的比表面积积和空隙率，其其孔隙度高达达90%~995%，对比之下下，粒径1mm石英砂滤层层孔隙度为45%，由此推断断，由纤维材材料构成的滤滤床具有比常常规颗粒过滤滤材料大得多多的纳污量。纳纳污量为单位位体积滤床每每周期截留的的悬浮颗粒物物的质量，纳纳污量的提高高对滤池效率率的提高具有有决定性的意意义。这也是是在保证滤后后水质合乎要要求及合适过过滤周期的前前提之下，应应用“彗星”式纤维滤料料的滤池可以以比常规砂滤滤料滤池滤速速高4~5倍的高滤速速运行。该过滤材料的特特点是其一端端为松散的纤纤维丝束，又又称“彗尾”，另一端纤纤维丝束固定定在密度较大大的“彗核”内。过滤时时，密度较大大的“彗核”起到了对纤纤维丝束的压压密作用，同同时，又由于于“彗核”的尺寸较小小，对过滤断断面空隙率分分布的均匀性性影响不大，从从而提高了滤滤床的截污能能力。气水同同时反冲洗时时，由于“彗核”和“彗尾”纤维丝束的的密度差，“彗尾”纤维丝束随随反冲洗水流流散开并摆动动，产生较强强的甩曳力，过过滤材料之间间的相互碰撞撞也加剧了纤纤维在水中所所受到的机械械作用力，过过滤材料的不不规则形状使使过滤材料在在反冲洗水流流作用下产生生旋转，强化化了纤维在水水中所受到的的机械作用力力，上述几种种力的共同作作用结果使附附着在纤维表表面的固体杂杂质颗粒很容容易脱落，从从而提高了过过滤材料的洗洗净度。彗星式纤维过滤滤材料构成的的过滤层其空空隙率沿滤层层高度呈梯度度分布，下部部过滤材料压压实程度高，空空隙率相对较较小，易于保保证过滤精度度。整个滤层层空隙率由下下而上逐渐增增大，这种滤滤层空隙率的的分布特性有有利于实现高高速和高精度度过滤。彗星式纤维过滤滤材料的规格格尺寸经实验验研究确定，其其合适的尺寸寸为：φ2.2×00.4×(335~40))(彗核直径×丝束直径×彗尾长度）。下面以1500000m3/d规模的“彗星”式纤维滤料料滤池的设计计为例，进一一步论述其特特性。（一）设计基础础资料：①设计规模：11500000m3/d；②采用“彗星”式纤维滤料料；③设计滤速≤30m/h；④恒水位过滤滤；⑤采用气水反反冲洗，采用用长柄滤头配配水配气系统统。设计参数如下表表：过滤阶段设计滤速≤300m/h；恒水位过过滤；冲洗前前水头损失≥2.5m；“彗星”式纤维维滤层800mm；过滤周期16~244h；滤后水浊浊度≯1NTU反冲洗阶段反冲洗强度反冲洗历时(min)空气冲洗强度(L/s.m22)水冲洗强度(L/s.m22)表面扫洗水强度度(L/s.m22)空气冲洗30

22气水同时冲洗306215水冲洗

623（二）设计计算算：滤池共分4格，每每格过滤水量量Q=375500m33/d，拟根据标标准滤板的尺尺寸及安装间间隙进行组合合排列，根据据滤速要求，确确定单格滤池池过滤面积为为63m2，设计滤速24.8m/h。⑴进水系统进水系统由进水水阀、进水堰堰、V型槽组成。每每格滤池设1个DN600电动（气动动）进水阀，进进水阀在反冲冲洗开始时部部分关闭，减减少进水量，此此时的滤池进进水量即为滤滤池的表面扫扫洗水量。表表面扫洗水强强度按2.0l//s.m2考虑，则表表面扫洗水流流量126l//s，即进水阀阀部分关闭后后减少75%的水量量。进水堰可可平衡各滤池池的进水量。V型槽可使待待滤水均匀进进入滤池，其其底部的均布布小孔可均匀匀分配表面扫扫洗水。⑵过滤系统过滤系统由滤层层、滤板滤头头、清水槽、清清水管、滤后后水溢流水箱箱组成。滤层采用“彗星星”式纤维滤料料，厚度0.8m；滤板采用钢筋混混凝土滤板，也也可考虑采用用其它材质。滤滤板的制作安安装要求较高高，不能以一一般的土建梁梁板要求，而而应以设备及及化工装置要要求进行。滤滤板用螺栓固固定在托梁上上，滤板间的的接缝材料具具有很好的粘粘接强度和延延展性，不漏漏气、不漏水水、无有害物物质渗出。滤滤头采用特制制长柄滤头，安安装固定在滤滤板上，其配配水孔和配气气孔的开孔面面积与普通长长柄滤头不同同，能达到小小阻力配水和和大阻力配气气功能，配水水配气均匀。滤后水经滤后水水DN600出水阀进入入滤后水溢流流水箱，滤后后水溢流水箱箱的溢流出水水堰的标高根根据滤池内允允许的最大水水头损失确定定。⑶反冲洗系统采用长柄滤头配配水配气系统统和表面扫洗洗。因“彗星”式纤维滤料料比重低须设设置不锈钢拦拦截网板防止止滤料损失。配配水配气系统统由进气管、进进水管、气水水分配槽、配配气配水室、布布气孔、长柄柄滤头组成；；表面扫洗则则是在V型槽底部的的均布小孔，均均匀分配表面面扫洗水，孔孔中心线与排排污渠堰顶齐齐平。反冲洗按先单独独气冲洗，再再气水同时冲冲洗，最后单单独水冲漂洗洗的步骤进行行。气水反冲冲洗的均匀性性非常重要，也也要滤池设计计的关键所在在。具体措施施有如下几点点：①设置气水分配配槽，按进水水进气端高度度大尾端高度度小布置，槽槽侧底部开配配水孔，槽侧侧上部开配气气孔，开孔面面积及间距按按一定的水头头损失计算确确定，从而使使气、水较均均匀地进入滤滤板下的配气气配水室。②滤板底部托梁梁处设气压均均衡槽，平衡衡托梁两侧的的气垫层。③选择合适开孔孔率的长柄滤滤头，使滤池池内各点的气气压气量及水水压水量均一一致。④滤板严格制作作安装，水平平误差不大于于±2mm。⑤表面扫洗孔及及配气孔的标标高安装亦须须严格控制。⑷排污系统排污系统由排污污堰、排污渠渠、排污阀、放放空阀、事故故溢流堰组成成。排污系统最关键键的是排污堰堰。施工完成成后，排污堰堰堰顶标高各各处须一致，否否则因过水量量不一致而影影响反冲洗水水的均匀性。反冲洗伊始，受受滤层底部上上升水流及反反冲洗空气的的顶托，整个个滤层向上悬悬浮直至滤料料拦截网，空空气逸出长柄柄滤头的滤帽帽，以连续气气泡及气团的的形式迅速上上升，并且体体积不断扩大大，接触至已已悬浮在上部部的滤层后，在在悬浮的滤层层中穿行，彗彗星式纤维滤滤料受到强烈烈扰动，激烈烈相互碰撞，在在反冲洗气流流及水流作用用下产生旋转转及位移，将将附着在彗星星式纤维滤料料的污泥擦洗洗脱落，犹如如洗衣服时的的搓擦；在气气水同时反冲冲洗阶段，彗彗星式纤维滤滤料受到更加加强烈的扰动动，滤料相互互碰撞旋转及及位移更加剧剧烈，还产生生上下循环的的运动，同时时脱落污泥上上浮排出滤料料层；在水反反冲洗阶段，主主要目的是将将滤层中的空空气及污泥排排除，利于迅迅速进入新的的过滤周期。反冲洗结束新的的过滤周期开开始时，反冲冲洗时悬浮在在上部的滤层层整体以一定定的速度下降降，接触至滤滤板后滤层下下部逐渐压实实，稳定后，彗彗星式纤维过过滤材料构成成的过滤层其其空隙率沿滤滤层高度呈梯梯度分布，下下部过滤材料料压实程度高高，空隙率相相对较小，易易于保证过滤滤精度。整个个滤层空隙率率由下而上逐逐渐增大，这这种滤层空隙隙率的分布特特性有利于实实现高速和高高精度过滤。新新的过滤周期期开始时，由由于彗星式纤纤维过滤材料料构成的过滤滤层尚较松散散，滤层空隙隙率过大，此此时过滤精度度差，一般宜宜将初滤水排排泄。（三）工程投资资比较一座1500000m3/d规模的砂滤滤料滤池，过过滤面积821m2，滤速7.6m//h，分8格，工程总总投资额约900万元，而15