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濾池的種類及濾料的應用

1)虹吸濾池
虹吸濾池是利用濾池本身的出水水頭進行反沖洗的濾池,它是在50年代由美國發明應用的。60年代初傳入日本,1964年北京市市政設計院根據日本資料進行試驗研究后,應用于北京印染廠供水工程,隨后推廣于全國,到90年代全國已建成虹吸濾池400座以上。
虹吸濾池為圓形或矩形鋼筋混凝土結構,每組濾池至少有6格單池,最好有8格以上,由于濾池的進水和沖洗水的排出均由虹吸管完成,故稱為虹吸濾池。進水時用小虹吸管,而沖洗水排出時用大虹吸管,其運行均靠真空系統,由真空泵、真空罐、管路和進水、沖洗虹吸管組成,可以自動化運行。
虹吸濾池同普通快濾池相比具有許多優點。一是不需要大型閘閥及相應的電動或水力等控制設備;二是不需設置沖洗高位水箱或沖洗水泵;三是可根據進水量變化來自動均衡地調節各個單元濾池的濾速,不需設濾速控制裝置;四是可保證正水頭過濾,不會發生負水頭現象;五是各控制閘閥及管路均集中在濾池中央真空罐周圍,操作管理方便。因而不僅可降低工程投資20%~30%(同快濾池比),且可節省金屬材料30%~40%。但因該濾池深度較大(一般5~6m)和采用小阻力配水系統,致使單位濾池面積不宜過大,適用于中小型規模的給水水廠。此外它的沖洗水頭不高,常發生濾料、濾層沖洗不干凈的情況,因而不宜用于除鐵錳水質處理的水廠。
(2)移動沖洗罩濾池
40年代后期,美國Handing公司首先提出了在一只濾池中分成若干長條小路,利用裝在移動桁車上的沖洗泵和排水泵對各濾池依次沖洗,而未被沖洗、保持持續過濾的濾池,稱為Hardinge濾池。自1958年開始采用,美國最大的單池產水量達15萬m3/d。1969年日本介紹了部分過濾、部分沖洗型的EE型濾池(Easy and Carriage fieter),即將一座長條形濾池分成若干正方形小格,上設移動沖洗罩、連續對每格進行反沖洗。1975年南通市自來水公司設計和建成了我國第一座移動沖洗罩濾池,設計水量為120 m3/h,單格面積為1.21㎡,共一組一行10格。采用泵吸式移動沖洗罩濾池。1979年,上海市政工程設計院在上海長橋水廠擴建工程中,對泵吸式移動沖洗罩池,改進為虹吸式排除沖洗水方式。并采用程序控制器配套使用,使運行自動化。移動沖洗罩濾池在推廣過程中從單一型式發展成多種型式,應用地區已從華東、中南、華南地區,擴大發展到華北、東北、西南等地區。
移動沖洗罩濾池的特點是:①濾池的沖洗水量由工作濾格的過濾水供給,不需另設沖洗塔或沖洗水泵,而且各濾格共用一套沖洗設備,簡化了濾池構造。②濾池各格順序進行沖洗,不會出現全部濾層處于最大積污情況,因而所需期終水頭損失要比其它各類型濾池小;③一般池深較淺,土建構造簡單,故基建投資較省,造價約為普通快濾池的65%~80%,而且占地面積少,節約能源消耗。(3)三層濾料濾池
60年代國外開始研究三層濾料濾池的新技術,1975年中國市政工程中南設計院在中型試驗成果基礎上,同黃石市自來公司合作在該市王家里水廠建成了我國第一座三層濾料濾池。后來相繼推廣應用于蚌埠、成都、連云港以及沙市等城市。
三層濾料濾池上層為大粒徑的輕質濾料,中層為中粒徑的石英砂,而下層為重質濾料。輕質無煙煤濾料,粒徑一般為0.8~1.6mm,由于濾料間孔隙較大,截污能力也較大,起到粗濾作用,其他如氫化無煙煤、礦渣、焦炭等,均可用作上層濾料;中層石英砂濾料,其粒徑為0.5~0.8mm;下層重質濾料有石榴石、磁鐵礦及鈦鐵礦等,其粒徑一般為0.25~0.5mm。三層濾料濾池具有:過濾效果好,過濾周期長,濾速高及占地少、投資省等優特點,更適用于舊濾池改造挖潛工程。三層濾料濾池易產生輕質濾料流失、氣阻現象、泥球等問題,為此要注意:①排水槽頂距砂石高度宜控制1.2~1.3m為宜,濾速不要超過35m/h,沖洗強度控制在15~181/s·㎡;②沖洗方式最好采用表面水輔助沖洗、不宜用氣、水沖洗;進水方式用一般閘閥或虹吸管較為適宜。
(4)澄清濾池
澄清濾池是澄清池和濾池的有機結合。即在澄清池的清水區架設一濾層(稱薄濾層),把混合、反應、沉淀、過濾等工序集中在一個構筑物內。中國市政工程西北設計院自1964年開始用于處理黃河高濁度水,隨后在甘肅、青海以及四川等地應用。
澄清濾池分為澄清和過濾兩部分。澄清部分是一個錐底式澄清池,由錐形懸浮區、泥渣濃縮室和相應的清水區組成,過濾部分由厚40cm的濾料層和擴散板組成。擴散板由8~25mm直徑的卵石膠結形成,厚8cm,濾料選用粒徑0.6~2.0mm的無煙煤濾料
為了處理高濁度水,澄清濾池設有強制排渣系統和較大的濃縮室。運行中,過剩的泥渣經由排渣筒進入濃縮室,進行泥渣的分離脫水,分離后的水經過濾層過濾,由強制出水管引出。
澄清濾池的總上升流速在1.2mm/s以上;總停留時間為1.0~1.5h;濾池沖洗管按大阻力系統考慮,當沖洗強度為10L/s·㎡時,沖洗耗水量在1.6%以下。
澄清濾池的優點:
①處理范圍廣,適應性強。當原水渾濁度在20~20000mg/1時,能穩定運行。
②基建費用低,占地面積小。澄清濾池縮短了工藝流程,減少了構筑物數量,因而基建投資和占地面積都相應減少。
③藥劑用量省,運轉費用低。當原水濁度低于80mg/1時,可以直接進行接觸過濾。在一般情況下藥劑費用可節約12%,維護費用降低15%~18%。
澄清濾池存在有沖洗水量大,管理要求高,澄清池內部不便于檢修等缺點。

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