滤层配置特征对砂滤池过滤性能的影响-西安建筑科技大学学报.PDF

第 46 卷 第 5 期 西安建筑科技大学学报（自然科学版） Vol.46 No.5 2014 年 10 月 J. Xian Univ. of Arch. Tech. (Natural Science Edition) Oct. 2014 滤层配置特征对砂滤池过滤性能的影响 1 1 1 2 2 2 张建锋 ，张栋喆 ，周 超 ，王小亻毛 ，杨宏伟 ，解跃峰 （1.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西 西安 710055 ； 2.清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室，北京 100084 ） 摘要：滤料粒径、层厚和颗粒分布等滤层配置特征，是保证滤池高效运行的关键因素之一．根据实际应用构造了三种典型的 模拟滤层，进行系统的过滤对比试验，研究滤层构造特征对过滤性能的影响．试验结果表明，均质滤料滤层在水头损失增长 率、滤后水平均浊度、颗粒物截留效果、滤层产水率以及过滤性能指标 F 值等多个方面具有优势；滤后水颗粒物截留效果 主要决定于滤层厚度，与滤层厚径比 L/d 值没有相关性；砂滤层对于水中 2~5 μm 之间的颗粒物截留效果差；“细粒径、浅 滤层”的滤层配置尽管避免了过滤末期浊度值的上升，但存在水头损失增长率大、滤后水平均浊度高、残留颗粒总数大等弊 端，采用“深滤层、均质滤料”的滤层配置方式应是今后水厂滤池设计和技术改造的主要技术措施． 关键词：滤层构造特征；过滤性能；颗粒物截留 中图分类号：TU991.24 文献标志码：A 文章编号：1006-7930(2014)05-0737-05 2012 年 7 月 1 日，国家《生活饮用水卫生标准(GB 5749-2006)》开始进入强制实施阶段，水质监测参 数由以往的 35 项增加到 106 项，其中出厂水浊度限值提高到 1.0 NTU，由于砂滤池是常规给水处理过程中 去除胶体颗粒和悬浮物的最后一道屏障，因此 1.0 NTU 的浊度限值对水厂新建滤池以及老旧滤池改造的设 计提出了更高的要求． 在目前的设计中，一般通过滤料级配和滤层厚度两个指标来完成滤层系统设计，由于粒径级配和层厚 之间存在不同的组合，因此会造成滤层配置特征的差异，而这种差异对投产后滤池过滤性能的影响目前仍 缺乏系统深刻的认识．在滤池的实际运行中，一般采用滤后水浊度、水头损失和运行时间来进行系统控 制．目前生产中多采用在线浊度仪，当浊度值≤0.1 NTU 时已漂移出浊度仪监测下限，无法真实准确反映 水质的变化情况．为了弥补浊度仪的不足，一些发达国家开始采用灵敏度更高的颗粒物计数器作为辅助监 测手段[1-2] ．浊度仪对小于 1.0 μm 的颗粒物比较敏感，对大于 1.0 μm 的颗粒灵敏度较低，而颗粒计数器对 大于 1.0 μm 的颗粒检测灵敏度高，水体中“两虫”的尺寸均大于 1.0 μm ．因此浊度仪和颗粒计数器联用，是 [3-4] 目前提高水质安全控制水平的重要手段 ． 基于滤池生产目标需要和实际运行监控特点，本文通过粒 径、层厚和沿深度方向的粒径级配等三个参数的组合，构建了 有代表性的三种不同配置特征的滤层，以出水浊度、颗粒物截 留和水头损失三个参数为主，进行了滤层配置对过滤性能影响 的研究，以期为滤池的设计和运行控制提供基础支持． 1 材料与方法 1.1 试验装置 （1）试验系统 实验在济南鹊华水厂中试科研基地完成，原水来自鹊山 水库，水温 12~25℃，混凝剂为聚合氯化铝铁(PAFC) ，投加 量 2.0 mg/L( 以铝离子计) ，沉后水浊度控制在 2.0 NTU 左右(与 ( 1.原水 2.混凝剂 3.加药泵 4.机械搅拌+斜管沉淀池 5.排泥 实际水厂生产运行相符) ．试验装置流程见图 1． 6. 中间水箱 7.提升泵 8. 回流 9.流量计 10.反冲洗排水 11.溢 流 12.浊度仪