水的過濾技術(3)

• 什么叫單流式機械過濾器？
  單流式機械過濾器構造如圖2-5所示：
  單流式機械過濾器是一種最簡單的過濾器，它的進水只有一個流向。過濾器內配有:進水裝置、排水裝置及壓縮風裝置等。器外設有各種管道、閥門和相關的儀表。
  (1)進水裝置進水裝置有兩個作用:
  一是在運行時使進水沿過濾截面均勻分配；二是在反洗時能均勻地收集反洗排水。
  目前常用的進水裝置多為漏斗式或擋板式。
  (2)排水裝置
  排水裝置是過濾器的一個重要部分。它有個作用:第一，在過濾器下部引出清水時，不使濾料被水帶出；第二，使出水的收集和反洗水的引入，沿過濾器截面積均勻布分；第三，有調整過濾器水流阻力的作用。
  過濾器排水裝置的類型較多。目前常用的有：支管開縫式、支管鉆小孔式、多墊層式等。
• 單流式機械過濾器如何進行運行操作？
  單流式機械過濾器的運行操作包括:反洗、正洗和運行三個步驟。
  (1)反洗；反洗時，先關閉入口門，出口門，保持濾層上部水位200-300mm。
  開啟反洗排水門，壓縮風門，向過濾器內送入強度為10--15L/m2·s的壓縮風，擦洗3-5min。
  壓縮風不停，開啟反洗入口水門，以反洗水中無正常顆粒的濾料為限，控制反洗水流速。在反洗過程中，應經常檢查反洗排水中有無正常顆粒的濾料，以防濾料跑失。
  待反洗排水清晰后，停止壓縮風的擦洗。繼續用水反洗3--5min后，停止反洗，關閉相應閥門。
  (2)正洗；正洗時，開正洗排水門，入口水門，維持正洗流速10--15m/h，沖洗至正洗排水清晰后，即可投入運行。
  正洗時，應檢查正洗排水中有無正常顆粒的濾料。若有，可能是由于反洗操作不當，造成過濾器下部配水裝置損壞而引起的。此時應停止正洗，查明原因，處理好后，再恢復正洗。
  (3)運行；運行流速一般為10--12m/h，運行控制以過濾器出、入口壓差(即水頭損失)達到容許極限(一般應小于0.05MPa)或按規定的反洗周期為終點。
• 什么叫雙流式機械過濾器？
  雙流式機械過濾器的構造見圖2-6所示。
  
  在雙流式機械過濾器中，進水分為兩路一路由上部進入，另一路由下部進入。經過過濾的出水都由中部流出。這樣由上部進入的水，其過濾機理與單流式機械過濾器相同，主要是濾層的“薄膜過濾”；而由下部進入的水，由于首先接觸的是顆粒大的濾料，然后接觸的是顆粒逐漸減小的濾料，其過濾機理主要是“滲透過濾”。這樣，濾料的截污能力就可以比較充分地發揮出來。
  所以，雙流式機械過濾器的內部結構，與單流式的有所不同：一是中部設有排水裝置；同時其濾層也較高，在中間排水裝置以上的濾層高0.7m。中部以下的濾層為1.7m。
  另外，雙流式機械過濾器所用的濾料也較單流式的大。如采用石英砂，其濾料粒徑為0.4--1.5mm，不均勻系數為2.5-3.0。
  
• 雙流式機械過濾器如何進行反洗操作？
  因為雙流式機械過濾器中，有中間排水裝置，所以在反洗中與單流式機械過濾器有所不同。
  (1)擦洗；開啟反洗排水門，保持濾層上部水層200--300mm。
  開啟壓縮風門，向過濾器內送入強度為10--15L/m2·s的壓縮風，吹洗5--10min。
  (2)上部濾層反洗；開啟上部反洗水門，以反洗水中無正常顆粒濾料為限，控制反洗水流量。對上部濾層進行反洗。
  (3)整體反洗；待上部反洗排水清晰后，停止進壓縮風，上部反洗不停，開啟下部反洗水門，使反洗水從中部和下部同時進水，對整個濾層進行反洗工作。
  整體反洗時間為15--20min。
  待反洗水清晰后，導入正洗操作。
  
• 機械過濾器在運行中易出現哪些異常？應如何處理？
  機械過濾器在運行中易出現的異常及處理方法見表2-14所示。

  機械過濾器異常及處理 表2-14

  異�，F象	原因	處理方法
  周期制水量減少	①濾層“結塊” ②反洗強度不夠或反洗不徹底 ③反洗周期過長 ④配水裝置(或排水裝置)損壞，引起偏流 ⑤濾層太低 ⑥原水水質突然渾濁(如洪水期，水中懸浮物含量劇增)	①加強反洗及水的混凝澄清工作 ②調整反洗水壓力及流量，加強反洗工作 ③適當增加反洗次數，縮短反洗周期 ④檢查配、排水裝置，并對癥處理 ⑤適當增加濾層高度 ⑥加強原水水質分析和資料收集工作，掌握水質變化規律；加強原水混凝工作，減少入池水濁度
  過濾器流量上不去	①進水管道或排水系統水頭阻力過大 ②濾層上部被污泥堵塞或“結塊”嚴重	①改變或排除相關故障 ②清除污物或“結塊”，徹底反洗過濾器；加強混凝工作，降低水中懸浮物含量
  反洗跑砂	①反洗強度過大 ②排水(或配水)裝置損壞，導致反洗水“偏流”	①立即降低反洗強度 ②立即檢查排水(或配水)裝置情況，并對癥處理
  反洗時間很長，濁度才降低	①反洗水在過濾器截面上分布不均或有死角 ②濾層太臟	①檢查配水或排水裝置，消滅死角 ②適當增加反洗次數和反洗強度
  出水濁度達不到要求	①濾層表面被污泥嚴重污染 ②濾層高度不夠 ③過濾速度過快	①加強和改進原水的混凝澄清工作；增大 反洗強度 ②增加濾層高度 ③調整過濾速度至適宜程度
  運行時出水中有完整顆粒的濾砂	排水裝置損壞	①卸出濾砂，檢修排水裝置 ②檢查排水裝置損壞原因，并對癥處理

• 虹吸濾池是怎樣進行工作的？
  虹吸濾池運行如圖2-7所示。
  
  經過澄清的水，由總進水槽1流入環形配水槽2，通過進虹吸管3，經進水槽4流入各格濾池。各格濾池獨立運行。過濾水通過濾層和排水裝置5，集水井6匯集至出水管后流出。
  當經過一段時間的運行后，濾層中懸浮物含量增加，濾層阻力增大，致使該格濾池水位升高。當水位升高至一定高度時，濾池就要進行反洗了。
  反洗時，首先破壞進水虹吸管3的真空，使配水槽2的水不再進入該格濾池。利用真空泵8，使沖洗虹吸管9形成真空。濾池內的水通過沖洗虹吸管9和排水管10排走，對濾層進行反沖洗。沖洗水源由其他幾種濾池通過集水井源源不斷地供來。
  當沖洗水清晰時，即可破壞沖洗虹吸管9的真空，停止反洗。然后啟動進水虹吸管，開始過濾工作。
  
• 無閥濾池是如何進行工作的?
  重力式無閥濾池的結構見圖2-8所示。
  
  由進水管送的水經濾層過濾后，匯集到下部的集水室，再由設于濾池四個角的連通管向上流至沖洗水箱，當沖洗水箱裝滿水后，凈水從出水管送入清水池。
  隨著運行時間的延長，雜質逐漸在濾層表面聚積，濾層中阻力增大，于是虹吸上升管內的水面也逐漸上升，當水面上升到虹吸輔助管管口時，水即從虹吸輔助管中急流而下，主虹吸管因空氣被抽氣管不斷抽走而形成負壓，虹吸上升管和虹吸下降管中的水面很快上升。當這兩股上升的水面匯合后，便形成了虹吸，此時，濾池的反洗便開始了。
  反洗時，過濾室內的水被虹吸管吸走，沖洗水箱中的水通過連通管迅速倒流回濾層中，對濾層進行反沖洗。沖洗下來的污泥雜質通過虹吸管排至排水井中。
  當沖洗水箱的水位下降到虹吸破壞管的管口時，由于空氣進入虹吸管內，虹吸作用被破壞，沖洗過程結束，濾池又進入下一個運行周期。
  
• 為什么要除去水中的活性余氯？
  水中殘留的活性氯，是造成強酸陽離子交換樹脂氧化的主要原因。陽離子交換樹脂氧化后，外觀表現為色淡、透明度增加，樹脂體積增大并被破碎，引起樹脂體積交換容量減少，樹脂層壓力損失增大以及出水純度和pH值降低。陽離子交換樹脂的溶出物還會污染強堿樹脂。所以要在水進入交換床前去除水中的活性余氯。
  
• 怎樣除去水中的活性余氯？
  目前除氯方法有如下兩種：
  (1)活性炭除氯
  利用活性炭的“活性”表面可以有效地去除水中的活性余氯。方法簡便，去除效率好(幾近100%)，活性炭還可同時去除水中的腐植酸、富里酸等有機雜質。
  (2)化學藥劑除氯
  向水中投加還原性化學藥劑，例如亞硫酸鈉，將余氯還原，以達到從水中除去活性氯的目的：
  Cl2+H2O→HCl+HClO
  HClO+Na2SO3→Na2SO4+HCl
  采用亞硫酸鈉除氯系統簡單，操作方便，同時還可以除去水中的溶解氧。但由于此法會增加水中的含鹽量，故多用于低壓鍋爐水處理。
  
• 活性炭濾料有哪些特性指標？
  活性炭濾料有下述特性指標:
  ①粒徑:0.44--3mm；②長度:0.44--6mm；③強度:≥80%；④碘值:700--1200mg/g；⑤亞甲藍值:100--150mg/g；⑥水分:≤3%；⑦密度:2--2.2g/cm3；⑧堆積密度:0.35--0.55g/cm3；⑨總孔容積:0.7--lcm3/g；⑩總表面積:590--1500m2/g；①①pH:8--10；①②灰分:≤8%。
  
• 活性炭有哪些使用方法？
  活性炭按其形態可分為粒狀和粉狀兩大類，所以在使用方法上可以采用兩種方法。
  (1)固定床吸附；將粒狀活性炭填充成固定床。當水中有機物等雜質含量較少時，活性炭層高0.6--1.5m；當水中有機物等雜質含量較高時，層高1.5-3m；處理水流速控制在10--15m/h。
  (2)接觸式吸附；適于臨時處理。根據被處理水的雜質含量情況，將粉末活性炭與混凝劑一起投加到被處理水中。粉末活性炭投加點應設在原水預氯化調整pH值等處理工序之前(圖2-9)。
  
  為了保證處理效果，可將粉末碳用水調成約40%濃度的炭漿，使炭漿與被處理水的反應時間在20--30min。
  
• 活性炭應如何進行預處理？
  活性炭的預處理可參照下表步驟進行。
  活性炭
  ↓
  清水浸泡6-8h
  ↓
  沖洗至排水清晰
  ↓
  3倍體積酸處理 ←5%HCl溶液，清洗流速18--21m/h
  ↓
  沖洗至排水呈中性
  ↓
  3倍體積堿處理 ←4%NaOH溶液，清洗流速18--21m/h
  ↓
  沖洗至排水呈中性
  ↓
  備用
• 活性炭過濾器有什么作用？
  活性炭過濾器有兩個作用。
  ①利用活性炭的“活性”表面除去水中的游離氯，以避免化學水處理系統中的離子交換樹脂，特別是陽離子交換樹脂受到游離氯的氧化作用。
  ②除去水中有機物，如腐植酸等，以減輕有機物對強堿性陰樹脂的污染。
  據統計，通過活性炭過濾處理，可除去水中60%-80%的膠體物，50%左右的鐵和50%-60%的有機物。
  
• 活性炭過濾處理的原理是什么？
  活性炭對水中雜質物的去除作用，是基于活性炭的活性表面所具有的不飽和化學鍵。由于活性炭的表面積很大(500-1500m2/g)，加之表面又布滿了平均直徑為20-30A*的微孔，這樣，由于處于活性炭表面的碳原子在能量上是不等值的，這些原子含有不飽和鍵(有些文獻上稱為“剩余價鍵”)，因此具有與外來分子或基團發生化學作用的趨勢，對某些有機物有較強的吸附力。
  研究表明，活性炭對氯的吸附，不完全是其表面對濾的物理吸附作用，而是由于活性炭表面起了催化作用，促使游離氯的水解，和產生新生態氯的過程加速。
  Cl2+H2O→HCl+HClO
  HClO-活性炭→HCl+(O)
  這里產生的(O)可以與活性炭中的碳，或其他易氧化組分作用，而得到去除:
  C+2(O)→CO2↑
  
• 影響活性炭過濾器運行的因素有腳些？
  影響活性炭過濾器運行的因素有:
  (1)入床水濁度；入床水濁度高，會給活性炭濾層帶來過多的雜質。這些雜質被截留在濾層中，并堵塞濾料間隔和活性炭面，阻礙其吸附效果。長期運行下去，截留在活性炭層間的污物，會形成沖不掉的泥膜，造成活性炭老化、失效。
  為了保證活性炭過濾器的正常運行，就要做好入床水的混凝澄清和初濾工作。最好把入床水濁度控制在5mg/L以下，以提高活性炭的吸附效果。
  (2)反洗周期；反洗周期的長短是關系到活性炭過濾器運行效果好壞的主要因素之一。反洗周期過短，即沒有必要，也浪廢反洗水；反洗周期過長，則會影響活性炭的吸附效果。
  通常，當入床水濁度在5mg/L以下時，可4-5d反洗一次
  (3)反洗強度；在對活性炭過濾器的反洗中，濾層的膨脹率對濾層沖洗是否徹底影響較大。濾層膨脹率過小，下部的活性炭“膨脹”高度不夠，表面不易沖洗干凈；濾層膨脹率過大，雖能沖洗掉池層間隙中的雜物，但容易“跑炭”。
  所以在活性炭過濾器的反洗中，一定要控制好濾層的膨脹率。通�？煽刂品聪磸姸葹�13--15L(m2·s)，濾層膨脹率40%--50%，反洗時間為8--10min。
  (4)運行流速；運行流速控制在15m/h以內，以利于對有機物的去除。
  

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