水的过滤技术(3)

• 什么叫单流式机械过滤器？
  单流式机械过滤器构造如图2-5所示：
  单流式机械过滤器是一种最简单的过滤器，它的进水只有一个流向。过滤器内配有:进水装置、排水装置及压缩风装置等。器外设有各种管道、阀门和相关的仪表。
  (1)进水装置进水装置有两个作用:
  一是在运行时使进水沿过滤截面均匀分配；二是在反洗时能均匀地收集反洗排水。
  目前常用的进水装置多为漏斗式或挡板式。
  (2)排水装置
  排水装置是过滤器的一个重要部分。它有个作用:第一，在过滤器下部引出清水时，不使滤料被水带出；第二，使出水的收集和反洗水的引入，沿过滤器截面积均匀布分；第三，有调整过滤器水流阻力的作用。
  过滤器排水装置的类型较多。目前常用的有：支管开缝式、支管钻小孔式、多垫层式等。
• 单流式机械过滤器如何进行运行操作？
  单流式机械过滤器的运行操作包括:反洗、正洗和运行三个步骤。
  (1)反洗；反洗时，先关闭入口门，出口门，保持滤层上部水位200-300mm。
  开启反洗排水门，压缩风门，向过滤器内送入强度为10--15L/m2·s的压缩风，擦洗3-5min。
  压缩风不停，开启反洗入口水门，以反洗水中无正常颗粒的滤料为限，控制反洗水流速。在反洗过程中，应经常检查反洗排水中有无正常颗粒的滤料，以防滤料跑失。
  待反洗排水清晰后，停止压缩风的擦洗。继续用水反洗3--5min后，停止反洗，关闭相应阀门。
  (2)正洗；正洗时，开正洗排水门，入口水门，维持正洗流速10--15m/h，冲洗至正洗排水清晰后，即可投入运行。
  正洗时，应检查正洗排水中有无正常颗粒的滤料。若有，可能是由于反洗操作不当，造成过滤器下部配水装置损坏而引起的。此时应停止正洗，查明原因，处理好后，再恢复正洗。
  (3)运行；运行流速一般为10--12m/h，运行控制以过滤器出、入口压差(即水头损失)达到容许极限(一般应小于0.05MPa)或按规定的反洗周期为终点。
• 什么叫双流式机械过滤器？
  双流式机械过滤器的构造见图2-6所示。
  
  在双流式机械过滤器中，进水分为两路一路由上部进入，另一路由下部进入。经过过滤的出水都由中部流出。这样由上部进入的水，其过滤机理与单流式机械过滤器相同，主要是滤层的“薄膜过滤”；而由下部进入的水，由于首先接触的是颗粒大的滤料，然后接触的是颗粒逐渐减小的滤料，其过滤机理主要是“渗透过滤”。这样，滤料的截污能力就可以比较充分地发挥出来。
  所以，双流式机械过滤器的内部结构，与单流式的有所不同：一是中部设有排水装置；同时其滤层也较高，在中间排水装置以上的滤层高0.7m。中部以下的滤层为1.7m。
  另外，双流式机械过滤器所用的滤料也较单流式的大。如采用石英砂，其滤料粒径为0.4--1.5mm，不均匀系数为2.5-3.0。
  
• 双流式机械过滤器如何进行反洗操作？
  因为双流式机械过滤器中，有中间排水装置，所以在反洗中与单流式机械过滤器有所不同。
  (1)擦洗；开启反洗排水门，保持滤层上部水层200--300mm。
  开启压缩风门，向过滤器内送入强度为10--15L/m2·s的压缩风，吹洗5--10min。
  (2)上部滤层反洗；开启上部反洗水门，以反洗水中无正常颗粒滤料为限，控制反洗水流量。对上部滤层进行反洗。
  (3)整体反洗；待上部反洗排水清晰后，停止进压缩风，上部反洗不停，开启下部反洗水门，使反洗水从中部和下部同时进水，对整个滤层进行反洗工作。
  整体反洗时间为15--20min。
  待反洗水清晰后，导入正洗操作。
  
• 机械过滤器在运行中易出现哪些异常？应如何处理？
  机械过滤器在运行中易出现的异常及处理方法见表2-14所示。

  机械过滤器异常及处理 表2-14

  异常现象	原因	处理方法
  周期制水量减少	①滤层“结块” ②反洗强度不够或反洗不彻底 ③反洗周期过长 ④配水装置(或排水装置)损坏，引起偏流 ⑤滤层太低 ⑥原水水质突然浑浊(如洪水期，水中悬浮物含量剧增)	①加强反洗及水的混凝澄清工作 ②调整反洗水压力及流量，加强反洗工作 ③适当增加反洗次数，缩短反洗周期 ④检查配、排水装置，并对症处理 ⑤适当增加滤层高度 ⑥加强原水水质分析和资料收集工作，掌握水质变化规律；加强原水混凝工作，减少入池水浊度
  过滤器流量上不去	①进水管道或排水系统水头阻力过大 ②滤层上部被污泥堵塞或“结块”严重	①改变或排除相关故障 ②清除污物或“结块”，彻底反洗过滤器；加强混凝工作，降低水中悬浮物含量
  反洗跑砂	①反洗强度过大 ②排水(或配水)装置损坏，导致反洗水“偏流”	①立即降低反洗强度 ②立即检查排水(或配水)装置情况，并对症处理
  反洗时间很长，浊度才降低	①反洗水在过滤器截面上分布不均或有死角 ②滤层太脏	①检查配水或排水装置，消灭死角 ②适当增加反洗次数和反洗强度
  出水浊度达不到要求	①滤层表面被污泥严重污染 ②滤层高度不够 ③过滤速度过快	①加强和改进原水的混凝澄清工作；增大 反洗强度 ②增加滤层高度 ③调整过滤速度至适宜程度
  运行时出水中有完整颗粒的滤砂	排水装置损坏	①卸出滤砂，检修排水装置 ②检查排水装置损坏原因，并对症处理

• 虹吸滤池是怎样进行工作的？
  虹吸滤池运行如图2-7所示。
  
  经过澄清的水，由总进水槽1流入环形配水槽2，通过进虹吸管3，经进水槽4流入各格滤池。各格滤池独立运行。过滤水通过滤层和排水装置5，集水井6汇集至出水管后流出。
  当经过一段时间的运行后，滤层中悬浮物含量增加，滤层阻力增大，致使该格滤池水位升高。当水位升高至一定高度时，滤池就要进行反洗了。
  反洗时，首先破坏进水虹吸管3的真空，使配水槽2的水不再进入该格滤池。利用真空泵8，使冲洗虹吸管9形成真空。滤池内的水通过冲洗虹吸管9和排水管10排走，对滤层进行反冲洗。冲洗水源由其他几种滤池通过集水井源源不断地供来。
  当冲洗水清晰时，即可破坏冲洗虹吸管9的真空，停止反洗。然后启动进水虹吸管，开始过滤工作。
  
• 无阀滤池是如何进行工作的?
  重力式无阀滤池的结构见图2-8所示。
  
  由进水管送的水经滤层过滤后，汇集到下部的集水室，再由设于滤池四个角的连通管向上流至冲洗水箱，当冲洗水箱装满水后，净水从出水管送入清水池。
  随着运行时间的延长，杂质逐渐在滤层表面聚积，滤层中阻力增大，于是虹吸上升管内的水面也逐渐上升，当水面上升到虹吸辅助管管口时，水即从虹吸辅助管中急流而下，主虹吸管因空气被抽气管不断抽走而形成负压，虹吸上升管和虹吸下降管中的水面很快上升。当这两股上升的水面汇合后，便形成了虹吸，此时，滤池的反洗便开始了。
  反洗时，过滤室内的水被虹吸管吸走，冲洗水箱中的水通过连通管迅速倒流回滤层中，对滤层进行反冲洗。冲洗下来的污泥杂质通过虹吸管排至排水井中。
  当冲洗水箱的水位下降到虹吸破坏管的管口时，由于空气进入虹吸管内，虹吸作用被破坏，冲洗过程结束，滤池又进入下一个运行周期。
  
• 为什么要除去水中的活性余氯？
  水中残留的活性氯，是造成强酸阳离子交换树脂氧化的主要原因。阳离子交换树脂氧化后，外观表现为色淡、透明度增加，树脂体积增大并被破碎，引起树脂体积交换容量减少，树脂层压力损失增大以及出水纯度和pH值降低。阳离子交换树脂的溶出物还会污染强碱树脂。所以要在水进入交换床前去除水中的活性余氯。
  
• 怎样除去水中的活性余氯？
  目前除氯方法有如下两种：
  (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。方法简便，去除效率好(几近100%)，活性炭还可同时去除水中的腐植酸、富里酸等有机杂质。
  (2)化学药剂除氯
  向水中投加还原性化学药剂，例如亚硫酸钠，将余氯还原，以达到从水中除去活性氯的目的：
  Cl2+H2O→HCl+HClO
  HClO+Na2SO3→Na2SO4+HCl
  采用亚硫酸钠除氯系统简单，操作方便，同时还可以除去水中的溶解氧。但由于此法会增加水中的含盐量，故多用于低压锅炉水处理。
  
• 活性炭滤料有哪些特性指标？
  活性炭滤料有下述特性指标:
  ①粒径:0.44--3mm；②长度:0.44--6mm；③强度:≥80%；④碘值:700--1200mg/g；⑤亚甲蓝值:100--150mg/g；⑥水分:≤3%；⑦密度:2--2.2g/cm3；⑧堆积密度:0.35--0.55g/cm3；⑨总孔容积:0.7--lcm3/g；⑩总表面积:590--1500m2/g；①①pH:8--10；①②灰分:≤8%。
  
• 活性炭有哪些使用方法？
  活性炭按其形态可分为粒状和粉状两大类，所以在使用方法上可以采用两种方法。
  (1)固定床吸附；将粒状活性炭填充成固定床。当水中有机物等杂质含量较少时，活性炭层高0.6--1.5m；当水中有机物等杂质含量较高时，层高1.5-3m；处理水流速控制在10--15m/h。
  (2)接触式吸附；适于临时处理。根据被处理水的杂质含量情况，将粉末活性炭与混凝剂一起投加到被处理水中。粉末活性炭投加点应设在原水预氯化调整pH值等处理工序之前(图2-9)。
  
  为了保证处理效果，可将粉末碳用水调成约40%浓度的炭浆，使炭浆与被处理水的反应时间在20--30min。
  
• 活性炭应如何进行预处理？
  活性炭的预处理可参照下表步骤进行。
  活性炭
  ↓
  清水浸泡6-8h
  ↓
  冲洗至排水清晰
  ↓
  3倍体积酸处理 ←5%HCl溶液，清洗流速18--21m/h
  ↓
  冲洗至排水呈中性
  ↓
  3倍体积碱处理 ←4%NaOH溶液，清洗流速18--21m/h
  ↓
  冲洗至排水呈中性
  ↓
  备用
• 活性炭过滤器有什么作用？
  活性炭过滤器有两个作用。
  ①利用活性炭的“活性”表面除去水中的游离氯，以避免化学水处理系统中的离子交换树脂，特别是阳离子交换树脂受到游离氯的氧化作用。
  ②除去水中有机物，如腐植酸等，以减轻有机物对强碱性阴树脂的污染。
  据统计，通过活性炭过滤处理，可除去水中60%-80%的胶体物，50%左右的铁和50%-60%的有机物。
  
• 活性炭过滤处理的原理是什么？
  活性炭对水中杂质物的去除作用，是基于活性炭的活性表面所具有的不饱和化学键。由于活性炭的表面积很大(500-1500m2/g)，加之表面又布满了平均直径为20-30A*的微孔，这样，由于处于活性炭表面的碳原子在能量上是不等值的，这些原子含有不饱和键(有些文献上称为“剩余价键”)，因此具有与外来分子或基团发生化学作用的趋势，对某些有机物有较强的吸附力。
  研究表明，活性炭对氯的吸附，不完全是其表面对滤的物理吸附作用，而是由于活性炭表面起了催化作用，促使游离氯的水解，和产生新生态氯的过程加速。
  Cl2+H2O→HCl+HClO
  HClO-活性炭→HCl+(O)
  这里产生的(O)可以与活性炭中的碳，或其他易氧化组分作用，而得到去除:
  C+2(O)→CO2↑
  
• 影响活性炭过滤器运行的因素有脚些？
  影响活性炭过滤器运行的因素有:
  (1)入床水浊度；入床水浊度高，会给活性炭滤层带来过多的杂质。这些杂质被截留在滤层中，并堵塞滤料间隔和活性炭面，阻碍其吸附效果。长期运行下去，截留在活性炭层间的污物，会形成冲不掉的泥膜，造成活性炭老化、失效。
  为了保证活性炭过滤器的正常运行，就要做好入床水的混凝澄清和初滤工作。最好把入床水浊度控制在5mg/L以下，以提高活性炭的吸附效果。
  (2)反洗周期；反洗周期的长短是关系到活性炭过滤器运行效果好坏的主要因素之一。反洗周期过短，即没有必要，也浪废反洗水；反洗周期过长，则会影响活性炭的吸附效果。
  通常，当入床水浊度在5mg/L以下时，可4-5d反洗一次
  (3)反洗强度；在对活性炭过滤器的反洗中，滤层的膨胀率对滤层冲洗是否彻底影响较大。滤层膨胀率过小，下部的活性炭“膨胀”高度不够，表面不易冲洗干净；滤层膨胀率过大，虽能冲洗掉池层间隙中的杂物，但容易“跑炭”。
  所以在活性炭过滤器的反洗中，一定要控制好滤层的膨胀率。通常可控制反洗强度为13--15L(m2·s)，滤层膨胀率40%--50%，反洗时间为8--10min。
  (4)运行流速；运行流速控制在15m/h以内，以利于对有机物的去除。
  

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