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（一）工作原理

    １.工藝流程

圖3-17為普通快濾池的透視圖。濾池本身包括濾料層、承托層、配水系統(tǒng)、集水渠和洗砂排水槽五個部分。快濾池管廊內(nèi)有原水進(jìn)水、清水出水、沖洗排水等主要管道和與其相配的控制閘閥。

圖3-17  快濾池透視圖

快濾池的運行過程主要是過濾和沖洗兩個過程的交替循環(huán)。過濾是生產(chǎn)清水過程，待過濾進(jìn)水經(jīng)來水干管和洗砂排水槽流入濾池，經(jīng)濾料層過濾截留水中懸浮物質(zhì)，清水則經(jīng)配水系統(tǒng)收集，由清水干管流出濾池。在過濾中，由于濾層不斷截污，濾層孔隙逐漸減小，水流阻力不斷增大，當(dāng)濾層的水頭損失達(dá)到大允許值時，或當(dāng)過濾出水水質(zhì)接近超標(biāo)時，則應(yīng)停止濾池運行，進(jìn)行反沖洗，一般濾池一個工作周期應(yīng)大于8~12h。

濾池反沖洗時，水流逆向通過濾料層，使濾層膨脹、懸浮，借水流剪切力和顆粒碰撞摩擦力清洗油料層并將濾層內(nèi)污物排出。反沖洗水一般由沖洗水箱或沖洗水泵供給，經(jīng)濾池配水系統(tǒng)進(jìn)入濾池底部反沖洗；沖洗廢水內(nèi)洗砂排水糟、廢水渠和排污管排出。

２.過濾機(jī)理

（１）篩濾  比濾層孔隙大的顆粒被機(jī)械篩分，截留于過濾表面上，然后這些被截留的顆粒形成孔隙更小的濾餅層，使過濾水頭增加，甚至發(fā)生堵塞。顯然，這種表面篩濾沒能發(fā)揮整個濾層的作用。但在普通快濾池中，懸浮顆粒一般都比濾層孔隙小，篩濾對總?cè)コ守暙I(xiàn)不大。

（２）接觸凝聚  在原水中投加凝聚劑，壓縮懸浮顆粒和濾料顆粒表面的雙電層后，但尚未生成微絮凝體時，立即進(jìn)行過濾。此時水中脫穩(wěn)的膠體很容易與濾料表面凝聚，即發(fā)生接觸凝聚作用。快濾池操作通常投加凝聚劑，因此接觸凝聚是主要過濾機(jī)理。

（二）裝置與濾料

１.裝置

（１）濾床種類  用于給水和廢水過濾的快濾池，按所用濾床層數(shù)分為單層濾料、雙層濾料和三層濾料濾池。如圖3-18所示。

圖3-18  快濾池不同類型

①單層濾料濾池  一般單層濾料普通快濾池適用于給水，在廢水處理中，僅適用于一些清潔的工業(yè)廢水處理。經(jīng)驗表明，當(dāng)用于廢水二級處理出水時，由于濾料粒徑過細(xì)，短時間內(nèi)會在砂層表面發(fā)生堵塞。因此適用于廢水二級處理出水的單層濾料濾床應(yīng)采用另外兩種形式：一種是單層粗砂深層濾床濾池，特別適用于生物膜硝化和脫氮系統(tǒng)，濾床濾料粒徑通常為1.0~2.0mm(大使用到6mm)，濾床厚1.0~3.0m，濾速達(dá)3.7~37m/h，并盡可能采用均勻濾料。由于所用粒徑較粗，即使廢水所含顆粒較大，當(dāng)負(fù)荷很大時也能取得較好過濾效果；另一種是采用單層濾料不分層濾床。粒徑大小不同的單一濾料均勻混合組成濾床與氣水反沖洗聯(lián)合使用。氣水反沖洗時只發(fā)生膨脹，約為10％左右，不使其發(fā)生水力篩分分層現(xiàn)象，因此，濾床整個深度上孔隙大小分布均勻．有利于增大下部濾床去除懸浮雜質(zhì)的能力。不分層濾床的有效粒徑與雙層濾料濾池上層濾料粒徑大致相同，通常為1~2mm左右，并保持池深與粒徑比在800~1000以上。

②雙層濾料濾池  組成雙層濾料濾床的種類如下：無煙煤和石英砂；陶粒和石英砂；纖維球和石英砂；活性炭和石英砂；樹脂和石英砂；樹脂和無煙煤等。以無煙煤和石英砂組成的雙層濾料濾池使用廣泛。雙層濾料濾池屬于反粒度過濾，截留雜質(zhì)能力強(qiáng)，雜質(zhì)穿透深，產(chǎn)水能力大，適于在給水和廢水過濾處理中使用。

新型普通雙層濾料濾池，一種是均勻-非均勻雙層濾料濾池，將普通雙層濾池上層級配濾料改裝均勻粗濾料，即可進(jìn)一步提高雙層濾池的生產(chǎn)能力和截污能力。上層均勻濾料可采用均勻陶粒，也可采用均勻煤粒、塑料372b、ABS顆粒。均勻-非均勻雙層濾料的厚度與普通雙層濾池相同。另一種是均勻雙層濾料濾池，上層采用1.0~2.0mm的均勻陶粒或煤粒，下層采用0.7~0.9mm的石英砂。濾床厚度與普通雙層濾池相同或稍厚一些，床深與粒徑比大于800~1000。均勻雙層濾料濾池也屬于反粒度過濾，可提高截留雜質(zhì)能力1.5倍左右。

③三層濾料濾池  三層濾料濾池普遍的形式是上層為無煙煤(相對密度為1.5~1.6)，中層為石英砂(相對密度為2.6~2.7)，下層為磁鐵礦(相對密度為4.7)或石榴石(相對密度為4.0~4.2)。這種借密度差組成的三層濾料濾池更能使水由粗濾層流向細(xì)濾層呈反粒度過濾，使整個濾層都能發(fā)揮截留雜質(zhì)作用，減少過濾阻力，保持很長的過濾時間。

（２）承托層  承托層的作用，一是防止過濾時濾料從配水系統(tǒng)中流失，二是在反沖洗時起一定的均勻布水作用。承托層一般采用天然礫石，其組成見表3-2。

表3-2  大阻力配水系統(tǒng)承托層

（三）濾料的選擇

濾料的種類、性質(zhì)、形狀和級配等是決定濾層截留雜質(zhì)能力的重要因素。濾料的選擇應(yīng)滿足以下要求。

１.濾料必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以免在反沖洗過程中很快地磨損和破碎。一般磨損率應(yīng)小于4％，破碎率應(yīng)小于1％，磨損破碎率之和應(yīng)小于5％。

２.濾料化學(xué)穩(wěn)定性要好。

３.濾料應(yīng)不含有對人體健康有害及有毒物質(zhì)，不合對生產(chǎn)有害、影響生產(chǎn)的物質(zhì)。

４.濾料的選擇應(yīng)盡量采用吸附能力強(qiáng)、截污能力大、產(chǎn)水量高、過濾出水水質(zhì)好的濾料，以利于提高水處理廠的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

此外，濾料宜價廉、貨源充足和就地取材。

具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性好和對人體無害的分散顆粒材料均可作為水處理濾料，如石英砂、無煙煤粒、礦石粒以及人工生產(chǎn)的陶粒濾料、瓷料、纖維球、塑料顆粒、聚苯乙烯泡沫珠等，目前應(yīng)用廣泛的是石英砂和無煙煤。