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滤池的种类及滤料的应用

1)虹吸滤池
虹吸滤池是利用滤池本身的出水水头进行反冲洗的滤池,它是在50年代由美国发明应用的。60年代初传入日本,1964年北京市市政设计院根据日本资料进行试验研究后,应用于北京印染厂供水工程,随后推广于全国,到90年代全国已建成虹吸滤池400座以上。
虹吸滤池为圆形或矩形钢筋混凝土结构,每组滤池至少有6格单池,最好有8格以上,由于滤池的进水和冲洗水的排出均由虹吸管完成,故称为虹吸滤池。进水时用小虹吸管,而冲洗水排出时用大虹吸管,其运行均靠真空系统,由真空泵、真空罐、管路和进水、冲洗虹吸管组成,可以自动化运行。
虹吸滤池同普通快滤池相比具有许多优点。一是不需要大型闸阀及相应的电动或水力等控制设备;二是不需设置冲洗高位水箱或冲洗水泵;三是可根据进水量变化来自动均衡地调节各个单元滤池的滤速,不需设滤速控制装置;四是可保证正水头过滤,不会发生负水头现象;五是各控制闸阀及管路均集中在滤池中央真空罐周围,操作管理方便。因而不仅可降低工程投资20%~30%(同快滤池比),且可节省金属材料30%~40%。但因该滤池深度较大(一般5~6m)和采用小阻力配水系统,致使单位滤池面积不宜过大,适用于中小型规模的给水水厂。此外它的冲洗水头不高,常发生滤料、滤层冲洗不干净的情况,因而不宜用于除铁锰水质处理的水厂。
(2)移动冲洗罩滤池
40年代后期,美国Handing公司首先提出了在一只滤池中分成若干长条小路,利用装在移动桁车上的冲洗泵和排水泵对各滤池依次冲洗,而未被冲洗、保持持续过滤的滤池,称为Hardinge滤池。自1958年开始采用,美国最大的单池产水量达15万m3/d。1969年日本介绍了部分过滤、部分冲洗型的EE型滤池(Easy and Carriage fieter),即将一座长条形滤池分成若干正方形小格,上设移动冲洗罩、连续对每格进行反冲洗。1975年南通市自来水公司设计和建成了我国第一座移动冲洗罩滤池,设计水量为120 m3/h,单格面积为1.21㎡,共一组一行10格。采用泵吸式移动冲洗罩滤池。1979年,上海市政工程设计院在上海长桥水厂扩建工程中,对泵吸式移动冲洗罩池,改进为虹吸式排除冲洗水方式。并采用程序控制器配套使用,使运行自动化。移动冲洗罩滤池在推广过程中从单一型式发展成多种型式,应用地区已从华东、中南、华南地区,扩大发展到华北、东北、西南等地区。
移动冲洗罩滤池的特点是:①滤池的冲洗水量由工作滤格的过滤水供给,不需另设冲洗塔或冲洗水泵,而且各滤格共用一套冲洗设备,简化了滤池构造。②滤池各格顺序进行冲洗,不会出现全部滤层处于最大积污情况,因而所需期终水头损失要比其它各类型滤池小;③一般池深较浅,土建构造简单,故基建投资较省,造价约为普通快滤池的65%~80%,而且占地面积少,节约能源消耗。(3)三层滤料滤池
60年代国外开始研究三层滤料滤池的新技术,1975年中国市政工程中南设计院在中型试验成果基础上,同黄石市自来公司合作在该市王家里水厂建成了我国第一座三层滤料滤池。后来相继推广应用于蚌埠、成都、连云港以及沙市等城市。
三层滤料滤池上层为大粒径的轻质滤料,中层为中粒径的石英砂,而下层为重质滤料。轻质无烟煤滤料,粒径一般为0.8~1.6mm,由于滤料间孔隙较大,截污能力也较大,起到粗滤作用,其他如氢化无烟煤、矿渣、焦炭等,均可用作上层滤料;中层石英砂滤料,其粒径为0.5~0.8mm;下层重质滤料有石榴石、磁铁矿及钛铁矿等,其粒径一般为0.25~0.5mm。三层滤料滤池具有:过滤效果好,过滤周期长,滤速高及占地少、投资省等优特点,更适用于旧滤池改造挖潜工程。三层滤料滤池易产生轻质滤料流失、气阻现象、泥球等问题,为此要注意:①排水槽顶距砂石高度宜控制1.2~1.3m为宜,滤速不要超过35m/h,冲洗强度控制在15~181/s·㎡;②冲洗方式最好采用表面水辅助冲洗、不宜用气、水冲洗;进水方式用一般闸阀或虹吸管较为适宜。
(4)澄清滤池
澄清滤池是澄清池和滤池的有机结合。即在澄清池的清水区架设一滤层(称薄滤层),把混合、反应、沉淀、过滤等工序集中在一个构筑物内。中国市政工程西北设计院自1964年开始用于处理黄河高浊度水,随后在甘肃、青海以及四川等地应用。
澄清滤池分为澄清和过滤两部分。澄清部分是一个锥底式澄清池,由锥形悬浮区、泥渣浓缩室和相应的清水区组成,过滤部分由厚40cm的滤料层和扩散板组成。扩散板由8~25mm直径的卵石胶结形成,厚8cm,滤料选用粒径0.6~2.0mm的无烟煤滤料
为了处理高浊度水,澄清滤池设有强制排渣系统和较大的浓缩室。运行中,过剩的泥渣经由排渣筒进入浓缩室,进行泥渣的分离脱水,分离后的水经过滤层过滤,由强制出水管引出。
澄清滤池的总上升流速在1.2mm/s以上;总停留时间为1.0~1.5h;滤池冲洗管按大阻力系统考虑,当冲洗强度为10L/s·㎡时,冲洗耗水量在1.6%以下。
澄清滤池的优点:
①处理范围广,适应性强。当原水浑浊度在20~20000mg/1时,能稳定运行。
②基建费用低,占地面积小。澄清滤池缩短了工艺流程,减少了构筑物数量,因而基建投资和占地面积都相应减少。
③药剂用量省,运转费用低。当原水浊度低于80mg/1时,可以直接进行接触过滤。在一般情况下药剂费用可节约12%,维护费用降低15%~18%。
澄清滤池存在有冲洗水量大,管理要求高,澄清池内部不便于检修等缺点。

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