V型滤池常用滤砂在给水处理中各参数的对比试验

维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第５期　广东化工　第３５卷总第１８１期　ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　Ｖ型滤池常用滤砂在给水处理中各参数的对比试验　曹勇锋，张朝升　（广州大学土木工程学院市政工程系，广东广州５１０００６）　【摘要】文章通过对Ｖ型滤池常用的６种粒径滤砂进行过滤效果的对比试验研究，确定一种适合处理我国南方地　区水质的均质滤料，使滤后水浊度达到小于０．１　ＮＴＵ的处理效果。经过对不同滤砂的进出水浊度、水头损失以及过滤。　周期的一系列对比试验，６种滤料中粒径为１．０　ｒｒｕＴｌ的滤砂处理效果最好，达到所要求的处理效果。　【关键词】给水处理；Ｖ型滤池；均质滤料；过滤；出水浊度　Ｃｏｍｐａｒｅ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　Ｔｅｓｔ　ｏｆ　Ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　Ｖ－ｔｙｐｅ　Ｆｉｌｔｅｒ　Ｃｏｍｍｏｎ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｉｎ　Ｉｔｅｒ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ｃａｏ　Ｙｏｎｇｆｅｎｇ，Ｚｈａｎｇ　Ｃｈａｏｓｈｅｎｇ　（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１　０００６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｕｎｉｆｏｒｍ　ｍｅｄｉａ　ｆｉｌｔｒａｔｉｎｇ　ｍｅｄｉａ　ｔｈａｔ　ｗａｓ　ｍｏｓｔ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｉｎ　ｓｏｕｔｈ　Ｃｈｉｎａ　ｗｈｉｃｈ　ｍａｄｅ　ｔｈｅ　ｔｕｒｂｉｄｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｒｅａｔｅｄ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｓｓ　ｔｈａｎ　０．１　ＮＴＵ　ｗａｓ　ｆｏｕｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　６　ｔｙｐｅｓ　ｃｏｍｍｏｎ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｏｆ　Ｖ－ｔｙｐｅ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｐｏｏ１．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｄａｔａ　ｏｆ　ｃｏｍｐａｒｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｕｒｂｉｄｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｒｅａｔｅｄ　ｗａｔｅｒ，ｄａｍｎｉｆｙ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｉｌｆｔｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｒａｄｉｕｓ　１．０　ｍｍ　ｏｆ　６　ｔｙｐｅｓ　ｆｉｌｔｅｒ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｂｅｓｔ　ｆｏｒ　ｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｒｅａｃｈｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｅｓｔ　ｏｆ　ｉｆｌｔｅｒｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ；Ｖ－ｔｙｐｅ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　ｐｏｏｌ；ｕｎｉｆｏｒｍ　ｍｅｄｉａ；ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ；ｔｕｒｂｉｄｉｔｉｅｓ　ｏｆｔｒｅａｔｅｄ　ｗａｔｅｒ　过滤是给水处理工艺的主要关键环节，滤池运行状态的好　坏将直接影响悬浮固体、浊度、细菌、病毒、有机物等的去除　率，也直接影响出水水质的提高；而Ｖ型滤池更是在众多给　水处理工艺中较为先进的工艺技术。Ｖ型滤池是由法国德利满　合体，其优点是石英砂滤料粒径比较均匀、滤层厚、滤层吸附　能力较高；与其它滤料相比，在同样的滤速下，过滤周期长，　出水浊度低，反冲洗容易达到极佳的冲洗效果，同时节约用水，　低能耗，从而降低了制水成本　Ｊ。　公司首创的专利技术，由于其截污量大，冲洗效果好等显著优　势，２０世纪７０年代已在欧洲大陆广泛使用，而且在大、中型　水厂应用较多。９０年代以来，我国南方新建的大、中水厂大　都采用了这种滤水工艺，特别是广东省新建的净水厂几乎都采　近年来，随着我国社会经济的迅速发展，水源污染日益严　重，且呈发展趋势Ｉ３Ｊ。同时，随着水源污染的加剧及居民对饮　用水水质要求的提高，常规净水处理工艺面临着严峻的挑战　。　所以，需要通过试验选择一种适合处理南方地区水质的均质滤　用了Ｖ型滤池Ｉｌ　Ｊ。Ｖ型滤池是均质滤料和气水反冲洗滤池的结　料，使滤后水浊度达到小于０．１　ＮＴＵ处理效果的实验要求。　【收稿日期】２００８—０２—２８　【基金项目】广州市属高校科技计划项目（６２０６２）；广州市科技局科技科技攻工重大项目（２００５Ｚ１一Ｅ００６４）　【作者简介】曹勇锋（１９７９一），男，广东广州人，本科，助理实验师，主要从事水处理技术研究。　维普资讯 http://www.cqvip.com 广９０　东化工　２００８年第５期　第３５卷总第１８１期　ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　为此，笔者针对Ｖ型滤池常用的６种均质石英砂滤料的一系　列过滤参数进行对比试验研究，从而筛选出一种最优粒径的石　英砂滤料，以获得指导实际生产运行的基本参数。　仪（２　１　００Ｐ）对进水进行检测。实验装置流程见图１。　表１　石英砂滤料基本参数　Ｔａ１）．１　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｎｉｆｏｒｍ　ｍｅｄｉａ　ｉｌｆｔｅｒ　１试验装置及条件　本试验在大涌水厂中进行，实验装置用有机玻璃柱制成，　共有６根，规格都为高３０００ｍｍ，内径３４０ｍｍ，取样管间隔　为２００　ｍｍ，承托层高为５０　ｍｍ；共有８个取样测压管。在６　根滤柱里，分别填充了比较常用的６种不同粒径的均质石英砂　滤料，其平均粒径为：１群（０．６　ｍｍ）、２群（０．８　ｍｍ）、３群（１．０　ｍｍ）、　４群（１．１５　ｍｍ）、５群（１．３　ｍｍ）、６≠｝（１．４５　ｍｍ）。滤料的填充高度为　１２００　ｍｍ，为保证布水、布气均匀，滤柱内设置５个长柄滤头，　在滤头周围铺垫５０　ｍｍ厚、粒径为４～８　ｍｍ的卵石承托层，　石英砂滤料基本参数见表１。在滤柱的进出水位置各装了流量　计，试验中进水的流量控制在８００　Ｌ／ｈ，而出水流量控制在７５０　Ｌ／ｈ，　注：Ｄ１０－有效粒径；Ｄｓ０－有效粒径；Ｋ８０一不均匀系数；￡　一滤层厚度　与粒径的比值。　过滤的滤速为７　ｍ／ｈ。出水浊度的监测使用美国ＨＡＣＨ公司的　在线浊度仪进行瞬时监控，同时使用ＨＡＣＨ公司便携式浊度　水　图１试验装置　Ｆｉｇ．１　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ａｐｐａｒａｔｕｓ　２试验方法及试验结果　在Ｖ型滤池滤砂过滤效果对比实验中，以过滤的进出水　浊度为主要的控制参数。据天津自来水公司报道，有机物在水　验，试验过程中待滤水的浊度一直不稳定，第一周期进水浊度　介于１．０－－２．６　ＮＴＵ，浊度在１．０　ＮＴＵ范围的时间大概为１０　ｈ，　只占过滤时间的１０％，相应的出水浊度在０．０５～０．９３　ＮＴＵ之　间来回波动，而且从过滤开始到出水浊度稳定所要的时间差不　多３　ｈ，而一般只需要３０￣６０　ｍｉｎ，出水浊度的变化情况见图　２。第二周期进水浊度波动更大，介于１．５～３．５　ＮＴＵ之间，没　有达到待滤水的实验要求；因此，各滤柱的出水浊度波动也相　应变大，介于０．０５～０．９３　ＮＴＵ之间，但出水浊度很快就稳定　中各分散系的分布表明浊度为０．５　ＮＴＵ时，水相中仅含有２０．４％　有机物，其余的有机物均附着在构成浊度的物质上，降低浊度　可以大大消除原水富含有机物及投氯消毒产生的ＴＨＭｓ等“三　致”物质的影响，提高出水水质　Ｊ。为此，试验要求待滤水的　浊度控制在１．０　ＮＴＵ以下，以便滤后出水能达到０．１　ＮＴＵ以　在０．５　ＮＴＵ以下，出水浊度的变化情况见图３。从图２、３中　得到小粒径石英砂的出水浊度在整个过滤过程中都比大粒径　的出水浊度低、波动较小，而且稳定时间较短。这是由于粒径　Ｆ的高水质要求，同时结合过滤周期的长短以及水头损失共同　评价滤砂的过滤效果。　２．１不同粒径滤砂过滤出水浊度的对比试验　试验中待滤水直接引用大涌水厂的沉淀池出水，然后通过　水泵提升到各滤柱。整个研究过程进行了两个周期的对比试　小，滤砂之间的孔隙率就小，这有利于过滤的出水浊度。５＃、６　＃的出水浊度一直较高，很少达到小于Ｏ．１　ＮＴＵ的出水效果，　而且波动很大。　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００８年第５期　广东化工　·９１·　第３５卷总第１８１期　ｗｗｗ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ　ｆ１　爱　∞　ｏ　０　３　７　２２　２８　３２　４６　５０　５４　７０　７６　８１　９６　１００　过滤时间／Ｉ１　图２各滤料第一周期的过滤出水浊度　Ｆｉｇ．２　Ｔｕｒｂｉｄｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｉｆｌｔｒａｔｉｏｎ　２．２不同粒径滤砂的过滤水头损失　随着过滤时间的增长，滤层中截留的悬浮颗粒量越来越　多，从而使滤料间孔隙逐渐被堵塞，甚至产生筛滤的作用而形　成泥膜，使过滤阻力剧增，减少过滤速度，影响滤池的产水率。　有时会出现因滤层表面受力不均匀而使泥膜产生裂缝，大量水　流将自裂缝中流出，以致悬浮杂质穿过滤层而使出水水质恶　化。所以，极限水头损失的选取以整个水厂能耗和避免浊度泄　－．卜１＃—１卜２＃—＿．卜３＃　２　５　２　。５　０　０　２２　２５　２８　３４　４８　５０　５２　５４　５６　７０　７２　７４　７６　８１　９６　１０６　过滤时间／Ｉ１　图４第一过滤周期的水头损失变化曲线　Ｆｉｇ．４　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｌ　ｈｅａｄ　ｌｏｓｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｉｆｌｔｒａｔｉｏｎ　２．３不同粒径滤砂的过滤周期　以滤后水浊度大于０．５　ＮＴＵ或者极限水头损失大于２　１ＴＩ　来表示过滤周期结束。从试验结果来看各滤料的过滤周期都比　较长，都在４８　ｈ以上，满足Ｖ型滤池的一般运行周期。对出　水浊度和水头损失两方面进行比较，试验过程中ｌ＃、２＃出　水效果很好，但水头损失增长较快，经过４８　ｈ后水头损失已　超过２　１ＴＩ，过滤周期结束，而其它滤柱水头增长较缓慢，运行　周期很长都在７０　ｈ以上；３　、４　在满足出水浊度要求的情况　下，水头损失增长缓慢没有太大的波动；而５＃、６＃水头损　０．９　Ｑ８　Ｑ７　Ｑ６　０．５　０．４　０．３　Ｑ２　Ｑ１　Ｏ　０　１　２　４　２０　２２　２４　２５　２８　３０　４４　４６　４８　５ｏ　５６　７ｏ　７２　７３　７４　７６　７８　过滤时问／Ｉ１　图３各滤料第二周期的过滤出水浊度　Ｆｉｇ．３　Ｔｕｒｂｉｄｉｔｉｅｓ　ｏｆｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ　漏为依据，一般取１．５　ｍｌ６ｊ。但本次试验中要求测压管水头差　超过２　１ＴＩ，即可停止过滤，两个过滤周期的水头损失变化情况　见图４、５。从两图可看到，两个周期的水头损失变化情况基　本一致。ｌ＃、２＃滤砂的水头损失增长很快，曲线很陡，水头　损失很快就达到２　ｍ。而３＃、４＃、５＃、６＃的变化曲线几乎　平衡地向上涨；５＃、６＃的水头增长时间最长，过滤结束时水　头都没有达到２１ＴＩ的结束要求。　＿＿．＿一１　—－．ｒ一２　—＿．　一３　—＿Ｅ｝一４　０　４　１８　２０　２２　２４　２６　２８　４２　４４　４５　４８　５２　６６　６７　６８　７Ｏ　７２　７３　８７　８８　８９　过滤时间，ｈ　图５第二过滤周期的水头损失变化曲线　Ｆｉｇ．５　Ｖａｒｉａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｏｃａｌ　ｈｅａｄ　ｌｏｓｓｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｃｏｎｄ　ｐｅｒｉｏｄ　ｏｆ　ｉｆｌｔｒａｔｉｏｎ　失增长很慢，但出水浊度较高，波动最大。　通过均质石英砂滤料的过滤效果对比试验研究，以效果好　的第一周期作出６种滤料过滤效果的对比，结果如表２所示。　经过试验数据的对比得到，如果待滤水的浊度能保证在１．０　ＮＴＵ左右，６种滤料基本上可以使过滤的出水浊度低于０．１　ＮＴＵ，而且能满足Ｖ型滤池的一般运行周期；但从整个过滤　效果来说，细粒径的石英砂滤料的过滤效果比粗滤砂好，而且　３＃、４＃在６种滤砂中比较优越。以出水浊度为主要控制因素，　结合过滤水头损失和过滤周期各参数，３＃粒径滤料的效果最好。　维普资讯 http://www.cqvip.com

广９２·东化工　２００８年第５期　ⅥｎｖＷ．ｇｄｃｈｅｍ．ｔｏｍ　第３５卷总第１８１期　１＃　２＃　３＃　４＃　５＃　６＃　０　ｌ５　０　ｌ７　０　ｌ６　０．２６　０．２６　０．２３　０．０７　０．０８　０　０６　０　３７　０．４ｌ　０．５０　９ｌ　９　９１．０　９ｌ－３　４６　４６　７０　９５　９９　９９　２０　ｌ５　５　４３．５　３３．７　ｌ２．１　２９　５　２２　２　２．０　２．０　２．０　２　０　２　０　１．１　４＿３５　４．３５　２．８６　２．１ｌ　２．０２　１．１ｌ　８．５　２８　２２　８６　７　８７　８　８７　ｌ　ｌ３　ｌ３．１　３结论和建议　通过对６种不同粒径的均质石英砂滤料进行过滤对比试　验研究，得出以下结论：　待滤水投加ＰＡＣ等絮凝剂进行微絮凝处理，使Ｖ型滤池在处　理南方“低浊、高藻，微污染”水质方面发挥更好的作用，生　产出更高质量的饮用水。　（１）从过滤的对比试验得出，滤砂的粒径越小，过滤的出　水浊度越低，而过滤的水头损失增长越快，过滤周期越短。　（２）６种均质滤料的过滤周期都满足Ｖ型滤池的过滤周期，　而且周期基本以过滤的水头损失＞２．０　ｍ而终止。　参考文献　［１］聂梅生．水资源及给水处理［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００１．　［２］田一梅，周颖．滤池运行优化的对比研究［Ｊ１．中国给水排水，２００２，１８（７）：　５１．５３．　（３）￣Ｉ１果待滤水的浊度能控制在１．０　ＮＴｕ左右，滤速　７．０　ｍ／ｈ，各滤砂的出水浊度都能保证在０．１　ＮＴＵ以下。　［３］吴禹泽，夏清，刘鸿亮．中国流域水污染分析［Ｊ１．环境科学与技术，２０００．　８９（２）：１－６．　（４）试验所得：从过滤的出水浊度和水头损失来看，１＃，　５＃，６＃粒径滤砂的效果不够理想；３＃，４＃是Ｖ型滤池常　用的滤砂，在过滤的效果、过滤周期等方面较其它理想，且经　［４］王彩娟，王晓芳．Ｖ型滤池过滤机理的探讨［Ｊ１．青岛建筑工程学院学报，　２００４，２５（３）：５６－５８．　［５］纪任旺，许建华．过滤技术在净水系统中的优化［Ｊ１．净水技术，１９９５，　５２（７）：５－９．　过两者相比，３＃比４＃较优越，３＃的截污能力和过滤效果都　比４＃强；而２＃与３＃的过滤效果差不多，只是运行周期较３　［６］张建锋，金同轨．均质滤料滤层设计的优化研究［Ｊ］．给水排水，２００２，　２８（２）：２６．２８．　＃短，水头损失增长比其它各滤料都快。粒径为１．０　ｍｍ的３　＃滤砂处理效果最好，更适合在南方地区使用。　为了更好地使用Ｖ型滤池的特点，可以在均质石英砂滤　料的粒径、厚度、反冲洗参数、技术设备等方面进行改造或对　（本文文献格式：曹勇锋，张朝升．Ｖ型滤池常用滤砂在给水　处理中各参数的对比试验［Ｊ】．广东化工。２００８，３５（５）：８９—９２）　（上接第ｌ７页）　ｕｌｔｒｏｓｏｕｎｄ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９０，２４７：１０６７—１０６９．　４结论　（１）提出了Ｃ／Ｃ表面声电沉积钙磷涂层模型：钙磷涂层沉积　时由离子扩散过程和表面化学反应过程组成，超声波所起的主　［３］胡英，吕瑞东，刘国杰，等．物理化学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，　ｌ９９９：３４８—３５２．　［４］Ｗａｌｔｏｎ　Ｄ　ｊ，ｌｎｉｅｓｔａ　ｊ，Ｐｌａｔｔｅｓ　Ｍ，ｅｔ　ａ１．Ｓｏｎｏｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｉｎ　ｅｌｅｃｔｒｏ－ｏｒｇａｎｉｃ　ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ　Ｓｏｎｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００３，１０：２０９－２　ｌ　６．　要作用可简化为两方面：类旋转效应和为表面化学反应提供能量。　（２）证实阴极声电沉积生物活性钙磷涂层时，沉积速率主　［５］叶佩文．硅酸盐物理化学［Ｍ］．南京：东南大学出版社，１９９８：２２８—２３３．　［６］Ｂａｎ　Ｓ　Ｊ，Ｍａｍｎｏ　Ｓ　Ｇ．Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃａｌｃｉｕｍ　ｐｈｏｓｐｈａｔｅ　ｏｎ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｂｙ　ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｂｏｄｙ　ｆｌｕｉｄ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆＡｐｐｌｙ　Ｐｈｙｓｉｃｓ，　ｌ９９３．３２：１５７７－ｌ５８０．　要由溶液中的离子向阴极表面扩散所控制。　参考文献　［１］张秀莲，熊信柏，黄剑锋，等．炭／炭复合材料表面生物活性钙磷涂层　ＸＲＤ和Ｒａｍａｎ光谱研究［Ｊ１．新型炭材料，２００３，ｌ８（２）：１２３－１２７．　［２］Ｓｔｅｏｈｅｎ　Ｊ，Ｄｏｋｔｙｃｚ，Ｋｅｎｎｅｔｈ　Ｓ．Ｓ．Ｉｎｔｅｒｐａｒｔｉｃｌｅ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｓ　ｄｒｉｖｅｎ　ｂｙ　（本文文献格式：熊信柏．碳／碳复合材料表面声电沉积磷酸钙　生物活性涂层过程建模［Ｊ】．广东化＂ｒ－，２００８，３５（５）：１　５—１７）