(一)滤池类型
在类型上滤池大体分为两大类,即自上向下流动的重力式过滤池和自下向上流动的上向式过滤池,及另外一些其他类型的过滤池。
1、重力式滤池:
(1)单层滤池 包括砂滤池、深床滤池、均质滤池、煤滤池、硅藻土滤池、低水头滤多、移动罩滤池、无阀滤池、虹吸滤池、连续过滤滤池等。
(2)多层滤池 包括双层滤池、三层滤池、混合滤池、臭氧—活性炭生物滤池、陶粒滤池、煤铝滤池等。
单层滤池或多层滤池都可应用的有两级过滤滤池、直接过滤滤池、压力滤池等。
2、上向流滤池 有反粒度滤池(接触滤池)、双向滤池、哈伯瑞尔滤池等。
3、其它类型滤池 有水平式过滤式的幅射式滤池、磁力分离过滤器等。
4、膜过滤滤池 最近膜过滤滤池是当前过滤最新的型式,有微滤(MF)、超滤(UF)和纳诺过滤(NF)。
(二)重力式滤池的应用
国内外尤其是国内绝大部分水厂应用的还是重力式滤池。为了结合生产实际情况,便于说明问题,现仅就几种主要常用的重力式滤池加以叙述。膜过滤滤池有着重要发展的前途,但国外用的不太多,用的也都是小规模的设施(m3/d),国内尚在探寻阶段。上向流滤池虽有研究和应用的,但也只限于极小范围采用,故都另作讨论,不在本文谈论内容。
1、单层重力式滤池
(1)普通快砂滤池 这是国内外最普遍使用的一种滤池,也是开始有快滤池以来最先使用的滤池。这种滤池滤层(L)一般为70—90cm,粒径(d)0.45—1.0mm,有效粒径(de)约为0.5—0.55mm,均匀系数(UC)约为1.3—1.4,滤速标准为5m/h。国内曾用过较大的滤速(8—10m/h),目前为保证水质仍以用标准滤速或稍大滤速为宜。滤池设计以L/de控制,L/de≥0,也有用L/d控制的,L/d≥,这样比例最为洽当。其中d=滤粒的平均粒径。
(2)深床滤池 该滤池构造与普遍快滤池相同,但只颗粒粗,滤层厚,认为滤层厚度最低应超过1.0M,其主要优点为过滤速度快、水头损失慢、过滤周期长。但由于颗粒粗,可能发生浊质漏泄的危险性大。颗粒粒径以L/d或L/de获得。L/d或L/de参数目前应用的与普通快滤池相等。认为国内提出的粗滤料滤池、均粒、均匀滤料滤池,只要是滤池在冲洗时处于流动状态的,实际上都属于深床滤池范畴。
(3)均质滤池
这种滤池的滤床从上到下,个个剖面都有大、中、小粒径的颗粒,它们各自的量相等或接近,这样它们滤床上下方向的滤料孔隙率相同,而使滤床水的流态也相同,使滤池能更好地克服表面阻塞,絮体深入滤床,以达到滤出水量多、水质的效果,为了达到上述目的,最主要的一个因素是滤床不允许膨胀或是稍有微膨胀,使其始终保持原有填料时滤床滤池的原有状态。这种滤池采用砂滤料,de=0.95-1.35mm,粒径范围0.7-2.0mm,均匀系数1.2-1.6或1.8,滤层厚度0.95-1.5m,也可再厚一些,滤速一般为8-10m/h。L/de或L/d与深床滤池相同。当前国内已有部分水厂使用,主要是由法国引入。
(4)煤滤池 这种滤池由于煤颗粒棱角多且吸附性强,所以过滤效果好,一般滤层1.8m,de=1.3mm,UC=1.5。这种滤池按道理讲也应属于粗滤料厚滤层范畴。这种滤池在美国洛杉矶已应用,其滤床深度1.8m,de=1.5mm,采用臭氧化和三氯化铁、阳离子凝聚,直接过滤,正常滤速32.5m/h,过滤周期30h(滤前水浊度低)。
(5)陶粒滤池 这种滤池是由俄国引入到国内的。它使用的陶粒为一种多孔材料,由熔化的粘土在快速培烧时膨胀制得,一般制成5-40mm径炔状物质,然后将以上块状物加以辗碎、筛选而得。它富有棱角表面积大,及机械强度和化学稳定性都合乎标准的特性,滤池的各种指标都与一般快滤池相同,滤速可达10-40m/h。
2、双层重力式滤池
(1)双层滤料滤池 主要是煤砂双层滤料滤池,现国内外还是多数水厂应用。一般是砂粒径0.5-1.0mm,de=0.55mm,UC=1.3-1.4,滤层厚30-40cm,煤粒径1.0-2.0mm,de=1.1-1.2mm,UC=1.3-1.4,滤层厚30-40cm,总滤层厚70-90cm,滤速一般为10-12m/h,过滤周期不超过36h。L/de≥0或L/d≥,效率基本是砂滤池效率的一倍,水头损失也小,过滤周期也比较小。该滤池煤滤料货源易得,控制方便,国内个别地方有煤滤料流失较多现象。年技术进步发展规划推荐为首先考虑使用的滤池之一。
(2)三层滤池 滤料为煤、砂、石榴石,粒径分别为0.8-2.0,0.5-0.8,0.25-0.5mm,总厚度为75cm,三者厚度分别占60-65%、25-45%、5-10%,为42、23.7cm,滤速在初滤时可为一般快滤池的3倍,煤砂双层滤池的2倍。但随后滤速降低,此种滤池过滤周期较短。根据有关资料称,其总滤出水量不及双层滤池,且滤层有阻塞现象,石榴石价格高,也有流失情况。
(3)混合滤料滤池 这种形式的滤池是由混合在一起的滤料组成。滤料亦为煤、砂、石榴石,所占滤层比例为60%、30%、10%,配比为煤1-2mm,60cm砂0.6-0.8m/m,22.5cm;石榴石0.4-0.8mm,7.5cm,总厚度90cm,三种滤料掺合在一起,但上层煤粒多、中层砂粒多、下层石榴石多,其L/d或L/de与双层滤池相同。这种类型不是三层滤池。据报告称它截污强,效果比三层滤池好,曾与双层滤池做过对比试验,在效果上各有优点,实际上相差无几。
(4)两级滤池 这种处理方式为只用滤池,而不需要正式沉淀池,第一组为粗滤池,第二级为煤砂双层滤池。两级滤池分为两种类型。第一种类型为处理浊度大、水质不好的原水的,流程为原水一闪烁混合-絮凝-短时简易沉淀-第一级过滤-第二级过滤。这种类型的第一级滤池滤料de=6-20mm、厚度-mm。第二种类型为处理一般水质浊度不大的原水的,流程为原水-闪烁混合-第一级过滤-第二级过滤,这种类型的第一级滤池滤料为3-5mm,厚度-mm。两者的第一级滤池滤速皆可达到25-40m/h。这两种滤池的第一级滤池因所用滤料直径不易反冲,通常用气水冲洗。第二级滤池因为是煤-砂双层滤池,滤速通常为8m/h或多些。现在这种滤池在国外引起使用兴趣,国内还不多见。
(5)臭氧-生物活性炭滤池(O3+BAC)此种滤池是利用活性炭的吸附量并采用臭氧消毒的技术。试验表明如果水中含有充分的溶解氧,活性炭滤床有细菌孽生,产生生物活性,使得以去除水中有机物。在活性炭前加臭氧,增加生物活性炭活性。O3+BAC有着大量去除合成和天然有机物、溶解无机物及铁、锰、味、嗅的效果。生物活性炭滤池比活性炭滤池使用寿命增加2-9倍,O3+BAC滤池使用寿命更长,一般一次可使用5年。O3+BAC受活性炭滤层厚度、温度及去除氨氮的影响。不足处是生物膜由滤料中脱落,有进入清水库中的可能性,对水质有损害。O3+BAC煤一砂双层滤池的滤层、滤料尺寸等都与双层煤-砂滤池相符。
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