浅论滤池反冲洗强度对反冲洗效果的影响

摘要:对水厂中存在的“冲洗强度越大,反冲洗效果越好”的观点进行了分析,指出这种观点的片面性和实际工作中的危害性。

Abstract: The view of “The flushing heavilier, the backwashing better” is analyzed, which exists in the waterworks. Then the article points out the one-sidedness of this view and the hamfulness in practical work.

关键词:跑料;漏料;沸腾;承托层;射流

Key words: lose material;leakage material;ebullition;supporting layer;jet flow

中图分类号:TU991.24文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)19-0095-01

0引言

岚山水厂采用常规处理工艺,即混凝、沉淀、过滤和消毒,由于我厂水源地为自备地上式水库,源水的浊度极低,单纯依靠混凝和沉淀对浊度的去除率极低,因此,滤池在我厂的水处理工艺中起着举足轻重的作用,正确的对滤池进行维护和管理尤为重要。在对滤池的反冲洗操作,提高反冲洗效果,又成为重中之重。因为,反冲洗效果越好,滤池才能更好的发挥过滤功能。然而,怎样才是正确的反冲洗方式呢?我们的工作人员有不同的见解,“反冲洗强度越高,反冲洗效果就越好”便是其中之一。这种观点在实际操作中的体现,一是在对滤池进行反冲洗时将DN800的冲洗阀门迅速开到最大;二是利用水塔进行冲洗的同时开启水泵(该水泵用来向反冲洗水塔供水),即采用重力冲洗的同时采用水泵进行压力冲洗。殊不知,这种操作方法对滤池结构的破坏是极其严重的。

1冲洗的机理

国外对以水进行反冲洗的机理有三种不同的见解。

第一种Camp、Stem等为主,认为主要依靠水产生的剪力而不是摩擦碰撞。

第二种以Fair、藤田等为主,认为主要靠滤料颗粒间互相碰撞摩擦产生的摩擦力去除污泥。

第三种以巽岩等为主,认为滤料上有两种污泥,一种是滤料直接吸附牢固的污泥称为“一次污泥”;另一种是积聚在孔隙中的污泥为“二次污泥”。“二次污泥”靠水的剪力较易去除,而“一次污泥”必须靠碰撞或其他作用才能较好的去除。

许保玖在《给水处理理论》中指出,反冲洗主要借水流产生的剪力清除滤料上沉积的悬浮固体。

以上三种反冲洗机理不管是哪种机理在起作用,我们都不难发现,反冲洗效果不是随反冲洗强度的增大而提高。反冲洗强度是以cm/s计的反冲洗流速,换算成单位面积滤层所通过的冲洗流量,称“冲洗强度”以L/(S・m2)计。颗粒上的污泥受到的剪力是由流过颗粒的水的流速决定的,这个流速指的应是相对速度,它与颗粒间孔隙的大小有关,即在冲洗强度不变的情况下,颗粒间的孔隙越小则通过该孔隙的流速越大,颗粒上的污泥受到的剪力也越大。在实际生产中,随着反冲洗强度的增大,滤层的膨胀度也随之增大,滤料颗粒间的空隙当然增大,因此,流过该孔隙的水的流速并不是随着冲洗强度的增大而线性增大。

其次,我们再分析污泥受到的摩擦力。反冲强度越大,滤层的膨胀度越大。这就意味着滤料颗粒之间的间隙就越大,因此滤料颗粒间碰撞的机率也就越小。就滤层整体而言,滤料上附着的污泥受到的摩擦力也就随着反冲洗强度的增大而减小。

在实际生产中,我们之所以提出反冲洗强度的概念是用来控制滤层的膨胀度的。膨胀度控制适当,即滤料颗粒间的孔隙大小适当,则附着在滤料颗粒上的污泥受到的剪力和摩擦力的合力能达到最大值。我国规范要求的冲洗强度和膨胀度见表1。

根据生产实践,国外学者较多认为最佳膨胀度20-30%一般较为妥当。

不同的水厂,滤池的结构有所不同,冲洗时因水头损失不同而导致的冲洗强度和滤层膨胀度的对应关系会有不同。但是滤层的膨胀度应控制在一定的范围内。对于冲洗单层滤池,是将膨胀度控制在45%,还是借鉴国外经验将膨胀度控制在20-30%,亦或控制在其他范围,这要看生产实践。

2一味提高反冲洗强度的危害

2.1 滤料因冲洗强度过大而流失,造成“跑料”在实际生产中,我厂滤池“跑料”现象严重,双层滤池的无烟煤流失严重,有的池子已露出下层的石英砂;单层滤池在反冲洗时能在排水槽中取到石英砂。所有滤池的滤料表层高度均比刚铺装完毕时低。多数滤池的滤料厚度减少了20cm严重的“跑料”造成了滤料厚度的减小,肯定会对过滤效果造成影响。

2.2 扰动承托层,使其移位甚至坍塌滤池的承托层采用砾石,按粒径由大到小顺序由下而上依次铺设,最大的砾石铺在最底层。承托层起着防止滤料流失和均布反冲洗水的作用。由承托层的结构可知,砾石间的孔隙由下而上依次减小。若反冲洗强度过大,则会扰动承托层,使其产生横向或纵向的位移,即同层的砾石水平移动使局部孔隙增大或上层较小的砾石向下移动,严重者甚至在局部坍塌,严重影响布水的均匀性,造成反冲洗时形成射流或“沸腾”现象。同时,石英砂会在过滤时流失,造成“漏料”现象,减少滤层的厚度。

2.3对配水系统造成破坏滤池多采用大阻力配水系统,所谓大阻力配水系统,简单的说,就是控制配水支管的开孔比,提高孔口的阻力,最大限度地提高布水的均匀性。一味提高反冲洗强度,会使配水支管有爆管的可能。而且,扰动承托层会形成“漏料”,石英砂和较小的砾石会进入配水支管,堵塞支管,降低布水的均匀性,使局部反冲洗强度更大,更严重扰动承托层,如此形成恶性循环。

2.4 由于反冲洗效果不好,池中沉积大量的泥球反冲洗结束后我们挖开滤料发现,刚冲洗完的砾石表面上附着一层泥膜,砾石间有泥球。滤池的再生能力差,必然导致过滤周期缩短,一是影响安全生产,二是提高反冲洗用水量,增加生产成本。

3结论

通过对滤池反冲洗机理的分析,可以发现,反冲洗效果与滤层的膨胀度有关,只有将膨胀度控制在最佳范围才能最大限度地提高反冲洗效果,而冲洗强度则是反应膨胀度的一个指标。因此,“冲洗强度越大,反冲洗效果越好”的观点是片面的,国内外的生产实践都证明了这一点。

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