过滤工艺及其发展

　　慢滤池过滤工艺：

　　慢滤池和快滤池是粒状材料过滤的典型构筑物。图8-1为慢滤池构造，其核心部分是厚约1m的细砂构成的滤层，它截留水中的悬浮固体，滤层下的卵石构成承托层，用来支承滤层以防止漏砂。慢滤池以滤速慢，过滤初期存在一个成熟期为特点。滤速是指水流过滤池的速度，是按整个池子面积计算的水流速度，而不是水在滤料间空隙中的真实速度，故又称空池水流速度。慢滤池的滤速为0.1～0.3m/h。慢滤池的成熟期是指滤池的滤层顶部几厘米厚，由原来松散的砂粒变成发粘的滤层（称滤膜）所需的时间，对新建的滤池约经过1～2周，过滤后的水才能清澈。

　　慢滤池去除原水浊度和细菌主要依靠滤膜的作用。滤膜是藻类、原生动物和细菌等在滤层表层大量繁殖的结果。滤膜形成后，原来松散砂粒间的孔隙结构更有利于截留悬浮固体。这种净化作用一是藻类和细菌分泌的酶可使胶体脱稳，使之粘附在砂粒上，二是微生物发挥了生物氧化作用，有机物被分解而去除。滤膜下有一个自养细菌区，消耗水中CO2和氮，释放O2，对氨氮起硝化作用。在滤膜下约0.3m处还存在一个异养细菌区，在有氧条件下分解有机物。

　　在慢滤池运行中，悬浮固体不断在滤膜内累积，水流阻力增大，过滤水头损失逐渐增长，滤速逐渐降低。一般在运行2～3月后，慢滤池必须停止进水，将滤层表面2～3cm厚的砂刮掉。刮砂破坏了滤膜，慢滤池需重新经历一个成熟期，出水才能恢复到原来的水质。但池中已有微生物的生长基础，一般只需2～3天。慢滤池在过滤、刮砂的循环运行过程中，需要用清洁的滤砂补充滤层。

　　慢滤池可用来处理经过自然沉淀、或者混凝沉淀后的水，出水的浊度和细菌指标均可满足水质要求。同时能有效地去除水的色、嗅、味，有些水厂在快滤池之后，再用慢滤池作为终极处理来解决水中的色、嗅、味等问题。实践证明，慢滤池对水中微量污染物的去除效果不佳，占地面积大，效率低，一般在新建净水厂时不用。

　　快滤池的工艺过程：

　　石英砂滤料表面一般带负电荷，与带负电荷的悬浮固体间存在排斥作用，悬浮固体不会自动附着在滤料表面，一些因直接撞击在砂粒上而被截留的颗粒，也会因水流的剪切作用被冲刷下来。悬浮固体的粘着必须通过水的混凝过程才能实现，即进入快滤池的水必须经过常规混凝沉淀处理或凝聚过程。

　　快滤池的滤速是慢滤池的几十倍到几百倍，其单位滤层在一两天内所截留的悬浮固体量，与同样慢滤池在几个月截留的悬浮固体量相当，必须解决快滤池的洗砂问题。反冲洗是快滤池构造定型的关键。如图8-2所示，普通快滤池的构造中，这是全部滤池单行排列的布置形式。滤池主体包括进水渠（集水渠）、冲洗排水槽、滤料层、承托层和配水系统五个部分。廊道内主要是浑水进水、清水出水、初滤水、反冲洗来水、反冲洗排水等五种管渠，以及相应的控制阀门。快滤池的运行包括过滤—冲洗两个过程的循环。

　　过滤即生产清水的过程，滤速可以由进水阀控制，或流量控制器自动控制。其过程为：混凝沉淀池来水→浑水进水干管1→进水支管阀门2→浑水渠6→冲洗排水槽13，从槽的两边溢流而出，均匀分布在整个滤池面上。浑水经过滤料层7→承托层8→配水系统的配水支管9汇集→配水干管10→清水支管阀门3→清水干管12→清水池。

　　反冲洗是用清洁水对滤层进行清洗以去除其所截留的悬浮固体的过程。反冲洗时水的流向和过滤完全相反。具体过程如下：（1）关闭2号阀门，让已经进入滤池的浑水继续过滤；（2）关3号阀门停止过滤，但要保持滤池水位在砂面以上10cm，以防止空气进入滤层而干扰冲洗；（3）开启4号、5号阀门，使清水从冲洗水干管11→支管4→配水干管10→配水支管9及孔眼→承托层→滤料层，均匀分布在滤池面积上。滤料在由下而上均匀分布的水流中处于悬浮状态，滤料得到清洗。冲洗废水→冲洗排水槽→浑水渠→排水阀5→废水渠14→厂区下水道；（4）当冲洗排水变清后，依次关4号、5号阀门，冲洗工作完成。

　　冲洗结束后，过滤重新开始。从过滤开始到过滤结束的历时，称为滤池的过滤周期。冲洗操作所需要的总时间称为滤池的冲洗周期，一般需20~30min。滤池的过滤周期与冲洗周期之和称为滤池的工作周期或运转周期。一般快滤池的工作周期为12~24h，冲洗所消耗的水量，约占滤池生产总水量的1~3%。