分层沉淀_过滤技术在水质净化中的应用分析Word格式文档下载.docx
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文章标识码:
B
文章编号:
1009－0088（2011）06－0121－02
以解决，并且防锈质量不易保证，一旦生锈，对水源会
造成二次污染;
二是多数一体化设备采用全封闭运行工艺，在正常情况下无法对里面的过滤材料（石英砂、活性碳等）进行彻底清理或者更换，就是按正常运行进行反冲洗，也无法解决一些附在过滤材料上的杂质。
因此，随着运行时间的延续，水质将呈逐渐下降趋势。
沉淀、过滤池能有效解决这一系列问题。
水质净化技术现状
1
近年来，随着农村及城镇饮水安全工程的发展，新
建工程对水质都进行了一定的技术处理，通常采用的方法有两种:
一体化净水设备和建设过滤水池。
在设计中，一般都采用一体化净水设备，因为这对设计人员来说，是最简单，也是最省事的一种，只要列出水处理的要求及规模即可，在施工过程中，由建设单位自行采购并由供应商负责安装，质量缺陷与设计的关系不大，出了质量问题，设计单位也不牵涉其中，便于免责保护。
因此，在近年来的农村饮水安全工程建设中，一体化水处理设备得到了广泛应用。
随着运行时间的推移，一些水处理设备问题逐渐显现，5年来，在余庆县已投入运行的15套一体化净化设备中主要出现3大问题:
有2套壳体钢板锈蚀严重，有3套净化水质越来越差，时常出现浊度超标问题，有2套在反冲洗时发现有死亡的蛇或其他动物尸体。
对这3个问题，管理单位都难以解决，如果更换设备或对里面的过滤材料进行更换，都将是一笔不小的费用。
因此，运行管理单位都在考虑采用其他技术处理水质问题。
从运行管理及维修养护的角度出发，过滤池能有效解决一体化设备中存在的这一系列问题，并能有效降低投资成本，减少运行维护费用。
特别是在山区小型农村饮水工程中，有非常广阔的应用空间。
沉淀、过滤池在工作原理和工艺流程上跟一体化设备完全一样，甚至一体化设备就是在沉淀、过滤池的理论基础上通过工厂专业化生产的方式发展起来的。
一体化设备存在两个无法解决的重大问题，一是大量使用钢材，需要作防锈处理，防锈处理材料中的重金属超标问题难
2
沉淀池、过滤池的优势条件
沉淀池、过滤池能较好地提高水质，完全可以达到
饮用水质的要求，特别是在后期运行管理中，可以很方
便地进行反冲洗，甚至更换过滤材料，在使用年限上，
与一体化净化设备相比有较大的优势。
3
工作原理
在设计沉淀、过滤池时，一般常采用的方法有3
种:
一是普通法，就是单独建一个沉淀池，让水在池里不流动或者以很慢的速度流动，另建一个过滤池专门对沉淀后的水进行过滤处理，这种方法缺点显而易见，占地面积大，处理效率低。
二是廊道法，就是在水池内建设廊道，使水在廊道里流动，与前一种方法相比较，这一方法有所改进，所有的水都将按一定路线流动，能有效解决普通法中部分水无法流动，存在死角的问题，但仍然存在一定缺陷。
水流流速在纵向存在分层问题，下层水流动慢甚至不流动，上层水流动快，沉淀物在下沉的过程中存在运动叠加问题，即沉淀物在下沉的过程中仍然在以一定速度前进，深度越深，流速越大，沉淀效果越差。
三是斜管法，是指在平流式或竖流式沉淀池的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道分
内蒙古水利
2011年第6期（总第136期）
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割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各
沉淀浅层中相互运动并分离。
根据其相互运动方向的不同分为逆（异）向流及同向流的分离方式。
每两块平行斜板间（或平行管内）相当于一个很浅的沉淀池。
这一方法较前两种更为合理有效。
笔者在这一方法的基础上提出了分层沉淀、过滤法，即在沉淀以及过滤中同时采用分层法，以有效提高沉淀、过滤效果，本方法已用于25个小型饮水安全工程，通过5年运行，不断改进，已经取得较为理想的效果。
本工艺流程为:
水源
→沉淀池（分层沉淀）→过滤（分层过滤）→清水池→
用户。
定，原则就是保证每层出水量尽量相近，在水头有变化
时采用流量控制板进行适当关闭下层出水孔，以保证上层水正常沉淀。
表1出水孔计算
层数
（由下至上）
水头
（m）
单层单过水流量
（m3/h）
总过水面积
（mm2）
直径
（mm）
孔数
4
1．75
1．25
0．75
0．25
356
292
208
125
28
23
17
10
说明:
假定沉淀池总深为2m，水池长2．5m，总沉淀流量为4m3/h，沉淀流速为1mm/s。
层过滤池
5
过滤池采用与沉淀池同样的原理，但为了便于反
冲洗，需要对较长过滤材料进行分段设置，一般分段长度为1．5～2．0m。
分段能有效解决反冲洗不彻底的问题，甚至可以分批次对过滤材料进行更换处理，这样能有效保证过滤质量。
过滤材料采用石英砂、活性炭等材料，按常规方法布置即可，尾部仍按沉淀池出水孔布置。
分层沉淀池
由于水在匀速均匀流动过程中存在纵向分层原
理，即底层水流速慢，顶层水流速快，因此在普通沉淀过程中，沉淀物在下沉过程中与下层水存在运动叠加关系。
设沉淀池池长为L，池中水平流速为V，颗粒P沉速为U0，在理想状态下，L/H=V/U0（如图1）。
实际应用
6
沉淀及过滤分层厚度一般为50cm，分层板采用
C25钢筋混凝土预制板，厚度为15cm，出水孔板采用C25钢筋混凝土预制，出水孔可以采用PE管或PPR管预埋，甚至可以接闸阀以便控制各水层流量，以保证沉淀及过滤效果。
分层沉淀、过滤在小型农村饮水安全工程中得到充分的应用，与一体化设备比较，一套50t/h的一体化设备，费用约为18万元，而建分层沉淀、过滤池费用约为14万元左右，扣除多占用土地费用，投资成本可以减少15%左右，如果采用沉淀、过滤一体水池，成本可以再下降10%。
在实际工程中，可以采用与廊道结合的方式，廊道的前断为沉淀，后段为过滤，也可以考虑沉淀与过滤同时处理的工艺流程。
对供水率要求较高，不能停水维修的可以采用双廊道设计，一条廊道反冲洗、更换过滤材料时，另一条廊道正常运行，这样能较好地保证供
可见L与V值不变时，池身越浅，可被去除的悬
浮物颗粒越小。
池身越浅，相同流量，则流速会越高。
因此，在相同池长以及相同池身的情况下，如何保证在沉淀物下降距离最短而流速不增加，以有效除去颗粒越小的悬浮物，就成了有效解决沉淀的关键性技术。
分层法按照水流原理，将水流进行分层，有如下优点:
①湿周大，水力半径小。
②层流状态好，颗粒沉降不受紊流干扰。
③采用分层沉淀池，其处理能力是平流式沉淀池的3～5倍，加速澄清池和脉冲澄清池的2～3倍。
由于为淹没出流，要想水流分层还有一个问题需要解决。
即分层流动的水互不干扰地自由流出，如果各层水在同一个地方流出，也达不到分层沉淀的目的。
要想达到分层流动并分层流出的目的，需要在分层的尾部进行流出干涉，让各层水在沉淀结束后仍分层流出。
通过理论计算及试验，在每次出口处分别设置可以自由控制的出水孔能有效解决这一问题。
每层出水孔的总过水断面需要根据水头及流量进行计算确
（编校:
王宇霞）
水。
收稿日期:
2011－08－25
作者简介:
张夷佼（1979－），助工，主要从事水利水电工程设计及建设管理工作。
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