常规滤料滤池气水反冲洗运行参数的实验研究精Word格式.docx

1、显然 , 通过实验来探讨气水反冲洗的方式和最佳 运行参数对于提高滤池冲洗效果 , 节约水耗和能耗是有重要意义的。当前国内外滤池气水反冲洗普遍采用的冲洗方式主要有三种 :第一种为先气洗 , 后水反冲洗 ; 第二种为先气水同时冲洗 , 后水反冲洗 ; 第三种为先气洗 , 后气水同时冲洗 , 最后水漂洗 , 即所谓的 三段式联合冲洗方式。本文的目的即是通过实验优选出常规滤料滤池上述三种气水反冲洗方式的 效果和最佳运行参数。1实验装置实验装置的工艺流程图 , 如图 1所示 , 它由原水制备系统、 过滤系统和反冲洗系统三部分组成。1. 1原水制备系统以自来水为水源 , 通过投加细腻均匀的黄泥 , 在低位

2、原水制备箱中进行机械 搅拌 配置 原 水 （浊度 控制 在 2030NTU 间 , 然后由水泵直接抽升到高位原水制备箱 （内设机械搅拌装置搅拌 , 以防止沉淀 , 原水在流经混合槽时定量均匀投加聚铁混凝剂溶液 （投药量 为 10m g /L 左右 , 再经管道进入滤柱 内进行过滤。1. 2过滤系统 1. 自来水 2. 低位原水制备箱 3. 搅拉装置 4. 放空管 5. 水泵 6. 溢流管7. 滤料层 8. 高位原水制备箱 9. 长柄滤头 10. 混合槽 11. 滤柱 12. 承托层13. 测压管 14. 高位反冲洗水箱 15. 投药装置 16. 测压板 17. 气体流量计 18. 过滤出水管

3、19. 取料口 20. 反冲洗出水管 21. 反冲洗水管 22. 空压机 23. 转子流量计 24. 反冲洗气管 图 1气水反冲洗试验装置工艺流程图第 6期 袁 斌等 :常规滤料滤池气水反冲洗运行参数的实验研究 7本实验用的模拟滤柱为有机玻璃制成 , 滤柱内径 154m m, 高 3m, 底部以塑料垫盘焊接并用螺 栓固定于角钢支架上。滤柱上设有过滤进、 出水管 , 溢流管 , 反冲洗进气、 进水、 出水等管 , 滤柱两侧 设有测压管。滤层滤料采用常规滤料 , 即粒径为 0. 51. 2mm 的石英砂 , 滤层厚 700m m, 不均匀系数 K 80=1. 59, 孔隙率 m =42. 7%。

4、承托层粒径为 46mm （小 与 68m m（大 , 总厚 250m m, 采用 大 -小 -大的三层交错配置。1. 3反冲洗系统反冲洗滤头采用法国 De g remont 公司 PVC 柱式滤帽长柄滤头。 滤柱内装有一个长柄滤头 （相 当于每 m 2滤池装有 55个长柄滤头 。反冲洗水由高位恒水位水箱供给恒压低浊度 （12NTU 水 , 箱体容积为 0. 25m 3, 箱体设进、 出水管和溢流管 , 反冲洗时持续向水箱内供水维持溢流水位。供气设备采用 ACO-009D 型电磁式空气压缩机 ; 气体流量采用浮子流量计 , 量程为 1002 000L/h; 反冲洗水水流流量计采用 LZD 型玻璃

5、转子流量计 , 量程为 1601600L/h 。2实验条件与方法实验期间 , 水温为 1522e , 控制滤速为 10m /h 左右 , 用容积法测定 , 每 20min 校核一次。 砂 面上水深 , 过滤时为 1. 2m , 反冲洗时为 0. 5m , 保持滤柱恒水位运行。实验分两阶段进行 , 第一阶段进行单因素参数的优选实验 , 目的是通过实验优选出各单一参数 的适宜范围 ; 第二阶段进行多因素的优选实验 , 目的是通过正交实验优选出滤池在三种气水反冲洗 方式下运行的最佳参数和最佳气水反冲洗方式。3结果及分析3. 1单因素参数的优选气水反冲洗的运行参数主要有 :气冲洗强度 （q a 、 水

6、冲洗强度 （q w 、 气水同时冲洗时间 （t 2 , 另 外还有单气预冲强度 （q a 和时间 （t 1 以及单水漂洗强度 （q w 和时间 （t 3 等。首先要确定水冲洗强 度、 气冲洗强度及冲洗时间在不同冲洗方式下的控制范围 , 以便于后面进行多因素的优选实验。 表 1国内部分 水厂常规滤料砂滤池气水反冲洗应用情况一览表水厂名称滤层构造冲洗方式冲洗强度 冲洗 时间 粒径（mm厚度q a（L/s#m 2q w（L/s #m 2t 1（mint 2t 3 （min南京扬子乙烯水厂 抚顺东公园水厂 衢州石头坪水厂 长春南岭水厂 丹东大东港水厂 吉林石化中部水厂 欧洲资料 青岛白沙河水厂 上海月

7、浦水厂 0. 51. 0K 80=1. 850. 61. 20. 51. 20. 51. 2K 80=1. 850. 51. 0700900800先气后水气水同时加水洗三段联合式1520161213102015. 2415. 33886858485. 443. 0（漂洗 8. 04. 4（漂洗 8. 8452311. 51545 68 6 810 56 24 5 6 43. 1. 1水冲洗强度的适宜范围气水反冲洗时水冲洗强度的上限是根据单独水冲洗时滤层膨胀率的大小来确定的。由实践和 分析得知 , 膨胀过滤的过滤性能优于密实过滤。水冲洗强度必须足以使滤床达到微膨胀 （即最大膨8重 庆 建 筑 大

8、 学 学 报 第 21卷胀率小于 10% , 方可能实现微膨胀过滤 , 又能在停止冲洗后 , 滤层不出现水力分级现象。因此 , 气 水反冲洗滤层的膨胀率最大控制在 10%以内为宜。以 d min =0. 510-3m , 水温为 20e , 滤层膨胀率为 10%等数据代入敏茨和舒别尔特公式 , 即可 求得其冲洗强度值为 5. 52L/s #m 2。气水反冲洗时水冲洗强度的下限 , 要求水冲洗流速必须确保足以将杂质排出池外。常规滤料 滤池的彻底冲洗要求必须有一定的膨胀。 可令敏茨和舒别尔特公式中的膨胀率 e 为 0, 即是使最小 颗粒处于临界流化状态 , 其它颗粒处于静止。代入相关参数值 , 可

9、求出最小颗粒发生膨胀所需的冲 洗强度为 4. 02L/s #m 2。根据确定气水反冲洗时水冲洗强度上下限的原则 , 我们做了水冲洗强度适宜范围的验证性实 验 , 结果见表 2。表 2水冲洗强度 适宜范围测定结果滤层膨胀高度 H （mm 滤层膨胀率 e （%实验滤柱冲洗水量 Q （L/h 实验水冲强度 qw（L/s#m 2 计算水冲强度 q w （L/s#m 27711. 0400. 05. 975. 687010. 0370. 05. 52355. 0340. 05. 074. 76111. 5300. 04. 474. 240. 4280. 04. 184. 080 0260. 03. 88

10、4. 02实验结果表明 , 气水同时反冲洗时水冲洗强度的上限宜为 6L/s #m 2, 先气后水冲洗方式的上 限宜为 10L/s #m 2。 实验还发现 , 当滤柱冲洗水量降至 260L /h（即 q w =3. 88L/s #m 2 时 , 反冲洗 水的输泥能力明显不够 , 即便连续冲洗很长时间也很难保证出水浊度低于 10N TU, 因此 , 水冲洗 强度的下限值应取 4L/s #m 2。3. 1. 2气冲洗强度的适宜范围在前述实验确定的水冲洗强度范围内 , 首先固定一水冲洗强度 , 以不同的气冲洗强度进行实 验 , 观察滤层运动情况及冲洗效果 , 继而改变水冲洗强度重复进行。实验观测结果见

11、表 3。表 3气水同时反冲洗滤 层运动状态实验观测记录q w （L/s #m 2 滤层运动情况q a （L/s#m 210. 711. 311. 912. 513. 113. 714. 314. 915. 53. 88 膨胀搅动无轻微明显微小明显 明显4. 03 膨胀4. 47 膨胀较大 明显5. 07 膨胀5. 52 膨胀较大由表 3可知 , 当 q a =11. 9L /s #m 2、 q w =5. 52L/s #m 2（气水比约为 2. 15 时 , 滤层开始有明显 搅动 ; 当 q a =13. 7L /s#m 2、 q w =3. 88L/s #m 2（气水比约为 3. 5 时 , 滤层才开始有明显搅动。 这表 明随着 q w 逐渐减小 , 气水比应当加大 , 才能获得较好的冲洗效果。由表 3还可看出 , 当 q a =1216L/ s #m 2、 q w =46L/s #m 2时 , 滤层都会有明显的搅动 , 从而强化了滤料颗粒间的碰撞、 摩擦作用 , 提高冲洗效果。因此 , 我们认为 :气水同时反冲洗时 , 气冲洗强度的范围宜控制在 1216L /s #m 2之间。先气后水冲洗方式的气冲洗 强度的下限值取为 8L/s #m 2。3. 1. 3冲洗时间的确定常