柳州威立雅水务有限公司 545006
摘要：过滤是给水处理中一个不可缺少的一个重要环节。本文分析了将待滤水进行适当的预处理并保证良好的冲洗条件对快滤池良好运转和保证滤后水质的重要性；介绍了可能影响快滤池正常运行而造成水质变坏的几个问题、产生的原因及改善措施，供从事本行业的技术管理者参考。
关键词：给水处理；过滤；滤池；技术管理
1.前言
在常规给水处理中，过滤是保证水质最重要的一个关键环节，因此滤池处理始终是放在一个核心位置上。在给水处理厂中加强对快滤池的技术管理，以便充分发挥快滤池净水效果就显得尤为重要。因此，本文拟就快滤池技术管理方面的几个相关问题进行探讨。
2.保证滤池良好运转的两个重要条件
2.1对待滤水进行适当的预处理
待滤水中的杂质必须经过混凝剂脱稳后，才易被滤料截留，原水不加药直接过滤的处理方法只能去除水中的大颗粒，对细微颗粒无法拦截，且对有机物和微生物的去除更不能做到。虽然滤后水可加消毒剂解决，但不能彻底，不能保证饮用水的可靠性。国外对这种处理方法已有所报道，绝大多数认为不能应用。国内仍有水厂在应用，特别在低浊度时期，实际上很难达到饮用水水质要求，建议应用时要慎重。
此外，待滤水的浊度、过滤性等因素对快滤池处理效果影响很大。进水浊度高低会影响滤后水浊度和过滤周期。即使两个不同的水，其进水浊度相同，经过同等条件的滤池过滤，由于水的过滤特性不同，滤后水质也可能有较大的差别。经过我们的模型和生产性实验，只要预处理得当【1】，8m/h滤速和15m/h滤速在浊度和细菌等方面处理效果相同。
待滤水的过滤性主要可通过水中絮体的强絮体强度决定于原水水质，混凝剂和助凝剂品种和加注量以及混合和絮凝条件来表现，絮体的强弱又可用穿透指数BI【1】来判断。按照芝加哥实验水厂研究，絮体强弱对快滤池水穿透和运行情况有密切关系。他们用不同滤料不同滤速进行平行实验发现，絮体开始穿透浊度超过0.2NTU时的BI可表示如下：
由表1看出，待滤水预处理得好，絮体强度大，穿透深度小，滤后水质就好。
2.2良好的冲洗效果是滤池正常运行的必要条件
滤池在运行过程中将在滤料空隙中积累一定污泥，如冲洗不干净，日积月累积泥越来越多，滤池净水效果也会日益下降。
2.2.1冲洗条件良好的表现
（1）冲洗后滤层表面的含泥量
滤层含泥量与冲洗好坏的关系见表2：
（2）砂面平整、稳定
冲洗后滤池各部分砂面应平整，没有凹、凸或裂缝现象。如有这类现象表示配水不均匀或承托层、冲洗系统可能局部损坏。经过一定时间后测定砂面高度，如发现下降很多，则可能是冲洗强度过大或冲洗系统局部损坏。
（3）反冲洗开始和结束时的排水浊度
冲洗开始后初期应在排水中出现很高的浊度，开始时的最高浊度随进水浊度、运行周期和冲洗条件而异，一般应接近或超过500NTU，随后浊度迅速下降，冲洗结束时排水浊度低于20NTU，甚至更低。日本“水道维护管理指针”规定，冲洗结束时的排水浊度要为5NTU。
2.2.2选用合理的冲洗强度
冲洗强度的大小随滤料粒径和水温而异，一般可用敏茨—舒别特尔公式【3】计算：
式中：q—反冲洗强度（L/m2•s）；d0—滤料粒径（cm）；μ—动力粘滞系数（g/cm•s）；m0—滤料空隙率；e—膨胀率。
一般认为，反冲洗机理主要是碰撞机理和水流剪力机理。反冲洗应在两个机理的高效段内进行。因此规范规定反冲洗时，滤料的膨胀率应保持在40%左右，从而确定冲洗强度。由（2）式看出，当膨胀率一定时，冲洗强度与滤料粒径和水温有关。随着对过滤理论的认识和粗滤料技术的发展，旧有的水厂为了提高滤速，在更换滤料时，采用比原有设计更粗的滤料，这就要求冲洗强度要有相应的提高。我们可根据上述原理计算调整冲洗强度，观察冲洗效果。另外，按照上述计算，冬天要相应调小冲洗强度，以免冬天冲洗强度过大，导致跑砂现象。根据计算，5℃水温的冲洗强度是20℃的80%。
3 快滤池运行技术管理中几个问题的探讨
3.1 合理的选择滤速、进水浊度和过滤周期
滤速、进水浊度和周期之间存在相互影响关系。进水浊度越低滤池所允许的运行滤速越高，滤池的运行周期由滤后水浊度和水头损失决定，而水头损失又与滤速有关。滤池一般要求过滤周期长，以更多的滤出水量。但过滤周期过长，会使滤层过多的积累难以去除的粘滞物，导致滤层挤压，从而造成冲洗困难，特别是引起滤层内有机物积累和细菌类群增长，导致滤后水出现嗅味而破坏水质。通过实践，认为过滤周期不宜大于24小时，最多不超过36小时，且周期超过24小时，滤出水也增加不多。
通过大量的研究表明，在滤池的其他条件相同时，滤后水浊度是待滤水浊度和滤速的函数，即
C=f（C0，V）
且满足如下关系：
C=C_0^a•V^b （3）
这里C、C0、V，分别代表滤后水浊度、待滤水浊度和滤速；a、b为指数。
a、b值与水的过滤性有关，如水的过滤性好，a、b会小于1。测定水厂的a、b值可通过收集大量本厂生产池的C、C0、V值进行分析统计后算出，或者进行模型滤池实验求得。当C值为需要值时，V和C就可视为在一定范围内的变值。
在确定滤速、沉淀池的出水和周期时，各水厂可根据各自情况确定。当要增加过滤水量时宜通过提高滤速获得，不宜成倍的增加过滤周期。根据（3）式知，提高滤速V须降低C0，如C0无法降低，可通过改善絮凝条件或投机助滤剂来达到。据有关资料称，滤前水的浊度降低20%，滤速可提高一倍。当不需要提高滤速时，可适当提高待滤水浊度，这样可降低混凝剂的投加量。
3.2改善初滤水的水质
过滤周期开始后的短时间内，出水浊度较高，往往超过对滤后水质的要求。初滤水浊度较高的主要原因是冲洗结束时带有一定浊度的冲洗水流在滤层空隙中，当运行开始时空隙中的水有的仅经过较薄的滤层，有的甚至未经过滤层即往下过滤，导致初滤水浊度偏高。
改善初滤水的办法主要有：
1.将初滤水排掉。
2.控制冲洗结束时的排水浊度，使其降低到10NTU或更低。
3.降低过滤初期的滤速，以后在缓慢地增加以降低颗粒穿透的可能。
4.在最后一部分冲洗水中加混凝剂或聚合物。
5.在冲洗结束后，继续以低速水冲洗一段时间，尽量把带有浊度的水排掉。
3.3防止滤层中发生气阻现象
冲洗开始时有大量气体上升说明滤层中含有气泡，即所谓的气阻现象，气泡越多气阻越严重。气阻使原来用于截污的滤料孔隙被空气填充，导致水头损失迅速增加，杂质穿透，出水水质下降。严重时会在冲洗的时候破坏承托层。滤层含气的原因是过滤后期，由于滤层中的水深不足而滤层的水头损失较大时，在积泥较多的滤层上部产生负水头，负水头使水中溶解氧释放而产生。
防止气阻首先应使砂面有足够的水深，滤层表面以上的水深应保持在1.5m以上。1932年Hardin【4】对60个快滤池的水深作了调查，其结果表明只有其中的五个水厂不产生负水头（这五个水厂滤层上水深大于2.45m）。在气阻严重的情况下，又不能提高水深时，可考虑适当降低水头损失，以降低负水头幅度。
3.4助滤剂的应用
加少量的聚合物助滤剂可明显改善滤后水质，根据Codeyt【5】的实验，不加助滤剂，出水浊度随滤速的提高而增加；但投加助滤剂以后，滤速在5-87.5m/h范围内出水浊度可维持不变。
美国卡西塔斯湖、欧文士河和哥伦布河等河水投加助滤剂以后，发现滤后水质与滤速无关【6】在7-44m/h的滤速范围内，滤后水浊度均在0.1-0.2NTU之间。因此不少国家注意了对助滤剂的应用，国外对多层滤池和粗滤料深床滤池一般都加少量助滤剂。国内大多数滤池不加助滤剂，这对粗滤料滤池的水质控制是不宜的。
聚丙烯酰胺及其水解产物是水处理中应用使用最多的助滤剂，但对之毒性问题有不同看法，前苏联、德国等一些专家怀疑其可能对健康存在危害。但是日本的专家【7】采用14C标识的阳离子型聚丙烯酰胺喂小白鼠，连续七天发现其在生物体内不会残留吸收，在鲤鱼体内也不吸收，但可粘付于鱼体表面和鱼鳃上。生活在淡水中的鱼，若吸入大量阳离子型聚合物，腮会被阴离子性粘稠物与阳离子聚丙烯酰胺结合所生成的不溶性附着物堵塞，窒息而死。海水中的鱼吸入的聚丙烯酰胺，却被盐中的阳离子中和，不会发生缺氧现象。因此，应尽量避免含有大量阳离子型聚合物排放到淡水鱼生活的水体中。但对通常的用量，一般认为所粘附的悬浮物不会产生恶果（表3）。同时，也不会在植物体内产生残留吸收。
因此，在使用阳离子型聚丙烯酰胺时，应严格控制其投加量。
3.5尽量避免滤速突变
在运行过程中突然提高滤速，特别在滤料截污较多时，由于滤速增加，水流剪力提高，会把原来吸附在滤料上的污泥重新刷下来，导致水质变坏。
不少学者对不同滤速增高幅度与滤后水浊度的影响进行了实验【8】，其结果为：滤速突然增高100%时，滤池出水浓度为滤速突然增加25%的22.5倍；滤速突然提高100%时的滤后水浊度为滤速在10分钟内增加100%的5.2倍。
滤速变动可能由于滤速控制设施不稳定，砂面水流变动过急；出水阀门操作过快或过于频繁。在滤池运行中，尽量避免滤速在短时间内突变，即使要变化也应使其缓变。特别是不宜在过滤周期内频繁停止滤池运行。
4结语
滤池的良好运行是保证水质必要条件，对滤池科学和完善的管理是滤池良好运行的基础。本文系笔者对滤池管理几个问题的见解，提出的观点有一些个人看法，因水平有限，定有不足之处，请给水工作者不吝指教。
参考文献：
【1】 Robeck，G.G，Dostal，K.A.and Young J.C.“Srudies of modification in water filtration”JAWWA，1964，56（2）：198
【2】Hudson，h.Jr，“Factors affecting filtration rates”JAWWA.1956，（48）：1138.
【3】Ives，K.J.“A new concept of filterability” Prog Wat.Tech.10：5~6.
【4】许保玖，《给水处理》中国建筑工业出版社，1979，128页
【5】Hardin，E.A.tabulation of characteristics of rapd sand filtration plants，in“Census of municipal water purification plants of United States 1930-31“AWWA，1932
【6】Conley，W.R.and Pitman，R.W.“Test program for filter evaluation of Sanford”JAWWA，1960，2：（2）：205
【7】R.Rhodes Trussell，Albert R.Trussell，Jobn S.Lang and Carol H.Tata，“Recent develogment infitration system design”JAWWA，1980.9
【8】刘昌学译，“高分子混凝剂的进展与它的安全性”，（日）《化学技术杂质》，1985，12：60-61
【9】Effect of filtration rate change on quality，JAWWA，1988.7
作者简介：金淑荣，女，广西柳州人，给排水工程师，本科，从事给水管网运行管理工作。
论文作者:金淑荣
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/3
标签：滤池论文; 浊度论文; 助滤剂论文; 水质论文; 滤料论文; 水头论文; 强度论文; 《基层建设》2017年第21期论文;