9. 快滤池的反冲洗
快滤池的反冲洗
高效率的反冲洗是快滤池长期成功运行的基础。反冲洗 操作的目的是保证滤池相对清洁，避免泥球和泥饼的出 现。
9.1 可用的反冲洗方法
目前使用的两种主要反冲系统是流化床冲洗和非流化床 冲洗，两种系统的对比见表8.8。
①全流态化上向冲洗
应该逐渐增大水量，最少有30s的持续时间，避免扰动 砾石层或使集水系统承受瞬时压力增加。
层结合处的混杂
根据体积密度，可以估计滤料中相邻两层混杂的趋势。
体积密度：
b 1 s
混杂的趋势随反冲洗流速增加，因为在更高流速时体 积密度趋向为一点。
体积密度模型可以预测到：在非常高的冲洗速度下会 出现层的倒置。
9.5 GAC吸附滤池的反冲洗
更小的反冲洗流速 ；
表面冲洗或空气助冲解决GAC中泥球问题；
粒状活性炭对许多金属具有磨损性和腐蚀性；
实际操作中的注意事项 ；
9.6 反冲水的回用
有关Giardia囊胞和Cryptospordium卵囊循环可能性的 关注，引发了一项针对废水循环对滤后水质的生产性试 验。在回用之前，应该定期监测孢囊，或采用颗粒记数 来判断从废水中去除孢囊的效果。
反冲水和气的流量
空气辅助冲洗的优缺点
空气辅助冲洗的优点： 覆盖了矩形滤池的整个面积，使用于任何尺寸的滤池； 搅动了整个滤池深度，即可以搅动双层和多层滤池的
交界处，可以触及沉到滤层深处的泥球。 空气辅助冲洗的缺点： 需要单独的鼓风机和管道系统； 有可能流失滤料，尤其是在溢流是同时进行气水反冲； 如果空气和水同时穿过砾石，承托层移动的可能性更
②表面冲洗加流态化冲洗
表面冲洗优点：
结构相对简单；
安装在固定床之上，维护和修补简单；
普通快滤池增加气水反冲洗功能探讨
普通快滤池增加气水反冲洗功能探讨近年来，随着社会发展的不断进步，一方面原水水质的变得日益复杂，另一方面人民生活水平日益提高，自来水水质品质引起越来越多人的关注。
新水厂在建設初期可根据水质需求选择适宜工艺、适宜参数，而七十、八十年代建设的老水厂，受已有工艺限制，受地势限制，受周边用水需求限制，进行技术改造时可选择空间较小。
本文主要讨论大阻力配水系统的普通快滤池改造成气水反冲洗滤池的工艺。
标签：普通快滤池;气水反冲洗;大阻力配水;小阻力配水;承托层在常规水处理过程中，滤池形式比较多，其中尤以普通快滤池使用较普遍，具有经验成熟、运行可靠的优点，得到广泛的应用。
但在水质要求日益严格的今天，普通快滤池存在运行周期短、反冲洗效果不佳、滤床含泥量大的缺点。
而滤池技术发展到今天，虽然形式多样、工艺有差别，但有一点已基本达到共识，即采用气水反冲洗，利用空气辅助擦洗以提高滤池洗净度，降低滤床含泥量，从而延长滤池运行周期、提高过滤能力。
普通快滤池与气水反冲洗滤池因配水配气方式不同在土建结构上存在差异，采用简便方式，在滤池结构不进行大改动的情况下，将普通快滤池增加气洗、水洗功能，以较小的投入取得成效是老水厂提升水处理效果的发展方向。
普通快滤池改造气水反冲洗，难度在滤池结构上。
下文简要介绍大阻力配水系统和旅途式小阻力配水系统的特点，以及将二者相结合的改造方式。
一、大阻力配水系统普通快滤池采用的大阻力配水系统，一般滤池底板设配水干管（渠）和配水支管，支管上45度位置开孔，干管（渠）和支管呈“丰”字形，又称“丰”形大阻力配水。
反冲洗时，水通过“丰”形管及上开孔冲洗滤料，实现水冲洗功能。
为防止滤池滤料流入配水管中，配水系统和滤料间设有承托层。
一般考虑承托层厚500mm，滤料层厚度不小于700mm，总厚度（从滤池底板至滤料层顶）1200mm。
用于排除洗池水的洗砂排水槽，槽底距滤料层425mm（以700mm滤料层厚、50%膨胀率计）。
滤池反冲洗的几种方法
滤池反冲洗的几种方法滤池冲洗的方法滤池冲洗质量的好坏，对滤池的性能有很大影响。
滤层的冲洗方法应结合滤层的设计来选择，因此也往往影响滤池的整体构造。
常用的冲洗方法有下面三种。
1.高速水流反冲洗反冲洗是滤池最常用的冲洗方法，利用流速较大的反向水流冲洗滤料层，使整个滤层达到流态化状态，且具有一定的膨胀度，悬浮颗粒在水流剪切力和颗粒碰撞磨擦力双重作用下脱落去除。
根据理论计算，水流所产生的剪切力数值较小，对剥离滤料表面所沉积的悬浮颗粒的能力有限，这是单纯用水反冲洗很难完全冲洗干净的原因。
为了改进滤层冲洗的效果，快滤池反冲洗常辅以表面冲洗或气洗。
2.反冲洗加表面冲洗表面冲洗指从滤池上部，用喷射水流向下对上层滤料进行清洗的操作，利用喷嘴所提供的射流冲刷作用，使滤料颗粒表面的污泥脱落去除。
喷嘴孔径一般为3～6mm。
由理论计算可知，表面冲洗对滤料表面沉积的悬浮颗粒具有较大的剥离作用。
表面冲洗设备主要有固定管式和旋转管式两种形式，如图8-18所示。
固定管式一般由布置在砂面上5cm处带有防砂孔口装置的水平管道系统组成，孔眼与水平方向呈300角向下，冲洗强度为1.4L/(s.m2)。
还可采用图8-18(a)所示的固定管式，喷水穿孔帽位于砂面上5～10cm处，喷口压力约5个大气压，冲洗强度为2～3L/(s.m2)。
旋转管式是借位于中心两侧的、方向相反的两组射流的反作用力，推动喷水管旋转，如图8-18(b)所示。
由于旋转管式射流的紊动作用容易把滤料冲入反冲洗水流中，因此必须注意使射流的位置处于膨胀后滤层的更内部。
冲洗强度一般为2～3L/(s.m2)。
3.水冲洗加气冲洗气冲洗就是借助空气对滤层的搅动作用，使附着在滤料上的悬浮颗粒脱落。
水反冲洗与气冲洗相结合，可以较大程度地提高冲洗效果，同时可节省冲洗水量。
均质滤料的气水混合冲洗而不使滤料膨胀，见V型滤池的冲洗过程。
水冲洗加气冲洗有三种方式：①先气冲洗后水冲洗。
空气擦洗使悬浮颗粒从滤料表面脱落，水流反冲洗以较小的冲洗强度使滤层膨胀，把悬浮颗粒带出滤池。
反冲洗滤池工艺的应用
浅谈反冲洗滤池工艺的应用滤池是水厂常规处理净水构筑物的最后一道工序，滤池运行的好坏直接影响到水厂的出水水质。
但是很多快滤池在运行一段时间后，就会出现过滤层含泥量增大，在反冲洗强度设计值范围内不能达到预期的反冲洗效果，并且冲洗历时延长，产水量下降，严重阻碍了快滤池的正常运行。
滤池反冲洗对滤池工作效果影响甚大，若采用较好的反冲洗技术，使滤料层经常处于最优条件下反冲洗，不仅可以节水节能，还能提高出水水质，增大滤料层截污能力，提高滤速，延长过滤周期。
下面以信阳市污水处理二期工程的气水反冲洗滤池来谈滤池工艺的应用。
目前国内外滤池反冲洗方法主要有三种，一是单纯用水反冲洗，另一种是用水反冲洗并辅以表面冲洗，最后一种是气水反冲洗。
而信阳污水处理二期工程就是采用的最后一种。
1、下面简单介绍下几种气水反冲洗机理：单独用空气反冲洗时，滤层不膨胀，滤层吸附杂质的去除，靠气泡上升时对滤料颗粒产生的剪切，摩擦作用和因气泡通过滤层某处后的空缺由周围滤料颗粒填充而加强的滤料颗粒间碰撞，摩擦作用；气泡在上升过程中对滤层扰动作用逐渐增大，对截污量较大的表层滤料扰动尤大。
此阶段截留在滤层中的杂质从滤料颗粒上脱落。
气水同时反冲洗，滤层微膨胀，污泥从滤料颗粒上脱落是水流剪切，摩擦作用，空气剪切，摩擦作用和滤料颗粒间碰撞，摩擦作用综合作用的结果。
与单独水反冲洗方式相比，由于增加了空气对滤料颗粒的剪切，摩擦作用，同时空气的加入又强化了水流剪切，摩擦作用和滤料颗粒间碰撞，摩擦作用，故在较小的水反冲洗强度下即可达到大于550S-1的G值。
冲洗效果优于单独气洗阶段。
此阶段杂质从滤料层去除。
气水反冲洗最后一个阶段是水漂洗阶段，其作用为：首先，将从滤层中去除的杂质排出，用清水层置换废水层；其次，将残留在滤床中的空气排出。
2、气水反冲洗滤池设计要素2.1 反冲洗运行方式的选择气水反冲（1）先单独用气冲，然后再用水单独冲洗；（2）先用气水同时冲洗，然后再用水单独冲洗；（3）先用气冲，然后气水同时冲洗，最后再单独用水冲洗。
快滤池反冲洗方式试验研究
快滤池反冲洗方式试验研究摘要：对比气水反冲洗的三种方式进行试验分析，可以看出：方式三（即先单独空气冲洗，再气水同时反冲洗，最后单独水冲洗）的冲洗效果最好，在第15分钟初滤水即降至0.3NTU以下，并且其过滤周期也明显大于另三种方式。
其它三种方式初滤水达到要求的时间是在20～30分钟内，并且在过滤运行中发现水头损失较大，过滤周期较短等问题。
由试验分析，确定冲洗最佳冲洗参数为：气冲洗强度为15 L/s·m2，时间为2min；气水同时冲洗的气冲强度为15 L/s·m2，水冲强度为8L/s·m2，时间为4min，单独水冲洗强度为8 L/s·m2，时间为4min。
关键词：普通快滤池；气水反冲洗；Study on the mode of filter backwashLiu Yanyan1，Fan Shen2(1．Tianjin Public Utility Design&Research Institute，Tianjin 300100，China；2．China TianChen Engineering Corporation,，Tianjin 300400)Abstract：Through comparison of three ways of air-water backwash, we can see: the effect of the third way( firstly is single air backwash, then is air water backwash, finally is water backwash) is the best, which can make the filter water less than 0.3NTU in the initial fifteenth minutes, thus the filtration cycle is longer than the other three methods, as which are in in 20 ~30 minutes to meet the requirements with higher loss of water-head in filtering operation and shorter filtration cycle. By the test analysis, it determines the best flushing parameters: the strength of air flushing is 15 L/s·m2, time is 2min; the strength of air flushing is 15 L/s·m2, water backwash is 8 L/s·m2in air-water backwash, time is 4min; the strength of water flushing is 8 L/s·m2, time is 4min.Key words: ordinary rapid filter; air-water backwash普通快滤池在净水工艺中是一种适应广泛、性能稳定、容易操作管理的过滤构筑物，但是要想使它性能稳定、处理水质好、效率高，关键的一个环节就是反冲洗。
滤池反冲洗水直接回用技术
滤池反冲洗水直接回用技术目前，我国大多数以地表水为原水的水厂仍然采用常规水处理工艺，即“混凝—沉淀—过滤—消毒”。
随着供水厂的数量不断增加，供水能力与日俱增，供水厂的排泥、排水数量越来越多；加之原水水质日益下降，原水中有机物和各种毒物的含量俱增，供水厂的排泥、排水的质量越来越差，人们越来越重视水资源的可持续利用，对于占净水厂制水规模3%～10%的沉淀池排泥水和滤池反冲洗水，若能实现回收和利用，则对节约水资源具有重要的社会意义和经济意义。
而且，适当回流一定浊度的沉淀池排泥水或者滤池反冲洗水可以改善低浊水的混凝条件。
笔者采用直接回收利用V型滤池反冲洗废水的办法，将滤池反冲洗废水直接与原水按一定比例混合，混合水以聚合氯化铝（PAC）为混凝剂进行混凝试验，目的在于考察滤池反冲洗废水不同回用比例对Zeta电位、浊度、CODMn、UV254以及细菌总数的影响，找出滤池反冲洗水废水回用比例的最佳范围，以期为生产实践提供参考。
1 试验方案1.1 工艺条件与试验水水质试验在南京某水厂内进行，该厂以长江水为原水，工艺流程见图 1。
该厂反冲洗过程由全程表面扫洗、气冲、气水同时反冲和水冲等过程组成。
其中反冲洗周期为24 h，气冲强度为50～60 m3/（h·m2），清水冲洗强度为13～15 m3/（h·m2），表面扫洗用沉后水，一般为5～8 m3/（h·m2）。
试验在6 月—7 月进行，试验期间，水厂所用混凝剂为聚合氯化铝（PAC），投加质量浓度为10~15 mg/L。
水厂原水、滤池反冲洗水混合样、不同回用比下混合水样水质见表 1。
1.2 试验方法将滤池反冲洗过程中气水混冲阶段与水冲阶段的混合废水和原水按一定比例混合，作为试验原水进行混凝搅拌实验。
反冲洗过程
1．反冲洗过程（1）滤池反冲洗要一格一格进行，不能两格同时反冲洗；（2）当滤池将要反冲洗时，先要关闭进水气动阀，经过一定时间延时后，再关闭清水出口气动阀；（3）打开排污出口气动阀；（4）打开空气冲洗气动阀；（5）启动鼓风机，纯气冲洗2分钟（时间可调），打碎滤池表面泥表层，将杂质从滤料粒上剥离脱落；（6）打开排气电动球阀；（7）启动反冲洗水泵；（8）反冲洗水泵启动成功后，打开冲洗进水气动阀，气、水混合冲洗约4分钟，一方面，剥离滤料上的固体悬浮物，并及时将部分污物冲出滤层，另一方面，加强水的横向流动及时排除悬浮固体；（9）停止鼓风机，关闭空气冲洗气动阀；（10）纯水冲洗约5分钟（时间可调），加强置换污水；（11）停止反冲洗水泵；（12）关闭反冲洗进水气动阀；（13）关闭排污出口气动阀；（14）关闭排气电动球阀。
滤池反冲洗完成，滤池处于备用状态。
2. 滤池控制方案描述2.5.1 过滤控制每个池分别按1.45米（可调节）恒水位控制的目标进行出水阀控制。
出水阀为气动调节阀，有阀位值控制信号，故采取软件PID调节方式。
具体参数如下：给定值1.45（可调），反馈值为滤池当前水位。
在实际控制中，考虑到气动出水阀动作有一定的机械死区，程序对太短的开、关时间暂时给予存储。
为防止出水阀过于频繁的调节，对水位偏差小于±0.03米（或±0.10米）且水位变化率很小的请求不进行调节。
2.5.2 反冲洗控制随着过滤的继续，滤料层将因过滤而逐渐堵塞，过滤效果降低。
为了保证滤后水的水质及过滤出水量，滤池将进入反冲洗过程，通过气冲、气水反冲、水冲去除滤料层中的杂质，实现滤池的再生。
反冲洗的目的是使沉积在滤料颗粒上的悬浮固体脱落并清除掉，使滤料保持清洁。
根据工艺要求进行气冲洗、气水反冲洗、水冲洗的顺序控制。
2.5.2.1 反冲洗过程（1）滤池反冲洗要一格一格进行，不能两格同时反冲洗；（2）当滤池将要反冲洗时，先要关闭进水气动阀，经过一定时间延时后，再关闭清水出口气动阀；（3）打开排污出口气动阀；（4）打开空气冲洗气动阀；（5）启动鼓风机，纯气冲洗2分钟（时间可调），打碎滤池表面泥表层，将杂质从滤料粒上剥离脱落，及时将部分污物冲出滤层；（6）打开排气电动球阀；（7）停止鼓风机，关闭空气冲洗气动阀；（8）启动反冲洗水泵；（9）反冲洗水泵启动成功后，打开冲洗进水气动阀，纯水冲洗约5分钟（时间可调），加强水的横向流动及时排除悬浮固体；（10）停止反冲洗水泵；（11）关闭反冲洗进水气动阀；（12）关闭排污出口气动阀；（13）关闭排气电动球阀。
滤池反冲洗流程
2#滤池液位 0.7m
开出水阀门
2#滤池冲洗完毕
几组滤池顺序冲洗流程图
准备冲1#滤池
关闭1#进水闸门
滤池液位是否 降到0.7米
关闭1#出水阀门
打开1#排水阀门
开启1#反冲 进气阀门
准门
气冲5分钟
滤池液位是否 降到0.7米
开启冲洗水泵 关闭7#出水阀门 开启1#反冲进水阀 门 YES YES 气水冲5分钟 NO YES 开7#反冲 进气阀门 YES 滤池液位是否 降到0.7米 继续冲洗滤池 达到冲洗条件 关闭2#进水闸门 NO 打开7#排水阀门 准备冲2#滤池
NO 继续冲洗滤池
YSE
开下个滤池 反冲洗进气阀门
1#滤池冲洗完毕
冲洗下个滤池 反冲洗进水阀门 关2#反冲进气阀门
扫洗2分钟
7#滤池液位 0.7m
开2#进水闸门
扫洗3分钟 开出水阀门 关2#反冲洗进水阀 NO 继续冲洗滤池 NO 关冲洗水泵 关排水阀门 YSE 冲洗下个滤池 反冲洗进水阀门
7#滤池冲洗完毕
继续冲洗滤池 NO 关冲洗水泵 关排水阀门 YSE
关7#反冲进气阀门 气冲5分钟 扫洗2分钟 YES 开7#进水闸门 YES 开2#反冲 进水阀门 NO 关冲洗水泵
1#滤池液位 0.7m
扫洗3分钟
气水冲5分钟 YES
NO
开1#出水阀门
关7#反冲洗进水阀 关罗茨风机 NO YSE 继续冲洗滤池 YSE 关冲洗水泵 关排水阀门
关罗茨风机
关1#反冲进气阀门
YES
延迟2分钟
气冲5分钟
关闭2#出水阀门
开1#进水闸门
YES
开7#反冲洗 进水阀门 YES
NO 关冲洗水泵
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表面冲洗优点：
▪ 结构相对简单； ▪ 安装在固定床之上，维护和修补简单；
表面冲洗系统的缺点：
▪ 旋转式有时卡塞，不能正常旋转； ▪ 如果在末期形成足够大小和密度的泥球，它们可能沉入
在流化床中，在表面冲洗的作用下不出来；
▪ 固定喷头表面冲洗系统可能妨碍滤池表面的维护和修缮。
③气洗辅助反冲 对于不同的细滤料滤池和粗滤料滤池，气冲的操作程序 是不同的。 a.水冲之前单独气冲 b.在溢流前，抬升水位时气、水同时冲 c.在溢流时气、水同时反冲
9.6 反冲水的回用
有关Giardia囊胞和Cryptospordium卵囊循环可能性的关 注，引发了一项针对废水循环对滤后水质的生产性试 验。在回用之前，应该定期监测孢囊，或采用颗粒记 数来判断从废水中去除孢囊的效果。
反冲水和气的流量
空气辅助冲洗的优缺点
空气辅助冲洗的优点：
▪ 覆盖了矩形滤池的整个面积，使用于任何尺寸的滤池； ▪ 搅动了整个滤池深度，即可以搅动双层和多层滤池的
交界处，可以触及沉到滤层深处的泥球。 空气辅助冲洗的缺点：
▪ 需要单独的鼓风机和管道系统； ▪ 有可能流失滤料，尤其是在溢流是同时进行气水反冲； ▪ 如果空气和水同时穿过砾石，承托层移动的可能性更
9. 快滤池的反冲洗
高效率的反冲洗是快滤池长期成功运行的基础。反冲洗 操作的目的是保证滤池相对清洁，避免泥球和泥饼的出 现。
9.1 可用的反冲洗方法
目前使用的两种主要反冲系统是流化床冲洗和非流化床 冲洗，两种系统的对比见表8.8。
①全流态化上向冲洗
应该逐渐增大水量，最少有30s的持续时间，避免扰动砾 石层或使集水系统承受瞬时压力增加。
流化床无量纲孔隙率函数 ：
A1
3
1 2
s g
S
3 v
2
膨胀关系式： log A1 0.565431.09348log Re1 0.17971log Re1 2 0.00392log Re1 4 1.5log 2
膨胀高度计算式：
L 10 L0 1
9.4 反冲洗过程中的分层和混杂
分层和刮砂 分层：单滤料滤池，流态化反冲洗中滤料颗粒可能尺寸 分层，细滤料留在滤层的上部，而粗滤料下沉至滤层底 部。 a. 体积密度差 b. 反冲水的上向不均匀流动 刮砂：以高过流态化速度冲洗滤池，细滤料积累在上表 面。当反冲洗完成后，刮除表面的细滤料，避免在顶端 留下碎石层。
层结合处的混杂 根据体积密度，可以估计滤料中相邻两层混杂的趋势。
体积密度： b 1 s
▪ 混杂的趋势随反冲洗流速增加，因为在更高流速时体
积密度趋向为一点。
▪ 体积密度模型可以预测到：在非常高的冲洗速度下会
出现层的倒置。
9.5 GAC吸附滤池的反冲洗
▪ 更小的反冲洗流速 ； ▪ 表面冲洗或空气助冲解决GAC中泥球问题； ▪ 粒状活性炭对许多金属具有磨损性和腐蚀性； ▪ 实际操作中的注意事项 ；
大，可能需要特殊设计的砾石层。
9.2 反冲洗槽和反冲水的要求
▪ 布置尺寸 ▪ 排水的要求 ▪ 与滤料表面的间距
9.3 在反冲洗中滤料的膨胀
当采用全流态化的上向流时，滤床向上膨胀其床深的 15％～30％ 。
预测反冲洗时膨胀床孔隙率的模型
修正的雷诺数Re1：
Re 1
V
Sv 1
VБайду номын сангаас
Sv 1