地表水处理（四）

2.2.28机械搅拌澄清池的设计要点是什么？

机械搅拌澄清池广泛应用于各种水处理工艺中的澄清阶段，在我国1965年开始在工业给水处理中发挥着重要作用。具有处理效率高，单位面积产水量大，对水量，水温，水质变化的适应性强，处理效果稳定等优点。除此以外，机械搅拌澄清池还适用于石灰软化的澄清。宜用于浊度长期低于5000mg/L的原水（短时间内允许达到5000~10000mg/L）；出水浊度小于20NTU。

机械搅拌澄清池主要的设计要点如下

①水在池中的总停留时间为1.2~1.5h，第一絮凝室和第二絮凝室的停留时间一般控制在20~30min,第二反应室的停留时间为0.5~1min。第二絮凝室、第一絮凝室和分离室的容积比为1:2:7。

②清水区高度为1.5~2.0m。清水区上升流速一般采用0.8~1.1mm/s，当处理低温低浊水时可采用0.7~0.9mm/s。第二絮凝室的水流上升流速和导流室的下降流速为40~60mm/s。

③加药点一般设于池外，在池外完成快速混合。第一反应室可设辅助加药管以备投加助凝剂。软化时应将石灰投加在第一反应室内，以防止堵塞进水管道。

④为使进水分配均匀，可采用三角配水槽缝隙或孔口出池。进水管内水流速为0.7~1.0m/s。三角配水槽高度为进水管外径加0.2~0.3m，配水圆孔水流速为0.4~0.5m/s

⑤机械搅拌澄清池出水集水方式可选用淹没孔集水槽或三角堰集水槽。直径较小(<6m)的澄清池可在池子外周设环形集水槽:池径较大时，可在分离室内架设辐射性集水槽。其中过孔流速为0.6m/s，集水槽中流速为0.4~0.6m/s，出水管流速为1.0m/s左右。

⑥第二絮凝室内应设导流板，其宽度一般为直径的0.1左右;第二絮凝室计算流量(考虑回流因素在内)一般为出水量的3~5倍;搅拌叶轮提升流量可为进水流量的3~5倍，叶轮直径可为第二絮凝室内径的70%~80%。

⑦底部锥体坡角一般在45°左右，当设有刮泥装置时也可做成平底;进水悬浮物含量经常小于1000mg/L,且池径小于24m时可用采污泥浓缩斗排泥和底部排泥相结合的形式，一般设置1~3个排泥斗，泥斗容积一般为池容积的1%~4%;进水悬浮物含量经常超过1000mg/L或池径≥24m时应采用机械排泥。

2.2.29 什么是过滤?如何分类?

过滤是分离流体(液体或气体)非均相混合物的一种单元操作。流体混合物在推动力(重力、压力、离心力等)作用下通过过滤介质，流体中的固体颗粒被截留，而流体通过过滤介质，实现流体与颗粒物的分离。

过滤按照过滤机理分为表面过滤(滤饼过滤)和深层过滤，按促使流体流动的推动力分为重力过滤、真空过滤、压力差过滤和离心过滤;按过滤介质分为固体颗粒过滤、滤布或多孔固体过滤、多孔膜过滤。

2.2.30 重力滤池有哪些类型?

滤池依照滤池结构、滤料组成以及操作运行参数的不同分为多种类型:

①按滤池结构可分为普通快滤池、虹吸滤池、移动冲洗罩滤池、V形滤池、翻板滤池等:

按滤池中阀门的布置可分为普通(四阀)滤池、双阀滤池和无阀滤池:

③按滤料的组成可分为单层滤料、双层滤料、多层滤料以及混合滤料滤池，其中单层滤料又可分为常规级配滤料和均质滤料:

④按水流方向可分为下向流、上向流、双向流和幅向流(水平流)滤池;

⑤按滤池在运行周期内的滤速变化可分为恒速过滤和变速(减速)过滤滤池;⑥按滤池冲洗方式可分为单水冲洗滤池和气水反冲洗滤池;

⑦按滤池冲洗的配水系统可分为大阻力冲洗、中阻力冲洗、小阻力冲洗滤池，

2.2.31 普通快滤池的构造及工作原理是什么？

普通快滤池是给水处理中最常见的一种重力滤池，是利用滤层中粒状滤料所提供的表面积，截留水中已经过混凝处理的悬浮固体的分离设备。具有滤速快、效率高的特点，适用于>10000m/d水厂。应注意的是原水在进入滤池前必须有混凝过程，否则仅能去除水中50%~80%的浊质。

快滤池由配水干管、支管、承托层、滤料层以及冲洗排水槽、集水渠组成，并配有相应的浑水管、冲洗水管、清水管及冲洗排水管等管廊、管渠和阀门。

在过滤过程中随着滤层中杂质截留量的增加，滤层的水流阻力也随之增大，即水头损失增加。当水头损失增大到一定程度致使滤池产水量锐减，或滤过水质不符合要求时，应对滤层进行反冲洗。因此快滤池的工作过程应包括过滤和对滤层的反冲洗两部分，周期进行。

(1)过滤周期 打开浑水支管和清水支管阀门，混凝沉淀后的浑水经进水干管，通过浑水阀进入集水渠、冲洗排水槽，水均匀地通过滤料层，滤速为7~18m/h，将水中的杂质截流在滤料表面及滤料层中，洁净的过滤水通过承托层、配水系统收集，经清水支管阀门汇入清水干管，至清水池。滤后水的浊度小于5NTU或更低。

(2)冲洗周期 先关闭浑水管道上的阀门，等滤池水位在砂面上 10cm左右时，再关闭清水管道上的阀门，以防止空气进入滤料层。开冲洗排水管上的阀门及冲洗水干管上的阀门，冲洗水经配水系统、承托层进入滤料层，滤料在上升水流的作用下，悬浮膨胀，滤料中的杂质、淤泥被洗脱下来，废水进入洗砂排水槽、集水渠及冲洗排水管阀门排入废水渠，冲洗至排出水清澈为止。单级滤料冲洗强度12~15L/ (m².s)，冲洗时间5~7min;双层滤料冲洗强度13~16L/(m²·s)，冲洗时间 6~8min;多层滤料冲洗强度16~17 L/(m²·s)，冲洗时间5~7min。冲洗周期消耗水量约为生产总水量的1%~3%(即水厂自用水量)。

2.2.32 粒状滤料过滤过程应控制的主要参数指标有哪些？

对于粒状滤料的深层过滤过程主要控制指标包括:滤速与滤池面积、水头损失及工作周期、滤料层含污能力及杂质穿透深度。

(1)滤速与滤池面积滤速是单位面积上所通过的流量，单位m/h。滤速是控制滤池投资、影响水质和运行管理的重要指标。过滤速度有两种情况:一种是正常工作条件下的滤速;另一种是当某格滤池因冲洗、维修或其他原因不能工作时，其余滤池分担处理量必须采取的滤速，即强制滤速。滤速与滤池的滤料组成有关。 

(2)工作周期及水头损失滤池从开始过滤到冲洗结束的一段时间，即为快滤池的工作周期。工作周期一般为12~24h。水头损失是指滤池过滤时滤层上面的水位与滤后水在集水干管出口处的水位差。水头损失是决定滤池冲洗的一个指标，一般普通快滤池冲洗前的最大水头损失约控制在2~3m。

(3)杂质穿透深度和滤层含污能力在过滤过程中，自滤层表面向下某一深度处，所取水样恰好符合过滤水水质要求时，该深度就是杂质穿透深度。在保证滤池出水水质前提下，杂质穿透深度越大越好，这表明整个滤层能充分发挥作用。在一个过滤周期内，如果按整个滤层计，单位体积滤料中所截留的杂质量为滤层含污能力，单位为kg/m³。含污能力大，表明滤层所发挥的净水作用大。滤层含污能力与杂质穿透深度有着密切联系。

2.2.33 滤料性能指标有哪些要求?

滤料是完成过滤的主要介质，滤料性能有以下几项。

(1)有效粒径和不均匀系数滤料规格常用有效粒径和不均匀系数表示。有效粒径(d₁₀)是指能使质量10%的滤料通过的筛孔孔径，单位为mm。d₁₀反映滤料细颗粒尺寸，是产生水头损失的主要部分。不均匀系数(K₈₀)是d₈₀与d₁₀之比， d₈₀是指通过滤料质量80%的筛孔孔径。K₈₀愈大，颗粒愈不均匀，小颗粒会填充于大颗粒的间隙内，使孔隙率下降，含污能力降低，水头损失增大。单层石英砂 d₁₀=0.55mm，K₈₀<2.0;双层滤料中无烟煤d₁₀=0.85，K₈₀<2.0，石英砂d₁₀=0.55mm，K₈₀<2.0;均质滤料d₁₀=0.9~1.2mm,K₈₀<1.4。

(2)孔隙率和比表面积孔隙率是指一定体积的滤料层中，滤料间的孔隙与滤料总体积之比。孔隙率与滤料颗粒形状、均匀程度以及压实程度等有关。滤料的比表面积是指单位质量或单位体积的滤料所具有的表面积，用m²/g或m²/cm³表示。

球形滤料的孔隙率与粒径关系不大，一般为0.38~0.4;无规则的角形滤料孔隙率取决于粒径及其分布，约为0.4~0.55。较大的孔隙率可提供较大的纳污空间和较长的过滤时间，但悬浮物易穿透。较小的孔隙率会产生较高的水头损失和过滤效率。

(3)滤料的纳污能力滤料层纳污能力是在保证出水水质的条件下，在过滤周期内单位体积滤料中能截流的污物量，以kg/m³或g/cm³表示。