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过滤—反冲洗实验装置的工艺性研究

作者：要玲

来源：《北方环境》2011年第09期

摘要：过滤是废水处理操作单元之一，目的是截留废水中的悬浮颗粒、包括胶体粒子、细菌、各种浮游生物、乳化油等，从而降低废水的浊度、COD等。论文是依据过滤—反冲洗的实验装置，通过测定不同滤速下模拟废水的水质指标，得到其实验装置滤速为9m/h的最佳工艺条件。

关键词：过滤；滤速；工艺条件

中图分类号： X853 文献标识码：A 文章编号：1007-0370（2011）09-0072-02 前言

过滤是通过粒状物料为过滤介质，有孔隙的粒状滤料为床层来截留水中悬浮物和胶体而使水获得澄清的工艺过程，一般以石英砂、无烟煤质，去除水中包括各种悬浮物、细菌、滤过性病毒、漂浮油和乳化油等。[1]对常规给水处理工艺而言, 过滤是一道极为重要的不可或缺的净化工序。过滤的功效不仅在于进一步降低处理水的浊度, 而且水中有机物、细菌乃至病毒等亦可随之被部分去除。至于残留于滤后水中的细菌、病毒等, 由于失去了浑浊物的保护或依附, 在滤后消毒过程中也将容易被灭活, 因此过滤为滤后消毒创造了良好的条件[2]。

本文就是采用过滤—反冲洗实验装置，通过对其不同滤速下对废水水质的影响研究，得到其在实验条件下的最佳工艺条件，为过滤技术在实践中的应用提供一定的理论依据。 1实验所需药品及仪器

实验所需药品为浓硫酸、硫酸银、硫酸汞、重铬酸钾、邻苯二甲酸氢钾、氯化铁、蒸馏水。

实验所用仪器：烘箱，电子分析天平，干燥器，5C—12型COD快速测定仪，722可见光分光光度计，30mm比色皿，WGZ—800散式光浊度仪，石英比色皿，玻璃漏斗，25×25的称量瓶，量筒，烧杯，容量瓶，移液管，250mL具塞玻璃瓶，磨口具塞加热试管（12mL刻有刻度线），镊子，坩埚，钳子，钢尺。 2实验装置

实验装置的工艺如图1所示,它由原水制备系统、过滤系统两部分组成。

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2.1原水制备系统

本实验中石英砂滤柱的进水由同一原水提供。原水是由黄泥加入自来水人工配制而成。黄泥和水同时加入装有机械搅拌设备的原水制备箱中，配制成浊度为100NTU左右的原水，然后用水泵将低位制备箱中的原水抽升至高位原水制备箱中，内设机械搅拌装置进行搅拌。原水在流经混合槽时，在混合槽入口处用稳压瓶均匀投加混凝剂(FeCl3 ) 经过微絮凝的原水进入滤柱进行直接过滤。过滤时，高、低位原水制备箱中的机械搅拌装置始终不停地进行搅拌且原水通过水泵提升作用实现在高、低位制备箱间的循环流动，从而可控制试验原水在所需的范围内。 2.2过滤系统

2.2.1滤柱本实验装置的模拟滤柱采用内径Φ100 mm、高2000 mm有机玻璃管一根，测压板长3500 mm、宽500 mm一块，测压管采用Φ10X1000 mm玻璃管6根，以塑料圆盘焊接其底部。并用螺栓固定于角钢支架上，滤柱上设有过滤进水管、出水管、溢流管还有反冲洗进气、进水管、出水管、滤柱两侧有与测压板相连的测压管兼作柱塞取料口。

2.2.2滤层滤柱采用的是石英砂三层滤料，滤料层高880 mm。从上到下按小→中→大配置。

2.2.3承托层承托层的作用有二：一是支撑滤料层，防止过滤时滤料通过配水系统的孔眼进入滤出水中；二是在反冲洗时保持稳定，并对均匀配水起协调作用。

2.2.4反冲洗系统型号为LZS-25,流量为0.25～2.5 m3/h的进水流量计一个，型号为LZB-15，流量为0.6～6.0 m3/h的空气压缩机一台。 3实验方法

本实验主要测定了三层石英砂滤柱去除浊度，悬浮物及有机物的效果。其中浊度采用规格为WGZ-800式光散浊度仪测定。悬浮物的测定采用废水中悬浮固体测定方法[3]，有机物去除效果主要是通过COD的测定来反映，而COD的测定采用重铬酸钾法[4]。 4实验结果

4.1过滤对废水浊度的影响

在整个实验运行期间，进水浊度大多在100-120NTU之间。采用规格为WGZ-800散式光浊度仪测定水样浊度，详细记录如表1所示。

由图 2可以直观的看出滤速越小实验装置对浊度的去除效率越高，装置的过滤效果越明显。但是装置的滤速不能过于慢，因为滤速过慢，单元过滤面积的处理水量就小。为了达到一定的出水量，势必要增大过滤面积，也就要增大投资。但如果滤速过快。不仅仅增加了水头损

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失，过滤周期也缩短，也会使出水的质量下降。所以，我们不能只以减小滤速来提高过滤效率，应该综合的考虑各方面因素的影响。 4.2过滤对废水悬浮物的影响

悬浮物的测定是水质污染的重要指标，而过滤—反冲洗实验装置的首要功能是去除悬浮物，利用文中3.实验方法中对悬浮物的测定，得出如表2所示实验结果。

由图3可以看出过滤对废水中悬浮物去除率较高，大部分悬浮物被去除，过滤效果明显。且过滤滤速为9m/h时，悬浮物去除效率最高。 4.3过滤对废水COD的影响

该过滤实验装置的首要功能是去除悬浮物，但面对日趋严重的水污染状况，客观上需要对传统净水工艺进行改造，使其在满足常规过滤技术对浊度去除要求的同时，又能有效去除水中微量有机物。为了研究有机物的去除，必须要有合适的研究样品。直接从水中提取有机物样品，无疑最具有代表性。M. Rebhun 和 M. Lurie 等人认为，天然水的溶解性有机物有40～60%是腐殖质，而在高色度的地面水中，这一比例有时高达 90%以上。水中腐殖质主要包括腐殖酸和富里酸，都属于高分子量有机高聚物。所以本实验采用黄泥和高岭土配制的高色度水样代替有机物进行研究[5] 。

为了与实际滤床运行情况结合使得滤床在保证一定产水量的情况下，又能对有机物进行有效的去除，故本实验选择了常见的 6～12m/h滤速范围。根据上述介绍的COD测定方法实验得出如下表3所示。

从图4可看出，滤速对COD的去除有一定影响，当滤速为9m/h时，去除率达到62.36%。当滤速为12m/h时，去除率仅为20.24%，这主要是由于废水中有机物与滤料接触时间太短，所以去除效果较差。因此，在实际运行中要合理选择过滤速度。 5结论

通过对过滤—反冲洗实验装置不同滤速下对废水浊度、悬浮物及COD值的测定，可以得到以下结论：

过滤—反冲洗实验装置首要功能是去除废水中悬浮物，且效果较好可到达90%以上。 滤速为6m/h时，浊度去除率达到最大。而滤速为9m/h时，悬浮物及COD的去除率达到最大。由于滤速过慢，单位过滤面积处理水量就小，要到达一定出水量，就得增大过滤面积从而增加了投资。所以综合考虑滤速对悬浮物及COD的影响，选取滤速为9m/h为宜。