采用長柄濾頭進行反沖洗在水處理工藝中起著舉足輕重的作用,正確的對濾池進行維護和管理尤為重要。對濾池的反沖洗操作,提高反沖洗效果,又成為重中之重。因此,反沖洗效果越好,濾池才能更好的發揮過濾功能。然而,怎樣才是正確的反沖洗方式呢?不同的人可能有不同的見解,“反沖洗強度越高,反沖洗效果就越好”便是其中之一。這種觀點在實際操作中的體現,一是在對濾池進行反沖洗時將DN300的沖洗閥門迅速開到最大;二是利用水塔進行沖洗的同時開啟水泵,即采用重力沖洗的同時采用水泵進行壓力沖洗。殊不知,這種操作方法對濾池結構的破壞是極其嚴重的。
第一種認為主要依靠水產生的剪力而不是摩擦碰撞。
第二種認為主要靠濾料顆粒間互相碰撞摩擦產生的摩擦力去除污泥。
第三種認為濾料上有兩種污泥,一種是濾料直接吸附牢固的污泥稱為“一次污泥”;另一種是積聚在孔隙中的污泥為“二次污泥”。“二次污泥”靠水的剪力較易去除,而“一次污泥”必須靠碰撞或其他作用才能較好的去除。有專家指出,反沖洗主要借水流產生的剪力清除濾料上沉積的懸浮固體。
以上三種反沖洗機理不管是哪種機理在起作用,我們都不難發現,濾頭反沖洗效果不是隨反沖洗強度的增大而提高。反沖洗強度是以cm/s計的反沖洗流速,換算成單位面積濾層所通過的沖洗流量,稱“沖洗強度”以L/(S?m2)計。顆粒上的污泥受到的剪切力是由流過顆粒的水的流速決定的,這個流速指的應是相對速度,它與顆粒間孔隙的大小有關,即在沖洗強度不變的情況下,顆粒間的孔隙越小則通過該孔隙的流速越大,顆粒上的污泥受到的剪力也越大。在實際生產中,隨著反沖洗強度的增大,濾層的膨脹度也隨之增大,濾料顆粒間的空隙當然增大,因此,流過該孔隙的水的流速并不是隨著沖洗強度的增大而線性增大。
其次,我們再分析污泥受到的摩擦力。反沖強度越大,濾層的膨脹度越大。這就意味著濾料顆粒之間的間隙就越大,因此濾料顆粒間碰撞的機率也就越小。就濾層整體而言,濾料上附著的污泥受到的摩擦力也就隨著反沖洗強度的增大而減小。
在實際生產中,我們之所以提出反沖洗強度的概念是用來控制濾層的膨脹度的。膨脹度控制適當,即濾料顆粒間的孔隙大小適當,則附著在濾料顆粒上的污泥受到的剪力和摩擦力的合力能達到最大值。根據生產實踐,國外學者較多認為最佳膨脹度20-30%一般較為妥當。
不同的水廠,濾池的結構有所不同,沖洗時因水頭損失不同而導致的沖洗強度和濾層膨脹度的對應關系會有不同。但是濾層的膨脹度應控制在一定的范圍內。對于沖洗單層濾池,是將膨脹度控制在45%,還是借鑒國外經驗將膨脹度控制在20-30%,亦或控制在其他范圍,這要看生產實踐。
2.1 濾料因沖洗強度過大而流失,造成“跑料”在實際生產中,我廠濾池“跑料”現象嚴重,雙層濾池的無煙煤流失嚴重,有的池子已露出下層的石英砂;單層濾池在反沖洗時能在排水槽中取到石英砂。所有濾池的濾料表層高度均比剛鋪裝完畢時低。多數濾池的濾料厚度減少了20cm嚴重的“跑料”造成了濾料厚度的減小,肯定會對過濾效果造成影響。
2.2 擾動承托層,使其移位甚至坍塌濾池的承托層采用礫石,按粒徑由大到小順序由下而上依次鋪設,最大的礫石鋪在最底層。承托層起著防止濾料流失和均布反沖洗水的作用。由承托層的結構可知,礫石間的孔隙由下而上依次減小。若反沖洗強度過大,則會擾動承托層,使其產生橫向或縱向的位移,即同層的礫石水平移動使局部孔隙增大或上層較小的礫石向下移動,嚴重者甚至在局部坍塌,嚴重影響布水的均勻性,造成反沖洗時形成射流或“沸騰”現象。同時,石英砂會在過濾時流失,造成“漏料”現象,減少濾層的厚度。
2.3對配水系統造成破壞濾池多采用大阻力配水系統,所謂大阻力配水系統,簡單的說,就是控制配水支管的開孔比,提高孔口的阻力,最大限度地提高布水的均勻性。一味提高反沖洗強度,會使配水支管有爆管的可能。而且,擾動承托層會形成“漏料”,石英砂和較小的礫石會進入配水支管,堵塞支管,降低布水的均勻性,使局部反沖洗強度更大,更嚴重擾動承托層,如此形成惡性循環。
2.4 由于反沖洗效果不好,池中沉積大量的泥球反沖洗結束后我們挖開濾料發現,剛沖洗完的礫石表面上附著一層泥膜,礫石間有泥球。濾池的再生能力差,必然導致過濾周期縮短,一是影響安全生產,二是提高反沖洗用水量,增加生產成本。
通過對濾池反沖洗機理的分析,可以發現,反沖洗效果與濾層的膨脹度有關,只有將膨脹度控制在最佳范圍才能最大限度地提高反沖洗效果,而沖洗強度則是反應膨脹度的一個指標。因此,“沖洗強度越大,反沖洗效果越好”的觀點是片面的,國內外的生產實踐都證明了這一點。
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