采用V型濾池進行直接過濾研究
摘要：通過對常規過濾和直接過濾的濾后水質、濾池運行情況的監測，探討了采用V型濾池進行直接過濾的可行性。
關鍵詞：低溫低濁水； V型濾池； 直接過濾
北方地區的冬季氣溫較低，這給常規水處理工藝的運行帶來了不便，如平流沉淀池的排泥、破冰問題等。因此，筆者進行了V型濾池的直接過濾研究。
1 工藝流程
工藝流程見圖1。
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| 圖1 工藝流程 |
水廠的原水取自水庫底層，在試驗過程中其濁度為0．7～1．1 NTU，水溫為3～4．9 oC，屬典型的低溫低濁水。凈水工藝分為兩線，每線各有兩組構筑物(通過配水井配水)。V型濾池的有效過濾面積為l12 m ，設計濾速為10．3 m／h，濾層厚度為1．1 m，有效粒徑為0．95 mm。
2 試驗方法
2001年11月12日-2002年3月6日，I線采用直接過濾即超越運行，Ⅱ線采用常規過濾的運行方式。試驗通過改變加藥量，對濾前、濾后水水質和濾池的運行狀態進行監測。試驗藥劑為聚合氯化鋁和聚合鋁鐵，濁度采用美國HACH公司的便攜式濁度儀測定，TOC采用總有機碳分析儀測定。
3 結果與討論
3．1 加藥量對濾前水濁度的影響
對于直接過濾而言，原水從加藥點到濾池僅經過短短8 min的微絮凝過程(所加混凝劑只是改變了水中膠體顆粒的表面性質)，因此濾前水濁度反而高于原水濁度；常規過濾由于經歷了加藥混合、反應沉淀的過程，膠體顆粒與混凝劑反應充分而形成了較大礬花，在流經平流沉淀池時大部分被去除 (加藥量越大則去除效果越顯著)，故濾前水濁度較原水濁度有較大幅度下降。
3．2 藥劑及其投量對濾后水質的影響
常規過濾與直接過濾相比，在加藥量較低時 (<3 mg／L)濾后水濁度較接近，當加藥量>3 mg／L 時常規過濾的濾后水濁度較直接過濾的低。試驗也發現，混凝劑種類對出水水質有影響：投加聚合鋁鐵時的出水濁度較投加聚合氯化鋁的略高，但出水中溶解性鋁含量較低。
采用直接過濾的運行方式會降低對TOC的去除率(較常規過濾)。這是因為水中有機物以膠體和溶解性兩種形式存在，且一般帶有較高的表面電荷，其中膠體有機物可通過混凝劑的壓縮雙電層、電性中和作用來改變表面電荷的性質而由濾池截留，而溶解性有機物則必須經過混凝、沉淀才能去除。由于直接過濾沒有經過反應、沉淀過程，因此不能有效去除溶解性有機物，故對TOC的去除率較常規過濾的低。試驗中，直接過濾對TOC的去除率較常規過濾的低約7％(最大值)。采用直接過濾時濾后水出現了后絮凝現象：清水池表面及側壁有一層黃色藥沫，出廠水濁度高于濾后水。有資料表明：為了避免出現后絮凝則絮凝時間不宜低于3．5 min；為了防止濁度泄漏和水頭損失增長過快則絮凝時間不宜低于10 min；在水溫< 3．3 oC時，只有絮凝時間>10 min才能防止形成后絮凝體。在筆者的直接過濾試驗中，原水溫度偏低，而藥劑與膠體顆粒的接觸時間又僅為8 min，因而也就不可避免地出現了后絮凝現象。
3．3 投藥量對濾池運行的影響
投藥量對濾池運行的影響見表1。
| 表1 過濾周期對照表 |
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由表1可知，常規過濾的加藥量越大則濾池的過濾周期就越長，濾料堵塞值的增長趨勢就越緩慢；直接過濾的加藥量越大則濾池的運行周期反而越短，濾料的堵塞值變化得越快，因而不能發揮均質濾料的深層截污能力。
對于常規過濾，由于原水先經過加藥混合、反應、沉淀再由濾池過濾(到達濾池需3 h左右)有一定的緩沖，因而對原水的水質、水量變化有較強的適應能力；而對于直接過濾，原水經加藥混合后便直接進入濾池，因此抗水力沖擊能力較差。在監測過程中，以直接過濾方式運行的濾池就出現了一次由水力波動造成的濁度泄漏事故：原水流量在6 h內的變化幅度為14％ ～50％ ，濾池的過濾周期縮短到7 ～ 8 h，臨近反沖洗時濾后水濁度高達0．8 NTU，這是由于過快的濾速變化造成了已吸附在濾料表面顆粒的脫落而惡化了水質。在這個過程中以常規方式運行的濾池的過濾周期雖然也有所縮短，但沒有出現水質惡化事故。
3．4 過濾過程中的濁度變化
當原水的水質、水量比較穩定時，在濾池的整個運行過程中，均沒有出現泄漏，可見V型濾池具有很強的截污能力，不易發生穿透現象。
4 結語
① 直接過濾時的濾前水濁度較常規過濾的高，因此要求懸浮固體在濾層中盡量穿透深一點，以充分利用V型濾池的深層截污能力。為保證出水水質，在水溫過低的情況下應使絮凝時間>10 min，并盡量避免水力波動對濾池造成的沖擊。
② V型濾池在直接過濾時，采用聚合鋁鐵作混凝劑可以減少濾后水中溶解性鋁的含量。
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