1、纖維束濾料在給水濾池中的消費(fèi)試驗(yàn)摘要：重力式纖維束濾池與均粒濾池四年多比照性平行消費(fèi)試驗(yàn)證明，纖維束濾池效果理想，效益顯著，為老廠濾池的挖潛改造和新廠濾池的經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)，提供了可推廣和借鑒的經(jīng)歷。關(guān)鍵詞：纖維束濾料給水濾池均粒濾料比照性平行消費(fèi)試驗(yàn)0引言自1804年英國(guó)首次記載了慢濾池和1870年在美國(guó)現(xiàn)出了第一座普通快濾池后，過(guò)濾技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅速開(kāi)展廣泛應(yīng)用。而粒狀濾料作為水處理中過(guò)濾介質(zhì)的核心，一百多年來(lái)一直在水處理中發(fā)揮著重要作用。濾料的作用在于具有吸附懸浮物的外表積。粒狀濾料的粒徑都是級(jí)，比外表積小，其吸附懸浮顆粒濁質(zhì)和膠體雜質(zhì)的性能弱，再進(jìn)下進(jìn)步濾后水質(zhì)比擬難。濾料層的孔隙度是

2、表征其儲(chǔ)存所截留懸浮固體才能的。目前濾池常用的石英砂濾料的孔隙度為0.43，無(wú)煙煤為0.5。因受粒狀濾料形狀的限制也有困難。纖維球的比外表積及隙度度比擬大，脫離了傳統(tǒng)粒狀濾料的束縛，為改變天然濾料的形狀和特性邁出了第一步。但由于它有一個(gè)密實(shí)的纖維球心，故其仍屬于粒狀濾料的范圍。1996年二水廠進(jìn)展改選，我們將4個(gè)普通快濾池反洗方式改為氣水沖洗，3個(gè)濾池的過(guò)濾介質(zhì)由普通海砂改為均粒濾料，其余1個(gè)濾池改為丙綸纖維束濾料，將兩種濾料作比照性平行消費(fèi)試驗(yàn)。現(xiàn)將試驗(yàn)情況介紹如下：1普通快濾池改造概況普通快濾池兩組4格，單池面積92。濾池深度4.2，濾池與清水池最高水位高差2.6，濾池最高水面與水力循環(huán)(

3、加斜管)澄清池水面落差3.4。96年改造，在原濾池主體構(gòu)造、水沖洗管道系統(tǒng)和清水系統(tǒng)不變的根底上，改良濾層，增加氣洗系統(tǒng)。普通海砂濾料改為均粒濾料。d=0.8=1.0,k80=1.3,濾層厚度1.0。承托層厚度450。1.1設(shè)計(jì)參數(shù)濾池改造設(shè)計(jì)參數(shù)：濾速10/h，單池產(chǎn)水才能21603/d，過(guò)濾周期24-48h，濾前濁度小于10度。氣洗強(qiáng)度15-20l/(s.2)，氣洗時(shí)間3-5in。水沖強(qiáng)度10-151(s.2)，水洗時(shí)間5-7in。4池處理水量84603。1.2風(fēng)路系統(tǒng)貼靠原有大阻力穿孔管配水系統(tǒng)上部，設(shè)豐型管路穿孔配氣系統(tǒng)。主管DN150，氣流速10-15/s；支管DN25，孔口氣流速2

4、0-30/s。設(shè)R223F-14.3/49型羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)，一用一備。單臺(tái)供氣量14.33/in，氣壓49kpa，配套電機(jī)22k。2策略式纖維束濾池重力式纖維束濾池利用普通快濾池改造而成。利用普通快濾池濾床空間，把束狀纖維懸掛在上下兩塊孔板中間。底部孔固定，上部孔板有機(jī)械調(diào)節(jié)裝置。過(guò)濾時(shí)，利用濾池中的水位由上而下的重力使濾層壓縮，纖維束濾料處于密實(shí)狀態(tài)，進(jìn)步了濾層截留雜質(zhì)的效能，保證了濾后水質(zhì)。沖洗時(shí)，氣水由下而上地沖擊擾動(dòng)，使束狀濾料處于懸浮松狀態(tài)，濾層中的吸附截留物得到洗脫。從而實(shí)現(xiàn)了束狀纖維濾料無(wú)序裝填過(guò)濾和有序裝填反洗的最正確狀態(tài)。機(jī)械調(diào)節(jié)裝置可根據(jù)出水水質(zhì)和濾速的要求，迅速調(diào)節(jié)束狀濾料

5、的堆積密度。2.1聚丙烯纖維丙綸纖維絲的學(xué)名為聚丙烯，化學(xué)構(gòu)造式為：它是不帶任何功能基團(tuán)的高分子纖維材料。丙綸纖維絲的直徑為u級(jí)，其外表積遠(yuǎn)比粒料大，易于吸附水中懸浮濁質(zhì)和膠體雜質(zhì)。其吸附能弱，纖維外表吸附水中懸浮濁質(zhì)和膠體雜質(zhì)。其吸附能弱，纖維外表吸附截留的泥渣等可用氣水洗脫掉。聚丙烯纖維的消費(fèi)原料是聚丙烯樹(shù)脂，聚丙烯樹(shù)脂屬于高分子聚合物。聚丙烯纖維消費(fèi)過(guò)程是高分子物理變化過(guò)程，其化學(xué)成份不發(fā)生變化。經(jīng)中國(guó)預(yù)防醫(yī)學(xué)科學(xué)院環(huán)境衛(wèi)生監(jiān)測(cè)所對(duì)聚丙烯樹(shù)脂進(jìn)展急性經(jīng)口毒性試驗(yàn)、蓄積性毒性試驗(yàn)、Aes試驗(yàn)、HL細(xì)胞染色體畸變?cè)囼?yàn)和有害物含量檢測(cè)，結(jié)果為無(wú)毒、無(wú)明顯蓄積性、無(wú)致突變性，符合我國(guó)有關(guān)食品衛(wèi)生

6、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。聚丙烯纖維絲性能質(zhì)地輕、強(qiáng)度高、彈性好、耐磨損、耐腐蝕、不吸水。做為濾水材料：具有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，濾水過(guò)程中無(wú)有害成分溶出；反冼氣水高強(qiáng)度的摩擦、碰撞、剪切力不會(huì)發(fā)生破損和流失跑料；多年浸泡在水中耐久不腐。2.2氣水沖洗系統(tǒng)為充分利用原普通快濾池的過(guò)濾空間，保證一定的過(guò)濾深度，纖維束濾池氣路系統(tǒng)不另設(shè)豐型配氣管路，在池內(nèi)原DN400的大阻力配水干管上開(kāi)孔，直接與進(jìn)池的DN150配氣干管焊接，使配氣管路系統(tǒng)與配水管路系統(tǒng)合二之一，既能氣水單洗，又能氣水混洗。2.3參數(shù)孔板選用厚度20鋼板，開(kāi)孔率10%，孔徑10。根據(jù)濾池內(nèi)配水干管與排水槽下緣空間深度，丙綸纖維束凈長(zhǎng)度取1.35。丙

7、綸絲重量與濾池內(nèi)纖維束濾料體積比為160kg/3。氣水沖洗強(qiáng)度和沖洗歷時(shí)，同改為均粒濾料的普通快濾池。2.4安裝鋼板切割分塊鉆孔后，底層孔板緊貼池底配水干管上面，程度焊接為一整塊，程度誤差小于5。孔板與池底、池壁固定牢靠，以防沖洗時(shí)松動(dòng)上福孔板與四周池壁縫隙，擠壓木條后用水泥砂漿抹嚴(yán)。上層孔板預(yù)留人孔。吊入池內(nèi)焊接成一整塊后，吊起暫作固定，由人孔進(jìn)入，按序懸掛束狀纖維濾料，完畢封閉人孔。最后在池上安裝機(jī)械調(diào)節(jié)裝置，用以調(diào)節(jié)上層孔板。3效果分析3.1水質(zhì)經(jīng)分別試驗(yàn)，纖維束濾池上部設(shè)機(jī)械調(diào)整裝置和孔板，不設(shè)機(jī)械調(diào)整裝置只設(shè)孔板，不設(shè)調(diào)整裝置和孔板，三種型式的濾后水質(zhì)沒(méi)有明顯區(qū)別。3.1.1渾濁度1

8、996年1999年，濾前水、均粒濾池和纖維束濾池濾后水濁度指標(biāo)的檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，冬季13月和11月、12月5個(gè)月冰封期間，水庫(kù)存原水濁度7-9度，經(jīng)過(guò)澄清池自然沉淀，濁度降至57度，均粒濾池的去濁率為3653%，纖維束濾池的去濁率為6878%，纖維束濾料比均粒濾料的去濁率高4754%。投絮凝劑期間，均粒濾池的去濁率為6675%，纖維束濾池的去濁率為7887%，纖維束濾料比擬粒濾料的去濁率高4752%。見(jiàn)表1：9699年濾池除濁比照性平行消費(fèi)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表。濁度儀為無(wú)錫市光明濁度儀廠產(chǎn)STE-A12型濁度儀，濁度標(biāo)準(zhǔn)液為硅藻土配制9699年濾池除濁比照性平行消費(fèi)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表表1月份濾前水(水)均料濾后水(度

9、)均料除濁率(%)纖料濾后水(度)纖料除濁率(%)纖料比均料進(jìn)步率(%)13.21.7470.8755323.01.6470.8735033.12.0361.0685049.03.1661.6824858.22.1751.1874868.72.9671.4845277.13.0581.6784788.62.4721.2865097.42.1721.18548106.92.6621.38250116.13.2531.77247125.42.6521.27854累計(jì)平均6.732.44641.2382503.1.2水質(zhì)其它指標(biāo)由于纖維束濾料除濁率高于均粒濾料，經(jīng)對(duì)纖維束濾池的濾后水作常規(guī)化驗(yàn)，氨氮

10、、亞硝酸鹽氮含量比均粒濾料低2025%，鐵、錳低2030%。耗氧量和微生物等指標(biāo)，也均有降低。見(jiàn)表2：濾池水質(zhì)常規(guī)檢測(cè)數(shù)據(jù)。濾池水質(zhì)常規(guī)檢測(cè)數(shù)據(jù)表日期濾池濁度(度)PH值氨氮(g/l)亞硝酸鹽氮(g/l)耗氧量(g/l)總硬度(g/l)鐵(g/l)錳(g/l)細(xì)菌總數(shù)(個(gè)/l)大腸菌群(個(gè)/1)2000年4月3日均粒2.66.50.890.131.64640.150.06213纖維1.46.50.700.101.44500.130.041532000年5月8日均粒3.06.40.560.091.60560.180.05103纖維1.56.40.420.071.28480.150.0463200

11、0年6月5日均粒2.96.30.380.101.76450.210.0773纖維1.56.30.310.851.52380.170.05232000年7月3日均粒2.46.40.280.121.84520.160.06113纖維1.16.40.210.101.60460.130.04633.2濾速、過(guò)濾周期、濾水量、水頭損失在一樣工況下，纖維濾料和均粒濾料濾池歷經(jīng)4年雨季高濁期和冬季低溫低濁期的消費(fèi)運(yùn)行，纖維束濾池的濾速、過(guò)濾周期、濾水量和水頭損失等運(yùn)行參數(shù)，均優(yōu)于均粒濾料濾池。詳見(jiàn)表3：濾池運(yùn)行參數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)。濾池運(yùn)行參數(shù)測(cè)定數(shù)據(jù)表3均粒濾池纖維濾池纖維與均粒比擬率(%)濾前平均濁度(度)6.

12、76.7濾后平均濁度(度)2.41.2降低50%平均濾速(/h)8.511.5進(jìn)步35%過(guò)濾周期(h)2632延長(zhǎng)123%周期產(chǎn)水量(3/2)221368進(jìn)步67%初始水頭(H2)0.90.6降低33%期終水頭(H2)2.01.6降低20%單池水洗歷時(shí)(in)58增加60%單池水洗耗量(3/次)33.854增加60%均時(shí)濾水量(3/2)8.311.3進(jìn)步36%單池氣洗歷時(shí)(in)35進(jìn)步67%單池氣洗耗量(3/次)28.447.3增長(zhǎng)67沖洗耗水率(%)1.431.43相等3.3過(guò)濾性能過(guò)濾性能指數(shù)(S)是綜合評(píng)價(jià)濾池過(guò)濾性能的指標(biāo)。S=(-)VT/H式中：-過(guò)濾周期內(nèi)平均進(jìn)水濁度(g/l);

13、-過(guò)濾周期內(nèi)平均出水濁度(g/l)；V-過(guò)濾周期內(nèi)平均濾速(/h)；T-用水質(zhì)指標(biāo)控制的過(guò)濾周期(h)H-過(guò)濾周期內(nèi)水頭損失增量；H-濾床期終水頭損失()H-濾床初始水頭損失()。經(jīng)計(jì)算，均粒濾料S為664kg/，纖維濾料的S為2024kg/3，纖維濾料池比均粒濾料池高3倍，說(shuō)明纖維束濾料的過(guò)濾性能優(yōu)于均粒濾料。4、效益分析4.1經(jīng)濟(jì)效益4.1.1冬季低溫低濁期間樺甸市地處吉林東南高寒山區(qū)，年平均氣溫3.9，最低氣溫-45。冬季水溫0-2，水庫(kù)原水濁度7-9度，低溫低濁期達(dá)5個(gè)月之久。在此期間，原水經(jīng)澄清池自然沉淀后，濾前濁度57度，均粒濾池去濁率36-53%，不加絮凝劑濾后濁度難以到達(dá)3度以

14、下。纖維濾池去濁率68-78%，不加絮凝劑濾后濁度可達(dá)3度以下。冬季低溫低濁期間，二廠絮凝劑液體聚和鋁投量需要15g/l，液體聚和鋁含運(yùn)費(fèi)單價(jià)1400元/t，每3水費(fèi)用0.021元，5個(gè)月藥劑費(fèi)為4.725萬(wàn)元。加藥泵功率0.75k，動(dòng)力費(fèi)0.34元/(k.h)，5個(gè)月為918元。按三班8小時(shí)，每周5天工作制計(jì)算，含串休三班需要5人，月人均工資按600元計(jì)，5個(gè)月為1.5萬(wàn)元。以上三項(xiàng)費(fèi)用6.3168萬(wàn)元，采用纖維濾料可減少這筆費(fèi)用。4.1.2產(chǎn)量和收入纖維濾池速較均粒濾池進(jìn)步35%，過(guò)濾周期延123%，濾水量增加36%，每年可增加水量192萬(wàn)3。按樺甸城區(qū)目前綜合水價(jià)并剔出35%的產(chǎn)銷(xiāo)差，每

15、年水費(fèi)收入增249.6萬(wàn)元。4.1.3均粒濾料直接費(fèi)濾料按福建晉江購(gòu)貨，濾料銷(xiāo)售費(fèi)、包裝費(fèi)、產(chǎn)地短途運(yùn)費(fèi)、鐵路運(yùn)費(fèi)和水廠短途運(yùn)費(fèi)，每3均粒濾料928.7元，每3卵石1130.3元。濾床承托層厚度0.45，濾料濾層厚度1.0，折算承托層用量0.453/2，濾層用量1.683/2，含濾池出砂和鋪砂人工費(fèi)，普通快濾池更換一次每2濾池直接費(fèi)為1524元。4.1.4纖維濾料直接費(fèi)按只裝底部孔板，上部為無(wú)調(diào)節(jié)裝置與孔板的堆積式纖維濾池計(jì)算，聚丙烯材料費(fèi)、汽車(chē)運(yùn)輸費(fèi)、纖維加工費(fèi)、孔板材料費(fèi)、孔板切割鉆孔費(fèi)、零星購(gòu)件費(fèi)、短途裝運(yùn)和安裝費(fèi)，每2纖維束濾料濾池直接費(fèi)為5419元。4.1.5費(fèi)用比擬聚丙烯纖維濾料使

16、用年限可達(dá)15年，按使用周期10年計(jì)算。10年均粒濾料需要更換3次，每2直接費(fèi)為4572元，比纖維濾料低847元。按二廠目前消費(fèi)規(guī)模計(jì)算，10年纖維濾池冬季減少支出63.168萬(wàn)元。上兩項(xiàng)費(fèi)用比擬，纖維濾池節(jié)節(jié)省資金63.833萬(wàn)元。按水費(fèi)價(jià)格不上調(diào)考慮，10年增加消費(fèi)收入2496萬(wàn)元。此三項(xiàng)費(fèi)用為2182萬(wàn)元，即纖維濾池10年可獲得經(jīng)濟(jì)效益2559萬(wàn)元。4.2社會(huì)效益束狀纖維軟性濾料代替粒狀濾料應(yīng)用于普通濾池，打破了重力式濾池一直用粒狀濾料的傳統(tǒng)觀念，創(chuàng)始了城市給水濾池使用束狀濾料的先例，消費(fèi)試驗(yàn)4年之久，效果顯著，并已獲得了國(guó)家專(zhuān)利權(quán)。纖維束濾料防止了粒狀濾料的粒徑不能進(jìn)下縮小的限制，使濾

17、料的直徑到達(dá)了級(jí)，大大增加了濾料的比外表積，使其到達(dá)了30002/3，增加了水中懸浮固體與濾料的接觸時(shí)機(jī)和濾料的吸附才能，從而進(jìn)步了濾后水質(zhì)，束狀纖維濾料的孔隙度大于0.9，不增加過(guò)濾阻力就能增加截污容量，而且濾速高，過(guò)濾周期長(zhǎng)，為老廠濾池的挖潛改造和新廠濾池的經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)，提供了可推廣和借鑒的經(jīng)歷。纖維濾料使用周期10年以上，防止了海砂濾料經(jīng)常填補(bǔ)和定期更換的費(fèi)事，減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和停水檢修的時(shí)間。5結(jié)語(yǔ)采用氣水沖洗的均粒濾池由于汲取了法國(guó)V型濾池的優(yōu)點(diǎn)，目前已為國(guó)內(nèi)許多水廠所采用。運(yùn)行證明，效果甚佳。但氣水沖洗的纖維束濾池的過(guò)濾指數(shù)尚優(yōu)于均粒濾濾池。如能采用纖束濾池過(guò)濾技術(shù)，可獲得更加顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。江河湖泊水庫(kù)存水低溫低濁的凈化處理目前仍是一個(gè)難題。4年之久的消費(fèi)試驗(yàn)證明，氣水沖洗纖維束濾池對(duì)東北低濁水的處理，不失為一種有效、經(jīng)濟(jì)、可行的方法，值得進(jìn)一步研究和推廣。重力式纖維束濾池由于濾后水質(zhì)好，有利于進(jìn)步人民生活質(zhì)量和工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，有利用于實(shí)現(xiàn)我國(guó)城鎮(zhèn)供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步規(guī)劃