关于滤池气冲不均匀现象的浅释

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摘要：本文主要分析滤池在运行的过程中，出现气冲不均匀现象的原因及其危害，并针对各种成因提出相应的解决方案。

关键词：滤池 气体反冲洗 滤砂 板结

中图分类号：O659文献标识码： A 文章编号：

上世纪八九十年代，经济社会快速发展，随着城市的扩张，各地用水量不断增大，不同规模的自来水厂也应运而生。但由于当时在设计中没有考虑周全，在施工过程中没有按图施工等多种原因，导致水厂在运行过程中出现各种问题。其中，滤池由于气冲不均匀导致滤砂出现板结的问题较为突出，严重影响出厂水水质，故及时发现并解决此问题显得尤为重要。

一、水厂滤池的过滤原理

原水经过絮凝后，水中的胶体杂质会形成大的絮体颗粒，经沉淀后大部分被去除，而余下的微细悬浮颗粒则通过过滤单元被截留在滤池当中。这种截留原理是由于悬浮颗粒与滤料之间以及颗粒与颗粒之间的吸附（粘附）作用，在过滤的过程中，滤层空隙中的水流一般处于层流状态，被水挟带的悬浮颗粒将沿着水流流线运动，当水中的悬浮颗粒运动到滤料表面附近时，将受到范德华引力和静电场斥力，以及某些特殊的化学吸附力的作用。在这些力的共同作用下，悬浮颗粒将被粘附在滤料表面上或者粘附在以前粘附在滤料表面的颗粒上，从而将悬浮颗粒去除。粘附在滤料表面上的絮体颗粒，不但具有化学吸附力，同时也具有吸附架桥作用。因此，粘附作用是一种物理化学作用，它主要取决于滤料和水中悬浮颗粒的表面物理化学性质[1]。所以，过滤效果主要取决于颗粒表面的性质。

二、水厂滤池反冲洗常用的工艺流程

滤池在运行一段时间后，滤料表层就会截留一些颗粒杂质，不但影响滤料的物理化学吸附作用，同时增大滤池的水头损失，为了保证过滤效果和水厂的正常运行，需要对滤池进行反冲洗。常用的反冲洗工艺流程有：（1）气冲水冲(2)气水混冲水冲 (3)气冲气水混冲水冲

其中，气冲就是利用鼓风机使空气在滤料底层高速喷出，使滤料间发生摩擦碰撞，促使附着滤料上的絮体颗粒脱落，初步达到滤料和杂质分离的目的。水冲就是利用水流剪力，可以进一步冲刷附在滤料上的絮体颗粒，同时带走之前因气冲而漂浮和脱落的颗粒物，使滤料层恢复截污能力。可见气冲是滤池反冲洗的准备阶段，为后续水冲创造良好的条件。

三、滤池气冲不均匀的危害

滤料产生板结

滤池在过滤的过程中，滤层会截留水体中的微小杂质颗粒和部分菌体。为了有效地去除滤层中的截留杂质，持续过滤一定周期后就要求进行反冲洗，如果反洗的空气在滤料中分布不均匀或者气冲量不够，局部甚至没有气冲效果，就会导致滤料膨胀率达不到设计要求。由于反冲洗空气搓动量小，滤料间的摩擦力不足，导致滤层截留的杂质没有脱离滤料，在水冲的时候就不能有效去除，颗粒杂质就会重重包裹滤料，形成小泥球，当反冲洗结束滤层重新进行级配时，泥球就会附在滤料表层，有小部分甚至进入下层滤料，随着泥球的长大和不断向深处移动，滤料就会被泥球包裹形成较大的泥块，在投入下一个正常的过滤周期时，局部负荷会增大，杂质会从表面沉入内部，经过一段时间这种恶性循环后，滤料中就会形成一层胶状杂质，而且会逐渐包裹滤料，形成块状物。这就是滤料的板结过程。

影响滤后水质

滤料表层形成板结状后，在没有得到及时处理时，板结的滤料就会开裂，待滤水就会穿透滤料直接到清水池，对水中的微小杂质及菌体没有截留效果，严重影响滤后水水质。

四、导致气冲不均匀的原因

（一）直接原因

根据水厂运行的实际情况，导致滤池气冲不均匀直接原因一般有两个：1、气冲总管积水；2、配气系统堵塞（滤头或配气管孔堵塞）。

由于水厂气冲的气源一般采用鼓风机，鼓风机是通过吸取空气再鼓吹到滤池，在空气中含有一定量的水份，在鼓风机内外压力变化的过程中水份会由气态凝结成液态并下沉，最后聚在气冲的总管中。因为在气冲主管凹处有积水时，即使风机鼓风量再大也不能把水全部带走，所以，当积聚到一定量后，气冲主管的载面积就会减少，通过的气量会受到影响，导致最后滤池中的出气量达不到设计要求，在滤池滤料局部受阻压力稍大的地方出气量就会减少，恶性循环后就会出现滤料板结现象。气冲主管积水除了正常情况下由鼓风机吸入空气产生外，还有从滤池中倒流进主管产生积水所致，通常在设计的时候会避免这种情况发生，但由于施工质量等原因还是会导致该问题的发生，下面会讨论。

2、配气系统堵塞，这种情况通常是个别滤池才会出现，需要挖开滤料对滤头或配气管孔进行疏通。所以区别气冲不均匀的直接原因可以从滤池出现问题的个数来判定。若一组滤池都有气冲不均匀的情况出现，就是因为该组滤池气冲主管有积水，若只是个别滤池出现气冲不均匀的情况，则是因为该滤池的配气系统堵塞。

当然，气冲不均匀还有鼓风机和阀门等设备的原因，这关系到平时的设备管理，在这里就不作讨论。

（二）间接原因

1、没有按图施工

对于气冲管的设计，要求在管廊里的气冲主管安装高度比排水槽更高，避免在反冲洗的过程中由于阀门的延时关闭或者阀门故障导致水倒流进气冲主管[2]。但在早期的施工中，施工单位为了方便可能会不按图施工，导致气冲主管没有按照设计高度来安装。这也是主管进水的主要原因之一。

附图1：气冲主管设计高度 附图2：气冲主管实际安装高度

设计考虑不周

即使设备正常运行，严格按图施工，但正常使用还是会导致气冲主管出现积水的情况（鼓风机带入水气），所以在设计阶段应该就要考虑排水的问题，但实际情常常被忽略，最后导致问题的发生。

五、解决办法

1、增设排水阀门

针对由于气冲主管积水的问题，只要在气冲主管的最低点应该增设一个排水阀门，在发现滤池气冲不均匀的时候就可以打开阀门，查核是否是主管积水的问题。即使由于阀门的问题经常进水到气冲主管，只要在反冲洗前排空积水，也能解决反冲洗不均匀的问题。

2、改造气冲管

若发现现况气冲主管的安装高度没有符合设计要求的，或者个别支管没有按图施工导致滤池水倒流的，可以在气冲主管上升段加装弯头，避免滤池水倒流进气冲主管的凹处，造成主管积水。

附图3：气冲主管新增弯头

六、结语

滤池作为水厂运行过程中最重要的构筑物，在保证水质方面起到关键作用，而滤池的过滤和反冲洗两个过程都是密不可分，相互影响，保证良好的反冲洗效果是滤池过滤的重要保障。目前滤池由于反冲洗不理想，导致滤料板结的现象时有发生，严重影响出厂水水质，针对实际情况，正确找出气冲不均匀的原因并及时采取解决措施，是保障出厂水水质的重要手段。

参考文献

[1] 百度文库过滤工艺的理论与应用

[2] 滤池气水冲洗设计规程编号为CECS 50：93