連續流砂濾池工藝介紹

連續流砂濾池工藝介紹

1、連續流砂濾池基本原理

連續流砂濾池是一種連續過濾的砂濾設備，即不需要將砂濾器停止運行就可以清洗砂床。過濾自下而上進行（水向上流經砂床，而砂子慢慢向下移動）。

在過濾過程中臟砂在一個清洗容器中清洗，臟物隨清洗水一起排出。

水路

污水通過進水管（1）進入過濾器，通過中心進水管（2）和分配器進入濾床（4）。在上流過程中，水體被砂濾層凈化，并經頂部溢流堰（5）排出。

砂路

當水流上升的同時，過濾砂層連續向下運動，臟砂（6）在底部經過氣提，從中心管提升至頂部，在這期間濾砂被清洗后再生釋放于頂部砂層（7）。

氣路

砂的循環依靠氣提的作用，驅使臟砂和水沿著中心上升管（8）上流。強勁的沖洗使雜質從砂粒中分離出來。在管道頂端空氣被釋放出來，臟水也排放出來（9），而砂粒沉降在清洗器中。通過氣提作用轉移的濾砂量取決于氣提作用空氣量的多少。

氣流將臟砂從砂濾器底部運送到砂子清洗槽。氣流通過在一個長的管道底部充入空氣而形成。低密度的砂子/水/空氣和周圍介質共同導致了該混合物的上升，這是由物理泵原理形成的。

氣流在一條垂直的保護管（中心管）中。氣流完全浸入到水中，氣流的吸入端緊接著濾器底部，而排出端止于清洗器（濾器上端）。壓縮空氣通過供應管道進入氣流室和分配室。氣流室中的水將被壓縮空氣所代替，從而產生了平均密度小于周圍水的空氣與水的混合物。周圍水的靜壓力因此強迫氣流室中的水向上流動，氣流室吸入端產生的吸力足以將氣流室的砂和氣水混合物提升到上部的砂子清洗器。

當砂子離開氣流室排出時，就通過清洗室降落。更小、比重更輕的懸浮固體將被反方向的清洗水清洗掉。

干凈的砂子落回到砂床頂端，重新進行過濾過程。臟的清洗水流通過清洗水管道排出，空氣擴散到大氣中。         

                                    圖4-2    連續流砂濾池示意圖

清洗

清洗裝置是砂濾池的關鍵部件，具有獨特的水力特性的清洗槽（10）環繞于中心上流氣提管路。砂粒進入清洗槽，由少量流經清洗器端口的干凈的濾后水進行最后的清洗。濾砂沖洗水在濾液（11）與清洗水（9）的液位差作用下被排放出反應器（濾液液面與濾液溢流堰相平，而清洗水液面與清洗水排出管道的頂端相平）。

砂粒清洗器由許多環繞中心保護管的環組成，從而形成“迷宮”的形狀。

清洗槽的內外部分集中在支撐支架上，這些支撐支架支持著整個砂粒清洗器。當砂粒通過清洗槽向下運動時，砂粒被反向進入清洗槽的水清洗。清洗水流通過濾池中的濾液與清洗水容器中的液位差形成。液位差迫使一小部分濾液在砂粒清洗器中向上運動。

濾液與清洗水的液位差可通過調節清洗水出水口的高度來實現。液位差越大，清洗水流就越大。

除了清洗水與濾液的液位差外，清洗水流也受砂循環速率的影響。砂循環速率越高，清洗槽中的濾砂量越多，對水的阻滯作用更大，清洗水流就越少。

在實際運行中需要保持較小的清洗水流，可以通過調節液位差和砂循環速率來實現。

2、連續流砂濾池特點

在理解了以上介紹的連續流砂濾池運行原理，就很容易理解連續流砂濾池工藝具有很多鮮明的特點：

1）占地面積小，處理規模大

于連續流砂濾池模塊化設計，結構緊湊，立式結構，表面負荷（上升流速）大，相對于傳統需要反沖洗的砂濾，無附屬裝置和建構筑物，因此占地面積極小。

采用鋼筋混凝土布置，一個池體內可放8套，就達到上萬方的日處理水量。

2）抗沖擊能力強，出水效果穩定

相對于傳統反沖洗式砂濾在反沖洗前（污物積累堵塞）和反沖洗后（砂層疏松），由于濾砂連續不斷地迅速得以循環自凈，連續流砂濾池可以接受更高的進水懸浮物濃度，而且可以得到更穩定的出水效果。

3）無需反沖洗，操作控制簡單

傳統砂濾每天需要反沖洗，消耗大量的人力，而且控制繁瑣。連續流砂濾池系統可以連續自清洗，無需停機，適應變動工藝條件的能力強。無需專人操作和控制。

4）內部提砂，能耗小

連續流砂濾池采用內部提砂，清洗臟水位低于濾后清水液位，因此相對于外部提砂，這種內部提砂的方式充分利用水力高層造成的浮力，整個能耗非常小。

5）池體結構多樣化，工程投資低

內部提砂，結構簡潔，使得在小規模單體數量少的時候可以選擇鋼罐的設計，而在大規模單體數量多的情況下，也可以選擇鋼筋混凝土池體結構，充分利用共壁的設計節省配套投資。

6）選材精良，使用壽命長

采用先進精確的塑料加工手段和新材料，連續流砂濾池內部構件制作精度高，尺寸公差小，材料性能優異，耐磨、不硬脆、抗老化，經久耐用。從而能設計出的砂濾產品的結構更復雜、更精致，功能更強大。

7）維修保養少，適用性強

由于整個砂濾系統沒有運轉部件，使得維修保養的要求很少，適用性很強。正常情況下，連續運行，無需停機檢修和反沖洗。

而濾布濾池和反洗式過濾系統，倚賴于大量的電磁閥門頻繁地轉換運行狀態，長久運行非常容易損壞。

8）工藝流程簡單可靠

由于連續砂濾洗砂頻率快（4~6小時），相對于傳統反洗式砂濾，是一個全新的概念，可以在高污泥負荷，100mg/L進水濃度下正常工作，同時依靠其微絮凝過濾工藝，可以直接接在二次沉淀池后，實現除SS，除磷和反硝化脫氮三位一體的綜合處理效果。

9）濾料堅固耐用，使用壽命長

相比較濾布和纖維，在水體中，石英砂是經過大自然千萬年淘洗出來，經久耐用，從而大大節省了未來運行中更換的成本和時間。

10）分體式E/P控制，維護靈活簡便，節省配套投資

連續流砂濾池采用分散式E/P控制柜，為每組砂濾單獨配備E/P控制柜，每組之間的控制相互不干擾，可以獨立檢修，靈活方便。

同時，分體式的E/P控制柜可以就近安裝在每組砂濾鄰邊，充分減少管路的長度和投資。

3、微生物的拓殖和生物砂濾

利用水體中豐富的污染物作為食物，微生物可以在濾砂的表面生長和拓殖，形成生物膜，在去除固性懸浮物的同時，將廢水中的BOD、氨氮、硝基氮等污染物轉化去除，從而更進一步凈化水質。

因為氣提管連續不斷的將濾砂從底部運送到砂清洗器，砂床處于一種連續而緩慢的向下運動狀態。氣提管中的紊流狀態使得濾砂表面上附著的污染物和老化的生物體洗脫下來，并隨清洗水流出過濾器。由于微生物具有附壁生長的特性，因此大部分微生物經過濾砂沖洗后，仍然附著在濾砂表面，隨著濾砂返回砂床，繼續與水中的污染物反應。而排放出的濾砂清洗水可回流至先前的工藝單元。

對于一般固定床過濾器，由于“生物膜”的存在，引起清洗和反沖的頻率加大，而連續流砂濾池連續地清洗濾料（4~6小時一個周期），從而避免了在這些特殊功能運行下，頻繁反沖洗的巨大工作量和差錯可能。

同時，連續流砂濾池采用小粒徑的均質濾料，大比表面積即使在薄壁生物膜（結合致密不易被氣水沖掉）情況下，也能集聚高的生物量，從而獲得較高的容積負荷。

圖4-3    連續流砂濾池菌落圖

4、主體結構及操作過程介紹

（1）反沖洗

無論濾池采用哪種運行模式，濾池均需反沖洗，將截留和生成的固體排出。反沖洗流程通常需要三個階段：①氣洗；②氣水聯合反洗；③水洗或漂洗。

濾池的反沖洗模擬人的搓手模式，大量強有力的空氣使濾料相互搓擦，使截留的SS全部清洗出池，清洗率達到100％，沖洗用水僅為總量2％～4％。

（2）濾料

濾池采用石英砂作為掛膜介質，2～3毫米介質的比表面積較大。1.83m深介質的濾床足以避免竄流或穿透現象, 即使前段處理工藝發生污泥膨脹或異常情況也不會使濾床發生水力穿透。介質有極好的懸浮物截留功效，在反沖洗周期區間，每m2過濾面積能保證截留 ≥7.3kg的固體懸浮物。固體物負荷高的特性大大延長了濾池過濾周期，減少了反沖洗次數，并能輕松應對峰值流量或處理廠污泥膨脹等異常情況。懸浮物不斷的被截留會增加水頭損失，因此需要反沖洗來去除截留的固體物。由于固體物負荷高、床體深，因此需要高強度的反沖洗。反沖洗污水一般返回到前段生物處理單元。由于濾床固體物高負荷的截留性能，反沖洗用水不超過處理廠水量的4% ，通常 <2%。

（3）功能組件

濾池結構簡單實用，集多種污染物去除功能于一個處理單元，包括對懸浮物、TP均有相當好的去除效果。現有的運行經驗表明，在無需化學加藥除磷的情況下，可以滿足出水水質BOD<5mg/L，SS<5mg/L，TP<1mg/L。在進行化學除磷的情況下，出水TP<0.3mg/L。

去除SS：每毫克 SS 中含 BOD5 0.4～0.5毫克，因此去除出水中固體懸浮物的同時，也降低了出水中的BOD5。另外，出水中固體懸浮物含有氮、磷及其他重金屬物質，去除固體懸浮物通常能降低1mg/l以上的上述雜質，配合適當的化學處理，能使出水總磷穩定降至0.3mg/l以下。

這種直接過濾技術用于污水深度處理一般是指在二沉池后投加混凝劑，經機械混合后直接進入濾池，不僅可以進一步降低CODcr和BOD5，而且可以穩定保證SS、TP達標，不僅可簡化污水廠處理流程，降低投資費用，減少運行費用，而且還可延長過濾周期，提高產水量及出水水質。