一種水處理優選濾料的方法
2023-04-28 19:42:51 1
專利名稱：一種水處理優選濾料的方法
一種水處理優選濾料的方法技術領域
本發明屬於環境保護的水處理技術領域，尤其涉及一種水處理優選濾料的方法。
技術背景
水處理的過濾環節中，濾料的性能直接影響著濾池的過濾效率和濾後水的水質。 目前，國內水處理過程中濾池濾料的選擇通常依靠經驗，實際操作中容易出現濾池出水達 不到預期目標等現象，由於難以更換濾料，只有通過調整其他運行參數來優化調整，無法滿 足優質出水的需要。新建水廠的濾池鋪設過濾材料或已建水廠需要更換濾料時，所選的濾 料性能是否達到設計要求需要驗證，由於缺乏有效的濾料優選方法和裝置而無法開展定量 實驗。
本發明將顆粒物和濁度聯用於過濾環節的濾料優選。長期以來，濁度一直作為濾 後水質監測的重要參數，它反映了水體的總體清濁程度，包括各種顆粒物和膠體狀成分，當 水質較清澈時或水的濁度很低(如低於O. 1NTU)等情況下，水中的微顆狀成分難以由濁度 值來體現。2007年新版的《生活飲用水衛生標準》增加了微米級的「兩蟲」(隱孢子蟲和賈 第鞭毛蟲)等生物學指標，常規的濁度指標已無法滿足新標準對水質的要求。此外，隨著水 源水的日漸變差，單細胞或多細胞微型動物越來越多地在水廠的某些環節檢測出來，甚至 在出廠水中也有發現，對濾池的過濾性能和過濾參數等評價需要藉助更多的儀器來評價。 顆粒物計數方法通過測定水中的顆粒物數量和粒徑分布，再與濁度結合共同評價濾後水的 水質，可以克服濁度的不確定性，準確表徵濾池的過濾效果和濾後水顆粒物分布規律，其結 果具有無滯後性和準確度高的特點。將濁度與顆粒物計數方法聯合用於過濾環節的濾料 優選，一方面可把握待過濾水的過濾性能，另一方面可實現最佳的濾後水水質，確保水質安 全。發明內容
本發明的目的在於提供一種水處理優選濾池濾料的方法，利用顆粒計數儀和濁度 儀實時監測不同濾料過濾前後的濁度和顆粒物去除規律，根據出水的顆粒數和濁度聯合判 定濾料的性能，解決濾池濾料優選的問題。本發明的濾料優選方法適用於水廠的新建和改 建工程中濾池濾料的選擇，也適用於汙水深度再生領域的過濾料優選。操作方法簡單易行， 結果可靠，具有很強的可操作性。
本發明的水處理優選濾料的方法，為採用水處理優選濾料的裝置對濾料進行優 選，包括水的濾柱過濾、水質的實時監測和濾柱的反衝洗三個步驟。
所述水處理優選濾料的裝置，包括並聯的兩根濾柱、與每根濾柱配套的水質實時 監測器和與每根濾柱配套的濾柱反衝洗器。
所述濾柱底部設有底座，所述濾柱的頂部側壁上由上而下依次設有進水口和溢流 口，所述濾柱的底部側壁上設有總出水口和反衝洗口，所述濾柱內由下而上依次設有濾板、 粗砂承託層和濾料層，設有濾料層的濾柱側壁上自上而下設有多個取樣管，設有濾料層的濾柱側壁的底端設有用於更換濾料的取砂口 ；所述進水口經管道依次與流量計、控制流量 的閥門和總進水口連接；所述總進水口處設有取樣管。本發明的濾柱由有機玻璃、塑料材質 或不鏽鋼材質加工而成，濾柱中的取砂口用於更換濾料。
較佳的，所述總進水口、總出水口和各取樣管處均設有配套的閥門。
所述水質實時監測器包括顆粒計數儀和濁度儀，所述顆粒計數儀和濁度儀均與濾 柱的總進水口、進水口、各取樣管、總出水口、反衝洗口以及溢流口可拆卸式連接。
所述濾柱反衝洗器包括經管道連接的清水桶和反衝洗泵，所述反衝洗泵的另一端 連接一三通管道的第一埠，三通管道的第二埠經管道與一根濾柱的反衝洗口連接，三 通管道的第三埠經管道與另一根濾柱的反衝洗口連接，所述每根濾柱的總出水口均經管 道與清水桶連接。本發明的反衝洗強度可通過反衝洗泵調節。
較佳的，所述反衝洗口處設有反衝洗閥門。
本發明的顆粒計數儀和濁度儀可根據需要選擇在線儀器或可攜式儀器，顆粒計數 儀的進水端和濁度儀的進水端可自由與濾柱的進水取樣口、各取樣管口、出水管口、反衝洗 口以及溢流口的反衝洗水相連，根據需要監測不同位置的水質變化。根據監測需求，顆粒計 數儀和濁度儀可直接與濾柱的各進出水口或各取樣管或取樣口相連，儀器顯示的讀數分別 為實時顆粒數和濁度。
本發明還提供了一種水處理的濾料優選方法，利用顆粒物計數器和濁度儀監測過 濾前後的濁度和顆粒物數量，衡量濾料的過濾性能，優化選擇濾料。
本發明的水處理優選濾料的方法，採用上述水處理優選濾料的裝置對濾料進行優 選，包括水的濾柱過濾、水質的實時監測和濾柱的反衝洗三個步驟；其具體步驟如下
所述水的濾柱過濾在濾柱中進行，過濾時，先將待選濾料鋪設到濾柱內的粗砂承 託層之上，混凝沉後水由總進水口進入，依次經控制流量計的閥門、流量計後，由濾柱的進 水口自上往下依次經過濾料、承託層和濾板進行過濾,並由濾柱的總出水口流出，濾出水最 終進入清水桶。
所述濾柱的反衝洗採用濾柱反衝洗器，反衝洗時，先打開清水桶閥門，再採用反衝 洗水泵將收集在清水桶內的濾出水對濾柱進行反衝洗。
所述水的濾柱過濾過程和濾柱的反衝洗過程中分別採用水質實時監測器進行水 質的實時監測，水質的實時監測時，通過顆粒計數儀和濁度儀測定總進水口、進水口、各取 樣管、總出水口、反衝洗口和溢流口處的水質狀況,根據實時顆粒數、濁度變化規律以及濾 料的粒徑分布來比較兩根濾柱中濾料的過濾性能，確定最佳粒徑的濾料和濾料的鋪設高度。
本發明水處理優選濾料的方法，濾料過濾在模擬濾柱中進行，兩根濾柱並聯連接， 每根濾柱均勻設置數個取樣管和一個取砂口，混凝沉澱後的出水分別由流量計調節流量後 進入兩個過濾柱，然後自上而下通過濾料層，濾柱設總出水口，由閥門控制。取樣管用於收 集濾層不同位置的出水，顆粒物計數儀和濁度儀用於檢測濾柱的進水以及各個濾層出水顆 粒數和濁度，取砂口用於更換濾料時移除濾柱中原有的濾料。濾柱內設有粗砂承託層和濾 板，防止待檢測濾料流失。
本發明水處理優選濾料的方法中監測儀器為顆粒計數儀和濁度儀，各儀器顯示的 讀數即為實時顆粒數和實時濁度。
本發明水處理優選濾料的方法中反衝洗為水衝，設有反衝洗泵，根據需要也可設 置氣衝。設置反衝洗裝置一方面便於清洗濾料，另一方面可通過顆粒計數儀和濁度儀監測 反衝洗水的水質來確定最佳的反衝洗參數。反衝洗水來自清水桶。濾柱底部設反衝洗口， 由反衝洗閥門控制，清水桶和反衝洗閥門通過PVC管連接。
本發明是一種新型的水處理濾料優選方法，發明的效果是積極和明顯的，解決了 水廠選擇濾料的問題，具有實用性。該濾料優選系統操作簡單，性能可靠，可廣泛應用於自 來水廠和汙水再生工程的新建和擴建工程中濾池濾料的優選。
圖1是本發明的水處理優選濾料的裝置示意圖具體實施方式
下面結合具體實施例進一步闡述本發明，應理解，這些實施例僅用於說明本發明 而不用於限制本發明的保護範圍。
實施例1
本實施例的水處理優選濾料的裝置，如圖1所示，包括並聯的兩根濾柱1、與每根 濾柱配套的水質實時監測器2和與每根濾柱配套的濾柱反衝洗器3。
所述濾柱I底部設有底座11，所述濾柱的頂部側壁上由上而下依次設有進水口 18 和溢流口 19，所述濾柱的底部側壁上設有總出水口 13和反衝洗口 12，所述濾柱內由下而上 依次設有濾板14、粗砂承託層15和濾料層17，設有濾料層的濾柱側壁上自上而下設有多個 取樣管171，設有濾料層的濾柱側壁的底端設有用於更換濾料的取砂口 16 ;所述進水口 18 經管道依次與流量計111、控制流量的閥門112和總進水口 113連接；所述總進水口 113處 設有取樣管110。上述濾柱由有機玻璃、塑料材質或不鏽鋼材質加工而成,濾柱中的取砂口 用於更換濾料。
較佳的，所述總進水口 113、總出水口 13和各取樣管171、110處均設有配套的閥 門。
所述水質實時監測器2包括顆粒計數儀21和濁度儀22，所述顆粒計數儀21和濁 度儀22均與濾柱的總進水口 113、進水口 16、各取樣管171、110、總出水口 13、反衝洗口 12 以及溢流口 19可拆卸式連接。
所述濾柱反衝洗器3包括經管道連接的清水桶31和反衝洗泵32，所述反衝洗泵 32的另一端連接一三通管道的第一埠，三通管道的第二埠經管道與一根濾柱的反衝洗 口連接，三通管道的第三埠經管道與另一根濾柱的反衝洗口連接，所述每根濾柱的總出 水口 13均經管道與清水桶31連接。本實施例的反衝洗強度可通過反衝洗泵調節。
較佳的，所述反衝洗口 12處設有反衝洗閥門。
本實施例的顆粒計數儀21和濁度儀22可根據需要選擇在線儀器或可攜式儀器， 顆粒計數儀的進水端和濁度儀的進水端可自由與濾柱的進水取樣口、各取樣管口、出水管 口、反衝洗口以及溢流口的反衝洗水相連，根據需要監測不同位置的水質變化。根據監測需 求，顆粒計數儀和濁度儀可直接與濾柱的各進出水口或各取樣管或取樣口相連，儀器顯示 的讀數分別為實時顆粒數和濁度。
本實施例的水處理優選濾料的方法，採用上述水處理優選濾料的裝置對濾料進行優選,包括水的濾柱過濾、水質的實時監測和濾柱的反衝洗三個步驟。
所述水的濾柱過濾在濾柱I中進行，過濾時，先將待選濾料鋪設到濾柱內的粗砂承託層15之上，混凝沉後水由總進水口 113進入，依次經控制流量計的閥門112、流量計 111後，由濾柱的進水口 18自上往下依次經過濾料17、承託層15和濾板14進行過濾，並由濾柱的總出水口 13流出，濾出水最終進入清水桶31。
所述濾柱的反衝洗採用濾柱反衝洗器，反衝洗時，先打開清水桶閥門，再採用反衝洗水泵32將收集在清水桶31內的濾出水對濾柱I進行反衝洗。
所述水的濾柱過濾過程和濾柱的反衝洗過程中分別採用水質實時監測器2進行水質的實時監測，水質的實時監測時，通過顆粒計數儀21和濁度儀22測定總進水口、進水口、各取樣管、總出水口、反衝洗口和溢流口處的水質狀況，根據實時顆粒數、濁度變化規律以及濾料的粒徑分布來比較兩根濾柱中濾料的過濾性能，確定最佳粒徑的濾料和濾料的鋪設高度。
混凝沉澱後的出水經過流量計111確定流量後分別由進水口 18進入兩根濾柱，可根據需要打開或關閉閥門使用某一根濾柱或同時使用兩根濾柱，如兩種濾料優選可將兩種濾料分別放入兩根濾柱同時過濾，進行性能比較；一種濾料運行參數的優化則可在一根濾柱中完成。兩根濾柱流量可通過流量計調節。總進水管設取樣管110，取樣管110可與實時監測儀器2相連，監測進水水質參數。
進水自上而下依次通過濾料層17、承託層15和濾板14，濾柱的濾料層段均勻設數個取樣管口 171，取樣口可直接與實時監測儀器相連，監測不同厚度的濾層的出水濁度和顆粒物數量，根據不同厚度的出水濁度和顆粒數確定濾料的鋪設厚度。兩濾柱的總出水口 13 均可直接與監測儀器相連，監測各個濾柱出水顆粒數和濁度，進而優選濾料種類、粒徑等。
本方法中反衝洗為水衝，設有反衝洗泵32，根據需要也可設置氣衝。設置反衝洗裝置一方面便於清洗濾料，另一方面反衝洗出水由溢流口 19流出，溢流口 19可直接與監測儀器相連，可通過顆粒儀和濁度儀監測反衝洗水的水質來確定最佳的反衝洗參數，包括反衝洗強度，反衝洗時間等。反衝洗水來自清水桶31，清水桶31和反衝洗口 12處的反衝洗閥門通過管道連接。
本方法中監測儀器為顆粒計數儀21和濁度儀22，顆粒計數儀和濁度儀為可攜式或在線儀器，在連接方式上可採用一個裝置的前後串聯，根據濁度和顆粒物的去除規律用於工藝參數優化，也可以並聯同步判斷兩種濾料材質、粒徑和外形(如均勻程度等)的優選。根據監測需求，顆粒儀和濁度儀可直接與濾柱的總進水口的取樣管110、總出水管口 13 和各個取樣管口 171、溢流管口 19相連，儀器顯示的讀數即為實時顆粒數和濁度。
實施例2
濾料優選的過程
採用實施例1的水處理優選濾料的裝置並根據實施例1的水處理優選濾料的方法對1#和2#濾料進行優選。
為考察兩種濾料的過濾性能差異，在相同工況條件下比較兩種濾料的過濾效果， 1#為細砂，粒徑為O. 7 O. 9mm, 2#為粗砂,粒徑為O. 9 1.1mm。濾柱進水為某自來水廠混凝沉澱池的出水，進水濁度在1. O 2. ONTU,進水大於2 μ m的顆粒數在4000 8000個/mL。兩種濾料的濾柱過濾速度相同，範圍為8 12m/h，對兩濾柱的進出水顆粒物總數、粒 徑分布和濁度進行了對比分析。
濾料優選的結果
1#細砂的出水顆粒物數量和濁度比2#均低10 30%，水質更穩定，波動性更小。 但是1#細砂的水頭損失增加比2#快，運行周期短，反衝洗頻繁。雖然粗砂的過濾效果不 如細砂，但粗砂的出水水質仍能滿足水廠濾池出水要求，且運行周期長，氣水衝洗時不易跑 砂。根據水廠的實際需要等角度考慮，最終選擇了 2#粗砂作為水廠過濾用濾料。
權利要求
1.一種水處理優選濾料的方法，為採用水處理優選濾料的裝置對濾料進行優選，包括水的濾柱過濾、水質的實時監測和濾柱的反衝洗三個步驟；所述水處理優選濾料的裝置包括並聯的兩根濾柱、與每根濾柱配套的水質實時監測器和與每根濾柱配套的濾柱反衝洗器。
2.如權利要求1所述的水處理優選濾料的方法，其特徵在於，所述濾柱底部設有底座，所述濾柱的頂部側壁上由上而下依次設有進水口和溢流口，所述濾柱的底部側壁上設有總出水口和反衝洗口，所述濾柱內由下而上依次設有濾板、粗砂承託層和濾料層，設有濾料層的濾柱側壁上自上而下設有多個取樣管，設有濾料層的濾柱側壁的底端設有用於更換濾料的取砂口 ；所述進水口經管道依次與流量計、控制流量的閥門和總進水口連接；所述總進水口處設有取樣管。
3.如權利要求2所述的水處理優選濾料的方法，其特徵在於，所述濾柱由有機玻璃、塑料材質或不鏽鋼材質加工而成。
4.如權利要求2所述的水處理優選濾料的方法，其特徵在於，所述總進水口、總出水口、各取樣管和反衝洗口處均設有配套的閥門。
5.如權利要求1所述的水處理優選濾料的方法，其特徵在於，所述水質實時監測器包括顆粒計數儀和濁度儀，所述顆粒計數儀和濁度儀均與濾柱的總進水口、進水口、各取樣管、總出水口、反衝洗口以及溢流口可拆卸式連接。
6.如權利要求1所述的水處理優選濾料的方法，其特徵在於，所述濾柱反衝洗器包括經管道連接的清水桶和反衝洗泵，所述反衝洗泵的另一端連接一三通管道的第一埠，三通管道的第二埠經管道與一根濾柱的反衝洗口連接，三通管道的第三埠經管道與另一根濾柱的反衝洗口連接，所述每根濾柱的總出水口均經管道與清水桶連接。
7.如權利要求1所述的水處理優選濾料的方法，其特徵在於，具體包括如下步驟 所述水的濾柱過濾在濾柱中進行，過濾時，先將待選濾料鋪設到濾柱內的粗砂承託層之上，混凝沉後水由總進水口進入，依次經控制流量計的閥門、流量計後，由濾柱的進水口自上往下依次經過濾料、承託層和濾板進行過濾,並由濾柱的總出水口流出，濾出水最終進入清水桶； 所述濾柱的反衝洗採用濾柱反衝洗器，反衝洗時，先打開清水桶閥門，再採用反衝洗水泵將收集在清水桶內的濾出水對濾柱進行反衝洗； 所述水的濾柱過濾過程和濾柱的反衝洗過程中分別採用水質實時監測器進行水質的實時監測，水質的實時監測時，通過顆粒計數儀和濁度儀測定總進水口、進水口、各取樣管、總出水口、反衝洗口和溢流口處的水質狀況,根據實時顆粒數、濁度變化規律以及濾料的粒徑分布來比較兩根濾柱中濾料的過濾性能，確定最佳粒徑的濾料和濾料的鋪設高度。水處理優選濾料的裝置，其特徵在於，包括並聯的兩根濾柱、與每根濾柱配套的水質實時監測器和與每根濾柱配套的濾柱反衝洗器。
8.如權利要求1-7任一所述的水處理優選濾料的方法用於水廠的新建和改建工程中濾池濾料的選擇以及汙水深度再生領域的濾料優選。
全文摘要
本發明屬於環境保護的水處理技術領域，尤其涉及一種水處理優選濾料的方法。本發明的水處理優選濾料的方法，為採用水處理優選濾料的裝置對濾料進行優選，包括水的濾柱過濾、水質的實時監測和濾柱的反衝洗三個步驟。水處理優選濾料的裝置包括並聯的兩根濾柱、與每根濾柱配套的水質實時監測器和與每根濾柱配套的濾柱反衝洗器。本發明利用顆粒計數儀和濁度儀實時監測不同濾料過濾前後的濁度和顆粒物去除規律，根據出水的顆粒數和濁度聯合判定濾料的性能，解決濾池濾料優選的問題。本發明的濾料優選方法適用於水廠的新建和改建工程中濾池濾料的選擇，也適用於汙水深度再生領域的過濾料優選。操作方法簡單易行，結果可靠，具有很強的可操作性。
文檔編號G01N15/10GK103028278SQ201110294739
公開日2013年4月10日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者陳洪斌, 朱潔, 戴曉虎, 何群彪, 唐賢春, 董濱 申請人:同濟大學