快滤池是什么?
（一）工作原理
１.工艺流程
图3-17为普通快滤池的透视图。滤池本身包括滤料层、承托层、配水系统、集水渠和洗砂排水槽五个部分。快滤池管廊内有原水进水、清水出水、冲洗排水等主要管道和与其相配的控制闸阀。
图3-17 快滤池透视图
快滤池的运行过程主要是过滤和冲洗两个过程的交替循环。过滤是生产清水过程，待过滤进水经来水干管和洗砂排水槽流入滤池，经滤料层过滤截留水中悬浮物质，清水则经配水系统收集，由清水干管流出滤池。在过滤中，由于滤层不断截污，滤层孔隙逐渐减小，水流阻力不断增大，当滤层的水头损失达到大允许值时，或当过滤出水水质接近超标时，则应停止滤池运行，进行反冲洗，一般滤池一个工作周期应大于8~12h。
滤池反冲洗时，水流逆向通过滤料层，使滤层膨胀、悬浮，借水流剪切力和颗粒碰撞摩擦力清洗油料层并将滤层内污物排出。反冲洗水一般由冲洗水箱或冲洗水泵供给，经滤池配水系统进入滤池底部反冲洗；冲洗废水内洗砂排水糟、废水渠和排污管排出。
２.过滤机理
（１）筛滤 比滤层孔隙大的颗粒被机械筛分，截留于过滤表面上，然后这些被截留的颗粒形成孔隙更小的滤饼层，使过滤水头增加，甚至发生堵塞。显然，这种表面筛滤没能发挥整个滤层的作用。但在普通快滤池中，悬浮颗粒一般都比滤层孔隙小，筛滤对总去除率贡献不大。
（２）接触凝聚 在原水中投加凝聚剂，压缩悬浮颗粒和滤料颗粒表面的双电层后，但尚未生成微絮凝体时，立即进行过滤。此时水中脱稳的胶体很容易与滤料表面凝聚，即发生接触凝聚作用。快滤池操作通常投加凝聚剂，因此接触凝聚是主要过滤机理。
（二）装置与滤料
１.装置
（１）滤床种类 用于给水和废水过滤的快滤池，按所用滤床层数分为单层滤料、双层滤料和三层滤料滤池。如图3-18所示。
图3-18 快滤池不同类型
①单层滤料滤池 一般单层滤料普通快滤池适用于给水，在废水处理中，仅适用于一些清洁的工业废水处理。经验表明，当用于废水二级处理出水时，由于滤料粒径过细，短时间内会在砂层表面发生堵塞。因此适用于废水二级处理出水的单层滤料滤床应采用另外两种形式：一种是单层粗砂深层滤床滤池，特别适用于生物膜硝化和脱氮系统，滤床滤料粒径通常为1.0~2.0mm(大使用到6mm)，滤床厚1.0~3.0m，滤速达3.7~37m/h，并尽可能采用均匀滤料。由于所用粒径较粗，即使废水所含颗粒较大，当负荷很大时也能取得较好过滤效果；另一种是采用单层滤料不分层滤床。粒径大小不同的单一滤料均匀混合组成滤床与气水反冲洗联合使用。气水反冲洗时只发生膨胀，约为10％左右，不使其发生水力筛分分层现象，因此，滤床整个深度上孔隙大小分布均匀．有利于增大下部滤床去除悬浮杂质的能力。不分层滤床的有效粒径与双层滤料滤池上层滤料粒径大致相同，通常为1~2mm左右，并保持池深与粒径比在800~1000以上。
②双层滤料滤池 组成双层滤料滤床的种类如下：无烟煤和石英砂；陶粒和石英砂；纤维球和石英砂；活性炭和石英砂；树脂和石英砂；树脂和无烟煤等。以无烟煤和石英砂组成的双层滤料滤池使用广泛。双层滤料滤池属于反粒度过滤，截留杂质能力强，杂质穿透深，产水能力大，适于在给水和废水过滤处理中使用。
新型普通双层滤料滤池，一种是均匀-非均匀双层滤料滤池，将普通双层滤池上层级配滤料改装均匀粗滤料，即可进一步提高双层滤池的生产能力和截污能力。上层均匀滤料可采用均匀陶粒，也可采用均匀煤粒、塑料372b、abs颗粒。均匀-非均匀双层滤料的厚度与普通双层滤池相同。另一种是均匀双层滤料滤池，上层采用1.0~2.0mm的均匀陶粒或煤粒，下层采用0.7~0.9mm的石英砂。滤床厚度与普通双层滤池相同或稍厚一些，床深与粒径比大于800~1000。均匀双层滤料滤池也属于反粒度过滤，可提高截留杂质能力1.5倍左右。
③三层滤料滤池 三层滤料滤池普遍的形式是上层为无烟煤(相对密度为1.5~1.6)，中层为石英砂(相对密度为2.6~2.7)，下层为磁铁矿(相对密度为4.7)或石榴石(相对密度为4.0~4.2)。这种借密度差组成的三层滤料滤池更能使水由粗滤层流向细滤层呈反粒度过滤，使整个滤层都能发挥截留杂质作用，减少过滤阻力，保持很长的过滤时间。
（２）承托层 承托层的作用，一是防止过滤时滤料从配水系统中流失，二是在反冲洗时起一定的均匀布水作用。承托层一般采用天然砾石，其组成见表3-2。
表3-2 大阻力配水系统承托层
层次
粒径/mm
厚度/mm
上
↓
下
1
2~4
100
2
4~8
100
3
8~16
100
4
16~32
100
（三）滤料的选择
滤料的种类、性质、形状和级配等是决定滤层截留杂质能力的重要因素。滤料的选择应满足以下要求。
１.滤料必须具有足够的机械强度，以免在反冲洗过程中很快地磨损和破碎。一般磨损率应小于4％，破碎率应小于1％，磨损破碎率之和应小于5％。
２.滤料化学稳定性要好。
３.滤料应不含有对人体健康有害及有毒物质，不合对生产有害、影响生产的物质。
４.滤料的选择应尽量采用吸附能力强、截污能力大、产水量高、过滤出水水质好的滤料，以利于提高水处理厂的技术经济效益。
此外，滤料宜价廉、货源充足和就地取材。
具有足够的机械强度、化学稳定性好和对人体无害的分散颗粒材料均可作为水处理滤料，如石英砂、无烟煤粒、矿石粒以及人工生产的陶粒滤料、瓷料、纤维球、塑料颗粒、聚苯乙烯泡沫珠等，目前应用广泛的是石英砂和无烟煤。
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图3-17为普通快滤池的透视图。滤池本身包括滤料层、承托层、配水系统、集水渠和洗砂排水槽五个部分。快滤池管廊内有原水进水、清水出水、冲洗排水等主要管道和与其相配的控制闸阀。
图3-17 快滤池透视图
快滤池的运行过程主要是过滤和冲洗两个过程的交替循环。过滤是生产清水过程，待过滤进水经来水干管和洗砂排水槽流入滤池，经滤料层过滤截留水中悬浮物质，清水则经配水系统收集，由清水干管流出滤池。在过滤中，由于滤层不断截污，滤层孔隙逐渐减小，水流阻力不断增大，当滤层的水头损失达到大允许值时，或当过滤出水水质接近超标时，则应停止滤池运行，进行反冲洗，一般滤池一个工作周期应大于8~12h。
滤池反冲洗时，水流逆向通过滤料层，使滤层膨胀、悬浮，借水流剪切力和颗粒碰撞摩擦力清洗油料层并将滤层内污物排出。反冲洗水一般由冲洗水箱或冲洗水泵供给，经滤池配水系统进入滤池底部反冲洗；冲洗废水内洗砂排水糟、废水渠和排污管排出。
２.过滤机理
（１）筛滤 比滤层孔隙大的颗粒被机械筛分，截留于过滤表面上，然后这些被截留的颗粒形成孔隙更小的滤饼层，使过滤水头增加，甚至发生堵塞。显然，这种表面筛滤没能发挥整个滤层的作用。但在普通快滤池中，悬浮颗粒一般都比滤层孔隙小，筛滤对总去除率贡献不大。
（２）接触凝聚 在原水中投加凝聚剂，压缩悬浮颗粒和滤料颗粒表面的双电层后，但尚未生成微絮凝体时，立即进行过滤。此时水中脱稳的胶体很容易与滤料表面凝聚，即发生接触凝聚作用。快滤池操作通常投加凝聚剂，因此接触凝聚是主要过滤机理。
（二）装置与滤料
１.装置
（１）滤床种类 用于给水和废水过滤的快滤池，按所用滤床层数分为单层滤料、双层滤料和三层滤料滤池。如图3-18所示。
图3-18 快滤池不同类型
①单层滤料滤池 一般单层滤料普通快滤池适用于给水，在废水处理中，仅适用于一些清洁的工业废水处理。经验表明，当用于废水二级处理出水时，由于滤料粒径过细，短时间内会在砂层表面发生堵塞。因此适用于废水二级处理出水的单层滤料滤床应采用另外两种形式：一种是单层粗砂深层滤床滤池，特别适用于生物膜硝化和脱氮系统，滤床滤料粒径通常为1.0~2.0mm(大使用到6mm)，滤床厚1.0~3.0m，滤速达3.7~37m/h，并尽可能采用均匀滤料。由于所用粒径较粗，即使废水所含颗粒较大，当负荷很大时也能取得较好过滤效果；另一种是采用单层滤料不分层滤床。粒径大小不同的单一滤料均匀混合组成滤床与气水反冲洗联合使用。气水反冲洗时只发生膨胀，约为10％左右，不使其发生水力筛分分层现象，因此，滤床整个深度上孔隙大小分布均匀．有利于增大下部滤床去除悬浮杂质的能力。不分层滤床的有效粒径与双层滤料滤池上层滤料粒径大致相同，通常为1~2mm左右，并保持池深与粒径比在800~1000以上。
②双层滤料滤池 组成双层滤料滤床的种类如下：无烟煤和石英砂；陶粒和石英砂；纤维球和石英砂；活性炭和石英砂；树脂和石英砂；树脂和无烟煤等。以无烟煤和石英砂组成的双层滤料滤池使用广泛。双层滤料滤池属于反粒度过滤，截留杂质能力强，杂质穿透深，产水能力大，适于在给水和废水过滤处理中使用。
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③三层滤料滤池 三层滤料滤池普遍的形式是上层为无烟煤(相对密度为1.5~1.6)，中层为石英砂(相对密度为2.6~2.7)，下层为磁铁矿(相对密度为4.7)或石榴石(相对密度为4.0~4.2)。这种借密度差组成的三层滤料滤池更能使水由粗滤层流向细滤层呈反粒度过滤，使整个滤层都能发挥截留杂质作用，减少过滤阻力，保持很长的过滤时间。
（２）承托层 承托层的作用，一是防止过滤时滤料从配水系统中流失，二是在反冲洗时起一定的均匀布水作用。承托层一般采用天然砾石，其组成见表3-2。
表3-2 大阻力配水系统承托层
层次
粒径/mm
厚度/mm
上
↓
下
1
2~4
100
2
4~8
100
3
8~16
100
4
16~32
100
（三）滤料的选择
滤料的种类、性质、形状和级配等是决定滤层截留杂质能力的重要因素。滤料的选择应满足以下要求。
１.滤料必须具有足够的机械强度，以免在反冲洗过程中很快地磨损和破碎。一般磨损率应小于4％，破碎率应小于1％，磨损破碎率之和应小于5％。
２.滤料化学稳定性要好。
３.滤料应不含有对人体健康有害及有毒物质，不合对生产有害、影响生产的物质。
４.滤料的选择应尽量采用吸附能力强、截污能力大、产水量高、过滤出水水质好的滤料，以利于提高水处理厂的技术经济效益。
此外，滤料宜价廉、货源充足和就地取材。
具有足够的机械强度、化学稳定性好和对人体无害的分散颗粒材料均可作为水处理滤料，如石英砂、无烟煤粒、矿石粒以及人工生产的陶粒滤料、瓷料、纤维球、塑料颗粒、聚苯乙烯泡沫珠等，目前应用广泛的是石英砂和无烟煤。
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