石英砂過(guò)濾在污水處理中應(yīng)用 石英砂在水處理方面起到越來(lái)越重要的作用，去除懸浮物起到過(guò)濾作用，作為一項(xiàng)技術(shù)手段，在任何水處理工程運(yùn)用時(shí)，應(yīng)先了解其的一些特性和技術(shù)指標(biāo)，下面從石英砂濾料本身特征和石英砂過(guò)濾器運(yùn)行流程簡(jiǎn)述其在水處理中的應(yīng)用。 靠前部分 石英砂濾料 一、   石英砂濾料的簡(jiǎn)介   圖一：水處理石英砂濾料 石英砂濾料是采用天然石英礦石，經(jīng)破碎，水洗，篩選，酸洗，烘干，二次篩選而成的一種水處理濾料； 石英砂主要成分是二氧化硅，含有氧化鐵、粘土和有機(jī)雜質(zhì)。石英砂濾料外觀呈多棱形、球狀，純白色，硬度大，抗腐蝕性好，密度大，機(jī)械強(qiáng)度高，載污能力線使用周期長(zhǎng)的特點(diǎn)，是化學(xué)水處理的理想材料。在單層、雙層過(guò)濾池、過(guò)濾器和離子交換器中適用，其各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了（CJ/T43-1999）標(biāo)準(zhǔn)。 石英砂濾料起到過(guò)濾作用，就像水經(jīng)過(guò)砂石滲透到地下一樣，將水中的那些懸浮的物阻攔下來(lái)，主要針對(duì)那些細(xì)微的懸浮物。 石英砂作為過(guò)濾料的應(yīng)用，石英砂與過(guò)濾容器結(jié)合，用于截留水中懸浮物膠體等顆粒雜質(zhì)，從而起到過(guò)濾的作用。 二、   石英砂濾料的工作原理 在石英砂過(guò)濾的過(guò)程中，懸浮顆粒的去除，主要是由顆粒和濾料之間以及顆粒與顆粒之間的吸附粘附作用而被去除的。這就涉及到兩方面的原理：靠前是被水?dāng)y帶的懸浮顆粒物發(fā)生遷移，脫離水流流線向?yàn)V料表面靠近，既遷移機(jī)理；第二就是當(dāng)懸浮顆粒與濾料接觸時(shí)，依靠某種或某幾種力（其中有范德華力、表面張力及庫(kù)侖力）的作用使得它們粘附在濾料表面上，這就是顆粒的粘附機(jī)理，在這一機(jī)理中，要保證過(guò)濾出水水質(zhì)，就保證濾層濾料一定的表面積，為懸浮顆粒吸附在表面上提供足夠的吸附空間，以便懸浮顆粒物有效的被吸附在濾料表面。懸浮顆粒物在濾層空隙水流中遷移輸送由沉淀、慣性、阻截、擴(kuò)散、動(dòng)力效應(yīng)等基本作用的過(guò)程，至于顆粒受到哪些力的作用，取決于濁質(zhì)粒度的大小。在過(guò)濾過(guò)程中,濾料的表面積起到較重要的作用，濾料所提供的顆粒表面越大,對(duì)水中懸浮物的附著力越強(qiáng),為要達(dá)到一定的預(yù)期的出水水質(zhì)要求,濾料所提供的表面積應(yīng)滿足某一較小值。 三、     石英砂濾料的分類 石英按品質(zhì)可分為普通石英砂，精制石英砂，高純石英砂，熔融石英砂?！〉谒幚磉@種中，一般只用到兩種，普通石英砂濾料和精制石英砂濾料，而精制石英砂適用于純水中，污水處理一般只用普通石英砂。普通石英砂的理化性質(zhì)如下： 表一：石英砂的理化性能 分析項(xiàng)目 鑒定數(shù)據(jù) 分析項(xiàng)目 鑒定數(shù)據(jù) 分析項(xiàng)目 鑒定數(shù)據(jù) SiO2含量 90-99% 容重 1.75t/m3 鹽酸 可溶率 0.4% 莫氏硬度 7.5 磨損率 0.3% 耐酸度 耐強(qiáng)酸 沸點(diǎn) 2550℃ 破碎率 0.35% 耐堿度 耐堿性良好 溶點(diǎn) 1480℃ 灰粉率 0.25% Zn含量 0.005% 比重 2.67 空隙率 43% 其它金屬 含量 不超過(guò)國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn) 其中Fe2O3≤0.06—0.02％,耐火度1750---1800℃，外觀部分大顆粒，表面有黃皮包囊。在污水處理中,用三五年都沒(méi)問(wèn)題,只要防止石英砂流失就行,即使被污染了不要緊,因?yàn)槲鬯幚碇?污泥可以進(jìn)行好氧或者厭氧呼吸,將污水中的污染物降解。 四、     石英砂濾料的技術(shù)要求 ⑴ 石英砂濾料的破碎率和磨損率之和不應(yīng)大于1.5%（百分率按質(zhì)量計(jì)，下同）。 ⑵ 石英砂濾料的密度不應(yīng)小于2.55g/cm3，使用中對(duì)密度有特殊要求都除外。 ⑶ 石英砂濾料應(yīng)不含可見(jiàn)泥土、云母和有機(jī)雜質(zhì)，濾料的水浸出液不含有毒物質(zhì)。含泥量不應(yīng)大于1%，密度小于2g/cm3的輕物質(zhì)的含量不應(yīng)大于0.2%。 ⑷ 石英砂濾料的灼燒減量不應(yīng)大于0.7%。 ⑸ 石英砂濾料的鹽酸可溶率不應(yīng)大于3.5%。 ⑹ 單層或雙層濾料濾池的石英砂濾料粒徑范圍，一般為0.5～1.2mm。三層濾料濾池的石英砂濾料粒徑范圍，一般為0.5～0.8mm。 ⑺ 在各種粒徑范圍的石英砂濾料中，小于下限粒徑的不應(yīng)大于3％，大于上限粒徑的不應(yīng)大于2％。 ⑻ 石英砂濾料的有效粒徑和不均勻系數(shù)，由使用單位確定。 五、     影響石英砂濾料過(guò)濾的因素 1、          水質(zhì)的溫度 溫度對(duì)濾料過(guò)濾的影響是明顯的，溫度高，水的粘度高，有利于過(guò)濾，溫度低，水的粘度低，不利于過(guò)濾。溫度一般控制在20-30℃.不同水質(zhì)不同情況，較佳溫度在使用石英砂過(guò)濾時(shí)，可以現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行小試，然后再行確定。 2、          pH值 普通石英砂在pH中性及值范圍內(nèi)的酸性水中都很穩(wěn)定，但在堿性條件下有微溶現(xiàn)象。化學(xué)水處理中SiO2增量不應(yīng)超過(guò)2mg/L。 3、          運(yùn)行周期 石英砂濾料在使用過(guò)程中，使用周期隨不同水質(zhì)而不同，為了保證出水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)，要及時(shí)檢驗(yàn)石英砂濾料的運(yùn)行狀況，并且要隨時(shí)檢驗(yàn)出水的濁度，當(dāng)出水不在清澈，水質(zhì)濁度高時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行反沖洗濾料，在日常的試驗(yàn)中，把握石英砂濾料的使用周期。一般可以以水頭損失為石英砂濾料是否到期為依據(jù),當(dāng)水頭損失為1.5～1.8m時(shí)，說(shuō)明濾料周期已到，停止過(guò)濾，進(jìn)行反沖洗。 4、          石英砂濾料的孔徑 常用規(guī)格有：0.5-1.0mm、 0.6-1.2mm、 1-2mm 、2-4mm 、4-8mm 、8-16mm 16-32mm。 在研究均質(zhì)石英砂過(guò)濾性能研究中發(fā)現(xiàn)，不同粒徑的均質(zhì)石英砂進(jìn)行直接過(guò)濾，在單位面積濾層濾料表面積相等的條件下，進(jìn)行過(guò)濾性能比較，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，單位濾層濾料顆粒表面積相等的條件及運(yùn)行參數(shù)相同的情況下，過(guò)濾以后，出水的濁度等基本相同，粗石英砂過(guò)濾的水頭損失小于細(xì)石英砂的過(guò)濾的水頭損失。主要是因?yàn)榇至降挠行Э紫堵蕛?yōu)于細(xì)粒徑的有效孔隙率，粗粒徑濾料截留濁質(zhì)后濾層內(nèi)部水流變化比細(xì)粒徑濾料截留濁質(zhì)后濾層內(nèi)部水流變化慢且小，在處理污水過(guò)程中，一般采用較粗粒徑的濾料。 5、          石英砂濾料濾層的厚度 石英砂濾料濾層的厚度本沒(méi)有硬性的規(guī)定,各單位或企業(yè)可根據(jù)不同的水質(zhì)自行制定濾層厚度,但根據(jù)我國(guó)許多生產(chǎn)過(guò)程中水處理的實(shí)際情況試驗(yàn)中,有一定的經(jīng)驗(yàn),可以借鑒一下:如:單濾層濾料過(guò)濾中,使用石英砂粒徑為0.5～1.2mm，而濾層厚度為0.7m；發(fā)過(guò)使用的石英砂濾料，粒徑為0.7～2.0mm，濾層厚度為0.95～1.5m；美國(guó)日處理污水130萬(wàn)方，粒徑1.7mm，濾層后1.8m；中國(guó)北京的第九水廠二期工程日處理水量為50萬(wàn)方，粒徑為1.1mm,濾層厚度為1.5m。 綜合4、5兩條，石英砂濾料的粒徑和厚度對(duì)過(guò)濾性能的好壞有著重要的作用。在使用濾層過(guò)濾中，濾料的濾徑越大，可容納的懸浮物空間越大，過(guò)濾能力強(qiáng)，截污量大；而同樣的足夠保護(hù)厚度的條件下，懸浮物可以更多地被截留，使中下層濾料更好的發(fā)揮作用。所以粒徑與濾層厚度的選擇，是衡量過(guò)濾器性能的重要指標(biāo)，一般認(rèn)為，濾層厚度和粒徑的比值越大越好，據(jù)中國(guó)《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》提出：“為保證水質(zhì)，濾層厚度粒徑比應(yīng)大于800。”當(dāng)然，在各企業(yè)中，可根據(jù)自己污水性質(zhì)，在實(shí)驗(yàn)中尋求二者的較佳關(guān)系值。 六、     石英砂濾料的貯存 石英砂濾料包裝袋上應(yīng)印字表明產(chǎn)品名稱、粒徑范圍、生產(chǎn)廠名，字體的顏色一般為棕色。   石英砂濾料宜用耐用織物袋包裝運(yùn)輸，粒徑大于16mm的濾料包裝可以適當(dāng)降低。石英砂濾料在運(yùn)輸和貯存期間應(yīng)防止包裝袋破損，以漏失和混入雜物。 石英砂濾料不宜與承托料及其它濾料一起堆放。 石英砂濾料和其它濾料不宜與其它有毒有害物品個(gè)污染物品一起堆放。不能漏天存放,防塵防污染存放,一般質(zhì)保期為十年。 七、     石英砂濾料過(guò)濾的注意事項(xiàng) 1、進(jìn)水中不能含有大于5mm的顆粒物，如有，應(yīng)在砂濾前安裝一張濾網(wǎng)，避免大顆粒物對(duì)砂濾過(guò)程產(chǎn)生危害； 2、禁止污泥膨脹，污泥浮渣類廢水進(jìn)入砂濾系統(tǒng)； 3、為提高砂濾去除SS的效果，可配合加入FeCl3或者是PAC，但禁止加入PAM，防止砂子板結(jié)； 4、禁止污泥脫水機(jī)水和氣浮系統(tǒng)出水直接進(jìn)入砂濾系統(tǒng)； 5、水力負(fù)荷，注意砂濾承擔(dān)的水力負(fù)荷，根據(jù)不同的砂濾器或是快濾池的設(shè)備本身要求，定制進(jìn)水量； 八、石英砂濾料的檢驗(yàn)方法（詳見(jiàn)附件一：石英砂濾料檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)）。 第二部分 石英砂過(guò)濾器在污水中的應(yīng)用 在污水處理中，石英砂濾料得到廣泛的應(yīng)用，把石英砂濾料與過(guò)濾器結(jié)合成石英砂過(guò)濾器，利用石英砂的粒徑范圍，用于截留水中懸浮物膠體等顆粒物。 石英砂過(guò)濾器 英文名Shallow medium filter，它是利用石英沙作為過(guò)濾介質(zhì)，在一定的壓力下，把濁度較高的水通過(guò)一定厚度的粒狀或非粒的石英砂過(guò)濾，有效的截留除去水中的懸浮物、有機(jī)物、膠質(zhì)顆粒、微生物、氯、嗅味及部分重金屬離子等，較終達(dá)到降低水濁度、凈化水質(zhì)效果的一種過(guò)濾設(shè)備。 一、石英砂過(guò)濾器的原理 石英砂過(guò)濾器是利用一種或幾種過(guò)濾介質(zhì)，常溫操作、耐酸堿、氧化，PH適用范圍為2-13。系統(tǒng)配置完善的保護(hù)裝置和監(jiān)測(cè)儀表,且具有反沖洗功能，泥垢等污染物很快被沖走，耗水量少，按用戶要求可設(shè)置全自動(dòng)功能。在一定的壓力下，使原液通過(guò)該介質(zhì)的觸絮凝、吸附、截留，去除雜質(zhì)，從而達(dá)到過(guò)濾的目的。其過(guò)濾精度在0.005－0.01m之間,可有效去除膠體微粒及高分子有機(jī)物。 連續(xù)過(guò)濾器的運(yùn)行可分為原水過(guò)濾和濾料清洗再生兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立又同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程。二者在同一個(gè)過(guò)濾器的不同位置完成，前者動(dòng)力依靠高位差或泵的提升，而后者則通過(guò)壓縮空氣完成的。 二、石英砂過(guò)濾器的工作流程 排氣→沖洗→反洗（二）→正洗→制水→反洗（一）→排水→汽水擦洗 1、排氣：初次調(diào)試，由于設(shè)備內(nèi)有空氣，故需排氣。打開(kāi)過(guò)濾器的排氣閥和進(jìn)水閥，至排氣閥出水后，關(guān)閉排氣閥。 2、沖洗：設(shè)備初運(yùn)行時(shí)，濾層還無(wú)法形成，過(guò)濾效果不佳，故設(shè)有沖洗工藝，打開(kāi)過(guò)濾器的進(jìn)水閥和正洗排放閥運(yùn)行至出水濁度≦2mg/L。 3、運(yùn)行：打開(kāi)過(guò)濾器的進(jìn)水閥和出水閥，開(kāi)啟原水泵和計(jì)量泵， 4、反洗：過(guò)濾器過(guò)濾周期結(jié)束或進(jìn)出水壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)或過(guò)濾出水水質(zhì)下降到控制極限時(shí)，過(guò)濾器都應(yīng)進(jìn)行反洗。過(guò)濾器反洗時(shí)，過(guò)濾進(jìn)出水閥門關(guān)閉，反洗進(jìn)出水閥門開(kāi)啟，同時(shí)啟動(dòng)反沖洗水泵，過(guò)濾器反洗持續(xù)時(shí)間一般為10-15分鐘，過(guò)濾器反洗時(shí)，排氣閥必須始終處于關(guān)閉狀態(tài)。過(guò)濾器的反洗流量應(yīng)控制在33～40m3/h，揚(yáng)程應(yīng)控制在28-30m范圍內(nèi)，不允許超流量及揚(yáng)程反洗。 5、正洗：打開(kāi)過(guò)濾器的進(jìn)水閥和正洗排放閥，運(yùn)行至出水濁度≦1mg/L 6、排水：打開(kāi)過(guò)濾去的排氣閥和正洗排放閥，把過(guò)濾器內(nèi)的積水排至濾料層上200mm以上。 7、汽水擦洗：關(guān)閉進(jìn)水閥和出水閥，打開(kāi)正洗排放閥、進(jìn)氣閥和反洗進(jìn)氣閥，以10-151/s﹒m2的進(jìn)氣強(qiáng)度，同時(shí)水以10-15m/h的流速進(jìn)行汽水擦洗，時(shí)間為10分鐘左右。 三、石英砂過(guò)濾器操作規(guī)程 1、過(guò)濾器使用前應(yīng)檢查前級(jí)設(shè)備的處理量和各閥門的位置是否正確。 2、過(guò)濾器靠前次使用或停用一段時(shí)間重新投入使用時(shí)，濾料浸泡時(shí)間不得低于12小時(shí)。 3、過(guò)濾器的運(yùn)行可采用自動(dòng)控制，也可采用手動(dòng)控制，任憑用戶自由選擇。 4、設(shè)備靠前次投運(yùn)或長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)后重新投入運(yùn)行時(shí)，應(yīng)首先打開(kāi)排氣閥及過(guò)濾進(jìn)水閥，向設(shè)備內(nèi)進(jìn)水，待排氣閥有水溢出時(shí)關(guān)閉排氣閥，對(duì)濾料進(jìn)行浸泡，濾料浸泡12小時(shí)后，可將設(shè)備投入正常運(yùn)行。打開(kāi)過(guò)濾進(jìn)水閥、過(guò)濾出水閥，設(shè)備進(jìn)入正常過(guò)濾運(yùn)行。 五、石英砂過(guò)濾器使用注意事項(xiàng) 1、當(dāng)設(shè)備進(jìn)行檢修需要人進(jìn)入容器內(nèi)時(shí)，應(yīng)先將罐內(nèi)積水排凈，并打開(kāi)人孔蓋通風(fēng)換氣，才可進(jìn)行下一步工作。 2、設(shè)備未安裝使用前，應(yīng)遠(yuǎn)離火源、妥善保管，并防止銹蝕和損壞。 3、設(shè)備在氣溫低于零度條件下運(yùn)行時(shí)，罐體及管線應(yīng)進(jìn)行保溫處理。 4、設(shè)備不允許再動(dòng)火焊接或發(fā)生破壞防腐層的現(xiàn)象。 5、設(shè)備只能由經(jīng)培訓(xùn)的專業(yè)人員進(jìn)行安裝、使用和維護(hù)。業(yè)主和用戶必須讓操作人員受到適當(dāng)培訓(xùn)。 第三部分 其他 石英砂濾料在污水處理中，除了配合使用過(guò)濾器以外，還有的使用過(guò)濾池，在使用過(guò)濾池過(guò)濾時(shí)，其中較重要的步驟是石英砂濾料的反洗。 污水流經(jīng)水處理濾料層之后，水中的懸浮物被截留在濾層之中，如果不進(jìn)行反洗，這些濾料中的微孔就會(huì)被堵塞，失去他們的作用，對(duì)水頭也有一定的損失，反沖洗環(huán)節(jié)操作時(shí)，水流經(jīng)底部排水系統(tǒng)反向通過(guò)濾池，以沖掉石英砂濾料的堵塞物質(zhì)，并減少產(chǎn)生水頭損失的因素。一般使用快濾池過(guò)濾，反沖強(qiáng)度為36-54m3/h，反沖洗時(shí)間為5-10min，濾層膨脹率達(dá)40-50%。 反沖洗注意的事項(xiàng)：一是要有足夠的沖洗強(qiáng)度和水頭，如有難以洗掉的附著物，應(yīng)添加適當(dāng)?shù)那逑磩?；反沖洗的水要迅速排掉，可以回流至污水來(lái)路。二是反沖洗的時(shí)間要根據(jù)實(shí)際情況而定，時(shí)間不能太長(zhǎng)，否則會(huì)沖散濾。