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射流泵抽气进行滤池气水反冲洗试验研究弹簧管

发布时间:2022-06-30 13:29:56

射流泵抽气进行滤池气水反冲洗试验研究

射流泵抽气进行滤池气水反冲洗试验研究 2011年12月04日 来源: 关键词:射流泵,试验研究论文摘要:用射流泵代替空压机或鼓风机进行滤池气水反冲洗、能大大降低设备扣运行费用。半生产性试验表明,这种工艺效果良好,在技术上可行。本文阐述了这种新工艺在设备组成、工艺参数、冲洗效果等方面的试验研究成果。滤池是水处理工程中最常用的设备。滤层冲洗得好坏,对滤池的过滤效果以及工作的经济性有重大影响。气水反冲洗滤池比单独用水反冲洗效果好,但需设置大容量空气压缩机或鼓风机,由于设备费用高、操作复杂,且工作时震动大,噪声强,推广缓慢。用射流泵进行滤池气水反冲洗,则能大大降低设备和运行费用,简化操作,减小噪声,有利于推广。该项技术已申请专利。本文重点介绍半生产性试验研究的成果。1.半生产性试验装置射流泵抽气进行滤池气水反冲洗的半生产性试验,是在室内小型试验的基础上进行的。试验滤池设在重庆市打枪坝水厂。试验滤池有两个,过滤面积都是lm2,为正方形。一个滤池用长柄滤头作配水配气系统。如图l(1)。滤头安装在滤池下部的隔板上;滤头呈棋盘状布置,间距为0.14m。隔板下配水室高度为0.45m。隔板上设厚度为0.05m的粗砂(粒径2~4mm),其上为0.3m厚的石英砂滤层(粒径0.5~1.0mm)和0.4m厚的无烟煤滤层(粒径0.7~1.7mm)。排水槽,槽顶距砂面0.68m。排水槽顶设有40目尼龙防砂网,以防气水反冲洗时滤料流失。滤池总高度为3.5m。射流泵竖直安装在滤池的反冲洗水管上。射流泵以水厂出厂水为压力水源。滤池反冲洗时,压力水经射流泵的喷嘴喷出,将空气吸入,形成气水混合液,送入滤池下部配水室;气水分离后,经长柄滤头均匀分布于滤池平面上,自下而上地对滤层进行气水同时反冲洗;气水反冲洗后,再单独用水反冲洗,以排除滤层中积存的气泡,并使双层滤料分层。反冲洗后的废水,由上部排水槽收集并排出池外。另一个试验滤池用穿孔管作配水和配气系统,如图1(2)。穿孔配水管设于池底部,其上设卵石承托层(粒径:32~16mm,16~8mm,8~4mm,4~2mm。各层厚度为0.15m,0.10m,0.10m和0.13m)。穿孔配气管设于粒径为4~2mm的承托层中。承托层上设双层滤料层,粒径和厚度同前。排水槽顶距砂面为0.45m。滤池总高度及其它尺寸同前。该滤池与前述滤池共用一台射流泵。并在射流泵后设置一个气水分离箱,将分离后的水和气分别送入穿孔管配水和配气系统,自下而上对滤层进行气水同时反冲洗。用穿孔管进行配水和配气,不仅可用于新建滤池,并且特别适于普通快滤池的改造。 2.试验结果及分析本试验自1987年7月开始,至12月结束,历时5个多月,经历了嘉陵江的洪水期及平水期。流进滤池的沉淀水浊度最低为3度,最高为25度,平均为13度;水温为17.5~26.5°C。试验结果分述如下 :2.1 气水反冲洗最佳工艺参数的试验研究为了确定半生产性试验的工艺参数,先用10根滤柱进行了两批正交试验。滤柱内径为150mm,长4m,下部安装长柄滤头作为配水配气系统,滤头上部设粒径为0.5~1.2mm石英砂滤料,厚为0.4m,及0.8~1.8mm的无烟煤滤料,厚为0.3m。试验也在打枪坝水厂进行,试验条件与半生产试验相同。滤柱以等速过滤方式工作,滤速控制在13~16m/h。当滤层水头损失达到1.7m时,进行反冲洗。反冲洗水由出厂压力水供给,反冲洗空气由空气压缩机供给。先用气水同时反冲洗若干分钟,再单独用水反冲洗2min。第l批正交试验选择了气水同时反冲洗的气水比、气水反冲洗总强度和气水同时反冲洗时间,以及单独水反冲洗强度四个因素进行考察,以过滤周期作为考察指标。每个因素选择3个水平。试验结果如图2。由正交试验结果分析及图2可知,影响过滤周期的主要因素是单独水反冲洗强度,其次是气水比和气水同时反冲洗时间,而气水反冲洗总强度在试验范围内对过滤周期影响较小。这是因为在气水同时反冲洗时,无烟煤与石英砂几乎完全混杂,增大单独水反冲洗强度可使煤砂很好分层,增大过滤周期。第2批正交试验,气水比为2:1固定不变,选择气水反冲洗总强度和反冲洗时间、单独水反冲洗强度和反冲洗时间四个因素进行考察,每个因素选择3个水平。试验结果如图2。由分析可知,影响过滤周期的主要因素仍是单独水反冲洗强度;其它因素依次是单独水反冲洗时间、气水同时反冲洗时间和气水反冲洗总强度。综合第l批和第2批试验,可知工艺参数宜选气水比为1.5:l~2:1,气水反冲洗总强度为12 L/(s.m2)左右,气水同时反冲洗时间为5~7min,单独水反冲洗强度为15 L/(s.m2)左右,单独水反冲洗时间以2min为佳。

2.2 半生产性滤池的运行方式和运行条件试验滤池按恒水头减速过滤方式工作。滤前水位始终保持在砂面以上1.7m左右。初滤速控制在14~17m/h。滤池每2d反冲洗一次,过滤周期平均为47h。周期结束时,末滤速仅较初滤速减少3—4m/h。滤池的平均滤速,对穿孔管配水配气滤池为13.4m/h,对滤头配水配气滤池为14.5m/h。由于出厂水的压力经常变动,所以滤池每次反冲洗时,射流泵前的水压力都是不相同的,一般变化于2.2~3.5大气压之间。气水同时反冲洗时,水的反冲洗强度为4.8~5.7L/(s.m2),平均为5.3 L/(s.m2);气的反冲洗强度为4~10.6 L/(s.m2),平均为7.2 L/(s.m2);气水比为0.83:1~2:1,平均为1.36:1;气水反冲洗总强度为8.8~16.3 L/(s.m2),平均为12.6 L/(s.m2);气水同时反冲洗时间为5min;单独水反冲洗强度为12~17 L/(s.m2),平均为15 L/(s.m2);单独水反冲洗时间为2min。反冲洗耗水率,对穿孔管配水配气滤池为0.6%,对滤头配水配气滤池为0.59%。滤池反冲洗时,射流泵工作正常,气水分离箱分离效果良好;不论长柄滤头或穿孔管,配水配气都较均匀;单独水反冲洗后,煤砂滤层分层情况良好,砂面平整干净。2.3  试验滤池的排水浊度、排污率和滤层含泥量滤池的排水浊度、排污率及滤层含泥量均从不同侧面反映了滤池的冲洗效果。试验表明,滤池气水反冲洗一开始,排水浊度就急剧升高,在0.5min前后出现最大值,浊度可达8000~10000度,随后排水浊度迅速减小,于反冲洗结束时可降至30~120度。污物的排除率,在气水同时反冲洗结束时可达80~88%;再经单独水反冲洗2min,排除率可达97.5~99.6%。表1为在试验期间进行的3次滤层含泥量的测定结果,由表可知,滤池经数月运行后,滤层的含泥量仍很低。此外,肉眼观察,滤料冲洗后具有与新滤料同样的光泽,没有发现滤料有泥膜,煤砂交界面也无泥球产生,表明冲洗效果良好。滤层平均含泥量(%)  表1取样日期

穿孔管配水滤池

滤头配水滤池

8月12日

0.1

0

9月29日

1.42

1.38

11月10日

0.5

0.2

2.4 滤池的过滤水头损失和出水水质滤池的初期水头损失是衡量滤层反冲洗效果的一个指标。图3中绘出了滤池初期水头损失随过滤周期数的变化情况。为了避免水头损失受初滤速的影响。图3中以初期水头损失对初滤速的比值H0/V0为纵座标。由图可见,滤层初期水头损失只在很小范围内波动没有随周期数而增大的趋势,这表明滤层冲洗效果良好。

滤池过滤过程中,水头损失的变化,也一定程度反映出滤池反冲洗效果的好坏。图4是两个试验滤池平均过滤水头损失变化的情况。由图可见,滤层水头损失在过滤过程中增加缓慢,在较高的滤速条件下,滤池期终水头损失不到1.60m,远较滤池所能提供的极限水头损失值要小,事实表明滤池的过滤周期可大大超过试验值。试验表明,滤池过滤水头损失没有随过滤周期数而增加的趋势,这也反映出滤池冲洗效果良好。图4还绘出了两个试验滤池出水浊度的变化情况(多次试验的平均值)。由图可见,滤池出水浊度在整个过滤周期里稳定少变,并且—般都小于2度,出水水质良好。图5绘出了试验滤池进水浊度和出水浊度的频率分布曲线。由图可见,进水浊度的中值(50%)约为13度,出水浊度的中值约为1度,表明滤层截污能力始终是很强的。

2.5 防止滤料流失的措施气水同时反冲洗滤层时,滤料能被上浮气泡携带至水面而随水流失。为了解滤料携升的高度,在滤柱内进行了专门试验。滤柱内装填粒径为0.5~1.0mm的石英砂滤料,滤层厚0.7m,滤层下部设长柄滤头配水配气。向滤柱下部送入不同流量的空气和水,进行滤层的气水反冲洗。并观察滤料的最大携升高度。图6为试验结果。图中纵轴为携升滤料至膨胀滤层表面的高度,横轴为气反冲洗强度。由图可见,当水的反冲洗强度不变时,滤料的最大携升高度随气反冲洗强度增加而增大。气水同时冲洗时,滤料的携升高度要比单独气反冲洗时(即水反冲洗强度为零)明显增大。但在试验的水反冲洗强度范围内(5~20L/(s.m2)),水的反冲洗强度对滤料的携升高度影响不很大。由图中滤料的最大携升高度数值可知,对常规的排水槽安设高度而言,气水同时反冲洗时,滤料的流失是不可避免的,这也正是气水同时反冲洗有待解决的问题。在半生产性试验中,采用了安设尼龙网拦截的方法防止滤料流失。尼龙网孔径为40目,网高为250mm,倾斜安装在排水槽外侧,网顶高出排水槽顶50~l00 mm。为了观察尼龙网的拦截效果,两个试验滤池的排水槽采用了不同的安设高度,一个为0.68m接近常规值,另一个为0.45m远低于常规值。经过近半年的运行观察,尼龙网防止滤料流失的效果良好,表明这种方法在生产中是完全可行的。3. 几点结论1.半生产性试验表明,用射流泵进行滤池气水反冲洗是可行的,它能大大降低设备和运行费用,且易于推广。2.在近半年的运行时间里,半生产性试验滤池,在平均进水浊度约为13度,平均滤速达13.4~14.5m/h,平均过滤周期47h,气水同时反冲洗时水反冲洗强度为5.3 L/(s.m2),气反冲洗强度为7.2 L/(s.m2),反冲洗时间为5min,单独水反冲洗强度为15 L/(s.m2),反冲洗时间为2min条件下,滤池冲洗效果良好,滤池初期水头损失和过滤水头变化皆无随周期数增大的趋势,滤后水平均浊度约为1度,出水水质良好。3.半生产性试验采用40目尼龙网拦截以防止滤料流失的方法,经近半年试验表明,效果良好,在生产上是可行的。(end)

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