專利名稱：一種水處理優(yōu)選濾料的方法
一種水處理優(yōu)選濾料的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于環(huán)境保護的水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水處理優(yōu)選濾料的方法。
技術(shù)背景
水處理的過濾環(huán)節(jié)中，濾料的性能直接影響著濾池的過濾效率和濾后水的水質(zhì)。 目前，國內(nèi)水處理過程中濾池濾料的選擇通常依靠經(jīng)驗，實際操作中容易出現(xiàn)濾池出水達 不到預(yù)期目標等現(xiàn)象，由于難以更換濾料，只有通過調(diào)整其他運行參數(shù)來優(yōu)化調(diào)整，無法滿 足優(yōu)質(zhì)出水的需要。新建水廠的濾池鋪設(shè)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(shè)計要求需要驗證，由于缺乏有效的濾料優(yōu)選方法和裝置而無法開展定量 實驗。
本發(fā)明將顆粒物和濁度聯(lián)用于過濾環(huán)節(jié)的濾料優(yōu)選。長期以來，濁度一直作為濾 后水質(zhì)監(jiān)測的重要參數(shù)，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(dāng) 水質(zhì)較清澈時或水的濁度很低(如低于O. 1NTU)等情況下，水中的微顆狀成分難以由濁度 值來體現(xiàn)。2007年新版的《生活飲用水衛(wèi)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(xué)指標，常規(guī)的濁度指標已無法滿足新標準對水質(zhì)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(huán)節(jié)檢測出來，甚至 在出廠水中也有發(fā)現(xiàn)，對濾池的過濾性能和過濾參數(shù)等評價需要借助更多的儀器來評價。 顆粒物計數(shù)方法通過測定水中的顆粒物數(shù)量和粒徑分布，再與濁度結(jié)合共同評價濾后水的 水質(zhì)，可以克服濁度的不確定性，準確表征濾池的過濾效果和濾后水顆粒物分布規(guī)律，其結(jié) 果具有無滯后性和準確度高的特點。將濁度與顆粒物計數(shù)方法聯(lián)合用于過濾環(huán)節(jié)的濾料 優(yōu)選，一方面可把握待過濾水的過濾性能，另一方面可實現(xiàn)最佳的濾后水水質(zhì)，確保水質(zhì)安 全。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水處理優(yōu)選濾池濾料的方法，利用顆粒計數(shù)儀和濁度 儀實時監(jiān)測不同濾料過濾前后的濁度和顆粒物去除規(guī)律，根據(jù)出水的顆粒數(shù)和濁度聯(lián)合判 定濾料的性能，解決濾池濾料優(yōu)選的問題。本發(fā)明的濾料優(yōu)選方法適用于水廠的新建和改 建工程中濾池濾料的選擇，也適用于污水深度再生領(lǐng)域的過濾料優(yōu)選。操作方法簡單易行， 結(jié)果可靠，具有很強的可操作性。
本發(fā)明的水處理優(yōu)選濾料的方法，為采用水處理優(yōu)選濾料的裝置對濾料進行優(yōu) 選，包括水的濾柱過濾、水質(zhì)的實時監(jiān)測和濾柱的反沖洗三個步驟。
所述水處理優(yōu)選濾料的裝置，包括并聯(lián)的兩根濾柱、與每根濾柱配套的水質(zhì)實時 監(jiān)測器和與每根濾柱配套的濾柱反沖洗器。
所述濾柱底部設(shè)有底座，所述濾柱的頂部側(cè)壁上由上而下依次設(shè)有進水口和溢流 口，所述濾柱的底部側(cè)壁上設(shè)有總出水口和反沖洗口，所述濾柱內(nèi)由下而上依次設(shè)有濾板、 粗砂承托層和濾料層，設(shè)有濾料層的濾柱側(cè)壁上自上而下設(shè)有多個取樣管，設(shè)有濾料層的濾柱側(cè)壁的底端設(shè)有用于更換濾料的取砂口 ；所述進水口經(jīng)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(shè)有取樣管。本發(fā)明的濾柱由有機玻璃、塑料材質(zhì) 或不銹鋼材質(zhì)加工而成，濾柱中的取砂口用于更換濾料。
較佳的，所述總進水口、總出水口和各取樣管處均設(shè)有配套的閥門。
所述水質(zhì)實時監(jiān)測器包括顆粒計數(shù)儀和濁度儀，所述顆粒計數(shù)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、反沖洗口以及溢流口可拆卸式連接。
所述濾柱反沖洗器包括經(jīng)管道連接的清水桶和反沖洗泵，所述反沖洗泵的另一端 連接一三通管道的第一端口，三通管道的第二端口經(jīng)管道與一根濾柱的反沖洗口連接，三 通管道的第三端口經(jīng)管道與另一根濾柱的反沖洗口連接，所述每根濾柱的總出水口均經(jīng)管 道與清水桶連接。本發(fā)明的反沖洗強度可通過反沖洗泵調(diào)節(jié)。
較佳的，所述反沖洗口處設(shè)有反沖洗閥門。
本發(fā)明的顆粒計數(shù)儀和濁度儀可根據(jù)需要選擇在線儀器或便攜式儀器，顆粒計數(shù) 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、反沖洗 口以及溢流口的反沖洗水相連，根據(jù)需要監(jiān)測不同位置的水質(zhì)變化。根據(jù)監(jiān)測需求，顆粒計 數(shù)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(shù)分別 為實時顆粒數(shù)和濁度。
本發(fā)明還提供了一種水處理的濾料優(yōu)選方法，利用顆粒物計數(shù)器和濁度儀監(jiān)測過 濾前后的濁度和顆粒物數(shù)量，衡量濾料的過濾性能，優(yōu)化選擇濾料。
本發(fā)明的水處理優(yōu)選濾料的方法，采用上述水處理優(yōu)選濾料的裝置對濾料進行優(yōu) 選，包括水的濾柱過濾、水質(zhì)的實時監(jiān)測和濾柱的反沖洗三個步驟；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(shè)到濾柱內(nèi)的粗砂承 托層之上，混凝沉后水由總進水口進入，依次經(jīng)控制流量計的閥門、流量計后，由濾柱的進 水口自上往下依次經(jīng)過濾料、承托層和濾板進行過濾,并由濾柱的總出水口流出，濾出水最 終進入清水桶。
所述濾柱的反沖洗采用濾柱反沖洗器，反沖洗時，先打開清水桶閥門，再采用反沖 洗水泵將收集在清水桶內(nèi)的濾出水對濾柱進行反沖洗。
所述水的濾柱過濾過程和濾柱的反沖洗過程中分別采用水質(zhì)實時監(jiān)測器進行水 質(zhì)的實時監(jiān)測，水質(zhì)的實時監(jiān)測時，通過顆粒計數(shù)儀和濁度儀測定總進水口、進水口、各取 樣管、總出水口、反沖洗口和溢流口處的水質(zhì)狀況,根據(jù)實時顆粒數(shù)、濁度變化規(guī)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(shè)高度。
本發(fā)明水處理優(yōu)選濾料的方法，濾料過濾在模擬濾柱中進行，兩根濾柱并聯(lián)連接， 每根濾柱均勻設(shè)置數(shù)個取樣管和一個取砂口，混凝沉淀后的出水分別由流量計調(diào)節(jié)流量后 進入兩個過濾柱，然后自上而下通過濾料層，濾柱設(shè)總出水口，由閥門控制。取樣管用于收 集濾層不同位置的出水，顆粒物計數(shù)儀和濁度儀用于檢測濾柱的進水以及各個濾層出水顆 粒數(shù)和濁度，取砂口用于更換濾料時移除濾柱中原有的濾料。濾柱內(nèi)設(shè)有粗砂承托層和濾 板，防止待檢測濾料流失。
本發(fā)明水處理優(yōu)選濾料的方法中監(jiān)測儀器為顆粒計數(shù)儀和濁度儀，各儀器顯示的 讀數(shù)即為實時顆粒數(shù)和實時濁度。
本發(fā)明水處理優(yōu)選濾料的方法中反沖洗為水沖，設(shè)有反沖洗泵，根據(jù)需要也可設(shè) 置氣沖。設(shè)置反沖洗裝置一方面便于清洗濾料，另一方面可通過顆粒計數(shù)儀和濁度儀監(jiān)測 反沖洗水的水質(zhì)來確定最佳的反沖洗參數(shù)。反沖洗水來自清水桶。濾柱底部設(shè)反沖洗口， 由反沖洗閥門控制，清水桶和反沖洗閥門通過PVC管連接。
本發(fā)明是一種新型的水處理濾料優(yōu)選方法，發(fā)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(yōu)選系統(tǒng)操作簡單，性能可靠，可廣泛應(yīng)用于自 來水廠和污水再生工程的新建和擴建工程中濾池濾料的優(yōu)選。


圖1是本發(fā)明的水處理優(yōu)選濾料的裝置示意圖具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例進一步闡述本發(fā)明，應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的保護范圍。
實施例1
本實施例的水處理優(yōu)選濾料的裝置，如圖1所示，包括并聯(lián)的兩根濾柱1、與每根 濾柱配套的水質(zhì)實時監(jiān)測器2和與每根濾柱配套的濾柱反沖洗器3。
所述濾柱I底部設(shè)有底座11，所述濾柱的頂部側(cè)壁上由上而下依次設(shè)有進水口 18 和溢流口 19，所述濾柱的底部側(cè)壁上設(shè)有總出水口 13和反沖洗口 12，所述濾柱內(nèi)由下而上 依次設(shè)有濾板14、粗砂承托層15和濾料層17，設(shè)有濾料層的濾柱側(cè)壁上自上而下設(shè)有多個 取樣管171，設(shè)有濾料層的濾柱側(cè)壁的底端設(shè)有用于更換濾料的取砂口 16 ;所述進水口 18 經(jīng)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(shè)有取樣管110。上述濾柱由有機玻璃、塑料材質(zhì)或不銹鋼材質(zhì)加工而成,濾柱中的取砂口 用于更換濾料。
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(shè)有配套的閥 門。
所述水質(zhì)實時監(jiān)測器2包括顆粒計數(shù)儀21和濁度儀22，所述顆粒計數(shù)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、反沖洗口 12 以及溢流口 19可拆卸式連接。
所述濾柱反沖洗器3包括經(jīng)管道連接的清水桶31和反沖洗泵32，所述反沖洗泵 32的另一端連接一三通管道的第一端口，三通管道的第二端口經(jīng)管道與一根濾柱的反沖洗 口連接，三通管道的第三端口經(jīng)管道與另一根濾柱的反沖洗口連接，所述每根濾柱的總出 水口 13均經(jīng)管道與清水桶31連接。本實施例的反沖洗強度可通過反沖洗泵調(diào)節(jié)。
較佳的，所述反沖洗口 12處設(shè)有反沖洗閥門。
本實施例的顆粒計數(shù)儀21和濁度儀22可根據(jù)需要選擇在線儀器或便攜式儀器， 顆粒計數(shù)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、反沖洗口以及溢流口的反沖洗水相連，根據(jù)需要監(jiān)測不同位置的水質(zhì)變化。根據(jù)監(jiān)測需 求，顆粒計數(shù)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(shù)分別為實時顆粒數(shù)和濁度。
本實施例的水處理優(yōu)選濾料的方法，采用上述水處理優(yōu)選濾料的裝置對濾料進行優(yōu)選,包括水的濾柱過濾、水質(zhì)的實時監(jiān)測和濾柱的反沖洗三個步驟。
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(shè)到濾柱內(nèi)的粗砂承托層15之上，混凝沉后水由總進水口 113進入，依次經(jīng)控制流量計的閥門112、流量計 111后，由濾柱的進水口 18自上往下依次經(jīng)過濾料17、承托層15和濾板14進行過濾，并由濾柱的總出水口 13流出，濾出水最終進入清水桶31。
所述濾柱的反沖洗采用濾柱反沖洗器，反沖洗時，先打開清水桶閥門，再采用反沖洗水泵32將收集在清水桶31內(nèi)的濾出水對濾柱I進行反沖洗。
所述水的濾柱過濾過程和濾柱的反沖洗過程中分別采用水質(zhì)實時監(jiān)測器2進行水質(zhì)的實時監(jiān)測，水質(zhì)的實時監(jiān)測時，通過顆粒計數(shù)儀21和濁度儀22測定總進水口、進水口、各取樣管、總出水口、反沖洗口和溢流口處的水質(zhì)狀況，根據(jù)實時顆粒數(shù)、濁度變化規(guī)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(shè)高度。
混凝沉淀后的出水經(jīng)過流量計111確定流量后分別由進水口 18進入兩根濾柱，可根據(jù)需要打開或關(guān)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(yōu)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(shù)的優(yōu)化則可在一根濾柱中完成。兩根濾柱流量可通過流量計調(diào)節(jié)?？傔M水管設(shè)取樣管110，取樣管110可與實時監(jiān)測儀器2相連，監(jiān)測進水水質(zhì)參數(shù)。
進水自上而下依次通過濾料層17、承托層15和濾板14，濾柱的濾料層段均勻設(shè)數(shù)個取樣管口 171，取樣口可直接與實時監(jiān)測儀器相連，監(jiān)測不同厚度的濾層的出水濁度和顆粒物數(shù)量，根據(jù)不同厚度的出水濁度和顆粒數(shù)確定濾料的鋪設(shè)厚度。兩濾柱的總出水口 13 均可直接與監(jiān)測儀器相連，監(jiān)測各個濾柱出水顆粒數(shù)和濁度，進而優(yōu)選濾料種類、粒徑等。
本方法中反沖洗為水沖，設(shè)有反沖洗泵32，根據(jù)需要也可設(shè)置氣沖。設(shè)置反沖洗裝置一方面便于清洗濾料，另一方面反沖洗出水由溢流口 19流出，溢流口 19可直接與監(jiān)測儀器相連，可通過顆粒儀和濁度儀監(jiān)測反沖洗水的水質(zhì)來確定最佳的反沖洗參數(shù)，包括反沖洗強度，反沖洗時間等。反沖洗水來自清水桶31，清水桶31和反沖洗口 12處的反沖洗閥門通過管道連接。
本方法中監(jiān)測儀器為顆粒計數(shù)儀21和濁度儀22，顆粒計數(shù)儀和濁度儀為便攜式或在線儀器，在連接方式上可采用一個裝置的前后串聯(lián)，根據(jù)濁度和顆粒物的去除規(guī)律用于工藝參數(shù)優(yōu)化，也可以并聯(lián)同步判斷兩種濾料材質(zhì)、粒徑和外形(如均勻程度等)的優(yōu)選。根據(jù)監(jiān)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(shù)即為實時顆粒數(shù)和濁度。
實施例2
濾料優(yōu)選的過程
采用實施例1的水處理優(yōu)選濾料的裝置并根據(jù)實施例1的水處理優(yōu)選濾料的方法對1#和2#濾料進行優(yōu)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淀池的出水，進水濁度在1. O 2. ONTU,進水大于2 μ m的顆粒數(shù)在4000 8000個/mL。兩種濾料的濾柱過濾速度相同，范圍為8 12m/h，對兩濾柱的進出水顆粒物總數(shù)、粒 徑分布和濁度進行了對比分析。
濾料優(yōu)選的結(jié)果
1#細砂的出水顆粒物數(shù)量和濁度比2#均低10 30%，水質(zhì)更穩(wěn)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，反沖洗頻繁。雖然粗砂的過濾效果不 如細砂，但粗砂的出水水質(zhì)仍能滿足水廠濾池出水要求，且運行周期長，氣水沖洗時不易跑 砂。根據(jù)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(quán)利要求
1.一種水處理優(yōu)選濾料的方法，為采用水處理優(yōu)選濾料的裝置對濾料進行優(yōu)選，包括水的濾柱過濾、水質(zhì)的實時監(jiān)測和濾柱的反沖洗三個步驟；所述水處理優(yōu)選濾料的裝置包括并聯(lián)的兩根濾柱、與每根濾柱配套的水質(zhì)實時監(jiān)測器和與每根濾柱配套的濾柱反沖洗器。
2.如權(quán)利要求1所述的水處理優(yōu)選濾料的方法，其特征在于，所述濾柱底部設(shè)有底座，所述濾柱的頂部側(cè)壁上由上而下依次設(shè)有進水口和溢流口，所述濾柱的底部側(cè)壁上設(shè)有總出水口和反沖洗口，所述濾柱內(nèi)由下而上依次設(shè)有濾板、粗砂承托層和濾料層，設(shè)有濾料層的濾柱側(cè)壁上自上而下設(shè)有多個取樣管，設(shè)有濾料層的濾柱側(cè)壁的底端設(shè)有用于更換濾料的取砂口 ；所述進水口經(jīng)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(shè)有取樣管。
3.如權(quán)利要求2所述的水處理優(yōu)選濾料的方法，其特征在于，所述濾柱由有機玻璃、塑料材質(zhì)或不銹鋼材質(zhì)加工而成。
4.如權(quán)利要求2所述的水處理優(yōu)選濾料的方法，其特征在于，所述總進水口、總出水口、各取樣管和反沖洗口處均設(shè)有配套的閥門。
5.如權(quán)利要求1所述的水處理優(yōu)選濾料的方法，其特征在于，所述水質(zhì)實時監(jiān)測器包括顆粒計數(shù)儀和濁度儀，所述顆粒計數(shù)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、反沖洗口以及溢流口可拆卸式連接。
6.如權(quán)利要求1所述的水處理優(yōu)選濾料的方法，其特征在于，所述濾柱反沖洗器包括經(jīng)管道連接的清水桶和反沖洗泵，所述反沖洗泵的另一端連接一三通管道的第一端口，三通管道的第二端口經(jīng)管道與一根濾柱的反沖洗口連接，三通管道的第三端口經(jīng)管道與另一根濾柱的反沖洗口連接，所述每根濾柱的總出水口均經(jīng)管道與清水桶連接。
7.如權(quán)利要求1所述的水處理優(yōu)選濾料的方法，其特征在于，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(shè)到濾柱內(nèi)的粗砂承托層之上，混凝沉后水由總進水口進入，依次經(jīng)控制流量計的閥門、流量計后，由濾柱的進水口自上往下依次經(jīng)過濾料、承托層和濾板進行過濾,并由濾柱的總出水口流出，濾出水最終進入清水桶； 所述濾柱的反沖洗采用濾柱反沖洗器，反沖洗時，先打開清水桶閥門，再采用反沖洗水泵將收集在清水桶內(nèi)的濾出水對濾柱進行反沖洗； 所述水的濾柱過濾過程和濾柱的反沖洗過程中分別采用水質(zhì)實時監(jiān)測器進行水質(zhì)的實時監(jiān)測，水質(zhì)的實時監(jiān)測時，通過顆粒計數(shù)儀和濁度儀測定總進水口、進水口、各取樣管、總出水口、反沖洗口和溢流口處的水質(zhì)狀況,根據(jù)實時顆粒數(shù)、濁度變化規(guī)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(shè)高度。水處理優(yōu)選濾料的裝置，其特征在于，包括并聯(lián)的兩根濾柱、與每根濾柱配套的水質(zhì)實時監(jiān)測器和與每根濾柱配套的濾柱反沖洗器。
8.如權(quán)利要求1-7任一所述的水處理優(yōu)選濾料的方法用于水廠的新建和改建工程中濾池濾料的選擇以及污水深度再生領(lǐng)域的濾料優(yōu)選。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境保護的水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水處理優(yōu)選濾料的方法。本發(fā)明的水處理優(yōu)選濾料的方法，為采用水處理優(yōu)選濾料的裝置對濾料進行優(yōu)選，包括水的濾柱過濾、水質(zhì)的實時監(jiān)測和濾柱的反沖洗三個步驟。水處理優(yōu)選濾料的裝置包括并聯(lián)的兩根濾柱、與每根濾柱配套的水質(zhì)實時監(jiān)測器和與每根濾柱配套的濾柱反沖洗器。本發(fā)明利用顆粒計數(shù)儀和濁度儀實時監(jiān)測不同濾料過濾前后的濁度和顆粒物去除規(guī)律，根據(jù)出水的顆粒數(shù)和濁度聯(lián)合判定濾料的性能，解決濾池濾料優(yōu)選的問題。本發(fā)明的濾料優(yōu)選方法適用于水廠的新建和改建工程中濾池濾料的選擇，也適用于污水深度再生領(lǐng)域的過濾料優(yōu)選。操作方法簡單易行，結(jié)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(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)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(xué)