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李福才

　　給水專家Susumu Kawamura 45年來對凈水處理深有研究，尤其是對過濾技術更有獨特的見解，在國際雜志上經常有專著發表。最近該專家在日本水道技術中心[高效率凈水技術開發研究(ACT21)]1998年11月第1次技術研究會上，針對該中心研究的一個子題，發表了有關高速濾池在設計與運行上的論述，堪予注目，茲予以簡要介紹。
　　過濾在凈水技術上是防御病原性孢囊(cyst)和O——卵囊(oo—cyst)的最后一道壁壘。因此對于濾池設計和運行的最佳化，近來越來越發的重要。本文不偏重技術理論，而著重于將作者多年來的積累知識和現場實踐經驗所提出的論述，予以介紹。

一、濾池種類

　　1、濾池種類根據下列6個方面的情況選定：
　　(1)地域特性，(2)法則制約，(3)財務性質，(4)原水水質，(5)處理設備規模，(6)水廠地形。
　　2、濾池數目和尺寸
　　濾池數目根據經驗規定如下：
　　N＝1.2Q0.5(N＝池數Q＝處理水量((Mgd))
　　若以m³／d表示：N＝0.02Q0.5(N＝池數Q＝處理水量m³／d)。
　　濾池規模一般為10000m³／d規模時，采用2池。濾池尺寸一般每1濾池為100m²以下。
　　3、濾池種類和尺寸、濾層高度表中示出濾池構成。表內所示為高速濾池，濾速都在10m／h以上。

高速濾池的種類和其構成

表1 濾池形式 濾層總高度 濾料種類和其有效直徑（de）、均勻系數（UC） 雙層 0.75m 煤濾料=0.5m,de=1.0mm,UC=1.4 砂濾料=0.25m,de=0.55mm,UC=1.4 三層 0.83m 煤砂料=0.45m,de=1.0m,UC=1.5 砂濾料=0.3m,de=0.5mm,UC=1.5 石榴石=0.075m,de=0.3mm,UC=1.5 粗濾（單層） 1.8m 煤濾料=1.8m,de=1.4mm,UC=1.4 粗濾（雙層） 1.8m 煤濾料=1.5m,de=1.4mm,UC=1.4 砂濾料=0.3m,de=0.73mm,UC=1.4

　　4、濾速及其控制
　　為了快速過濾，濾前凝聚必須合理、絮體良好，以得到優質的過濾水。過濾處理性能主要根據以下三個因素決定：
　　(1)濾料選定；
　　(2)過濾速度；
　　(3)采用有效的助濾劑——高分子凝聚劑。
　　使用無機凝聚劑、陽離子聚合劑、陰離子聚合劑或非離子聚合劑，進行良好的凝聚和沉淀處理，濾速能達到15—20m／h，能夠使濾后水濁度降到0.1NTU以下，或者使2—10μm微顆粒數達到30個／ml以下。
　　5、沖洗方式
　　為了保持濾層處理達清潔狀態。必須增加輔助沖洗(表層沖洗和空氣沖洗)和適當的增加反沖洗水速度。一般雙層濾料濾池場合，反沖洗膨脹率為25—35％。濾料de＝1.3mm以上，濾層高1.2m以上的粗濾料濃濾層濾池，必須有輔助反沖的空氣沖洗。
　　但是，采用空氣沖洗的暗渠噴咀(under—dran nozzle)，且還在加添聚合劑的場合，不能防止制泥球在濾層中存在，必須增加表面沖洗予以解決。
　　采用兩種濾料的場合，于反沖洗時，每種濾料流動都要在同樣程度狀況(同等膨脹率)，因此必須慎重選擇濾料。
　　兩種濾池沖洗最合理的粒徑比應為
　　d¹／d²＝[(ρ_1－ρ)／(ρ₁—ρ)]^0.667
　　式中　d₁＝濾料1粒徑
　　　　　d₂＝濾料2粒徑
　　　　　ρ＝濾料1比重
　　　　　ρ₂＝濾料2比重
　　　　　ρ＝沖洗水比重。
　　6、反沖洗水的最佳膨脹率
　　采用高速過濾，結合表面沖洗，其沖洗時的最佳膨脹率以下式表示：
　　最佳膨脹率＝(0.6-f)／0.4
　　式中 f＝濾料空隙率。通常煤濾料為0.5、砂濾料為0.45。
　　從而，最佳膨脹率煤濾料為25％、砂濾料為37.5％。
　　7、其他
　　根據現行的地表水沖洗規則和強化凝聚規則，目標要求為凈化水濁度在0.1NTU以下。為達到此項目標，L／de(濾層厚度mm／濾料有效直徑mm)必須在1000以上，不然過濾效果不好。圖示為模型濾池實驗結果的一例。圖中濾速為18m／L、L／de＝615—1000時，過濾初期濁度和其后過濾水濁度的變化情況。

　　但是，L／de太大也有不足，L／de加大，濾層厚度就須加深，初期水頭損失大，并且沖洗水量也要增多。因此，L／de最佳狀況是，在濾過水濁度達到0.1NTU時，L／de比例應當最小，(認為L／de尚應保持在大于1000的范圍以內)。

　　二、結語

　　由于有著隱驗于蟲等問題，要求必須對處理水中微顆粒控制。因此在凈水處理上，濾池負擔任務越來超重要。伴隨著這種情況，就必須加強濾池設計，而更重要的是要根據模型實驗所得結果的實際數據進行設計。