石英砂过滤在污水处理中应用

石英砂过滤在污水处理中应用  石英砂在水处理方面起到越来越重要的作用，去除悬浮物起到过滤作用，作为一项技术手段，在任何水处理工程运用时，应先了解其的一些特性和技术指标，下面从石英砂滤料本身特征和石英砂过滤器运行流程简述其在水处理中的应用。  

第一部分 石英砂滤料  

一、 石英砂滤料的简介

石英砂滤料是采用天然石英矿石，经破碎，水洗，筛选，酸洗，烘干，二次筛选而成的一种水处理滤料； 石英砂主要成分是二氧化硅，含有氧化铁、粘土和有机杂质。石英砂滤料外观呈多棱形、球状，纯白色，硬度大，抗腐蚀性好，密度大，机械强度高，载污能力线使用周期长的特点，是化学水处理的理想材料。在单层、双层过滤池、过滤器和离子交换器中适用，其各项指标均达到了（

CJ/T43-1999）标准。 

石英砂滤料起到过滤作用，就像水经过砂石渗透到地下一样，将水中的那些悬浮的物阻拦下来，主要针对那些细微的悬浮物。

石英砂作为过滤料的应用，石英砂与过滤容器结合，用于截留水中悬浮物胶体等颗粒杂质，从而起到过滤的作用。

二、 石英砂滤料的工作原理

在石英砂过滤的过程中，悬浮颗粒的去除，主要是由颗粒和滤料之间以及颗粒与颗粒之间的吸附粘附作用而被去除的。这就涉及到两方面的原理：第一是被水携带的悬浮颗粒物发生迁移，脱离水流流线向滤料表面靠近，既迁移机理；第二就是当悬浮颗粒与滤料接触时，依靠某种或某几种力（其中有范德华力、表面张力及库仑力）的作用使得它们粘附在滤料表面上，这就是颗粒的粘附机理，在这一机理中，要保证过滤出水水质，就保证滤层滤料一定的表面积，为悬浮颗粒吸附在表面上提供足够的吸附空间，以便悬浮颗粒物有效的被吸附在滤料表面。悬浮颗粒物在滤层空隙水流中迁移输送由沉淀、惯性、阻截、扩散、动力效应等基本作用的过程，至于颗粒受到哪些力的作用，取决于浊质粒度的大小。在过滤过程中,滤料的表面积起到最重要的作用，滤料所提供的颗粒表面越大,对水中悬浮物的附着力越强,为要达到一定的预期的出水水质要求,滤料所提供的表面积应满足某一最小值。

三、 石英砂滤料的分类  石英按品质可分为普通石英砂，精制石英砂，高纯石英砂，熔融石英砂。 但在水处理这种中，一般只用到两种，普通石英砂滤料和精制石英砂滤料，而精制石英砂适用于纯水中，污水处理一般只用普通石英砂。普通石英砂的理化性质如下： 

石英砂的理化性能

其中Fe2O3≤0.06—0.02％,耐火度1750---1800℃，外观部分大颗粒，表面有黄皮包囊。在污水处理中,用三五年都没问题,只要防止石英砂流失就行,即使被污染了不要紧,因为污水处理中

,污泥可以进行好氧或者厌氧呼吸,将污水中的污染物降解。

四、 石英砂滤料的技术要求 

⑴ 石英砂滤料的破碎率和磨损率之和不应大于1.5%（百分率按质量计，下同）。

⑵ 石英砂滤料的密度不应小于2.55g/cm3，使用中对密度有特殊要求都除外。

⑶ 石英砂滤料应不含可见泥土、云母和有机杂质，滤料的水浸出液不含有毒物质。含泥量不应大于1%，密度小于2g/cm3的轻物质的含量不应大于0.2%。

⑷ 石英砂滤料的灼烧减量不应大于0.7%。

⑸ 石英砂滤料的盐酸可溶率不应大于3.5%。

⑹ 单层或双层滤料滤池的石英砂滤料粒径范围，一般为0.5～1.2mm。三层滤料滤池的石英砂滤料粒径范围，一般为0.5～0.8mm。

⑺ 在各种粒径范围的石英砂滤料中，小于指定下限粒径的不应大于3％，大于指定上限粒径的不应大于2％。

⑻ 石英砂滤料的有效粒径和不均匀系数，由使用单位确定。 

五、 影响石英砂滤料过滤的因素 

1、 水质的温度

温度对滤料过滤的影响是明显的，温度高，水的粘度高，有利于过滤，温度低，水的粘度低，不利于过滤。温度一般控制在20-30℃.不同水质不同情况，最佳温度在使用石英砂过滤时，可以现在实验室里进行小试，然后再行确定。

2、 pH值

普通石英砂在pH中性及值范围内的酸性水中都很稳定，但在碱性条件下有微溶现象。化学水处理中SiO2增量不应超过2mg/L。

3、 运行周期 

石英砂滤料在使用过程中，使用周期随不同水质而不同，为了保证出水水质的达标，要及时检验石英砂滤料的运行状况，并且要随时检验出水的浊度，当出水不在清澈，水质浊度高时，要及时进行反冲洗滤料，在日常的试验中，把握石英砂滤料的使用周期。一般可以以水头损失为石英砂滤料是否到期为依据,当水头损失为1.5～1.8m时，说明滤料周期已到，停止过滤，进行反冲洗。

4、 石英砂滤料的孔径

常用规格有：0.5-1.0mm、 0.6-1.2mm、 1-2mm 、2-4mm 、4-8mm 、8-16mm 16-32mm。

在研究均质石英砂过滤性能研究中发现，不同粒径的均质石英砂进行直接过滤，在单位面积滤层滤料表面积相等的条件下，进行过滤性能比较，经过试验证明，单位滤层滤料颗粒表面积相等的条件及运行参数相同的情况下，过滤以后，出水的浊度等基本相同，粗石英砂过滤的水头损失小于细石英砂的过滤的水头损失。主要是因为粗粒径的有效孔隙率优于细粒径的有效孔隙

率，粗粒径滤料截留浊质后滤层内部水流变化比细粒径滤料截留浊质后滤层内部水流变化慢且小，在处理污水过程中，一般采用较粗粒径的滤料。

5、 石英砂滤料滤层的厚度

石英砂滤料滤层的厚度本没有硬性的规定,各单位或企业可根据不同的水质自行制定滤层厚度,但根据我国许多生产过程中水处理的实际情况试验中,有一定的经验,可以借鉴一下:如:单滤层滤料过滤中,使用石英砂粒径为0.5～1.2mm，而滤层厚度为0.7m；发过使用的石英砂滤料，粒径为0.7～2.0mm，滤层厚度为0.95～1.5m；美国日处理污水130万方，粒径1.7mm，滤层后1.8m；中国北京的第九水厂二期工程日处理水量为50万方，粒径为1.1mm,滤层厚度为1.5m。

综合4、5两条，石英砂滤料的粒径和厚度对过滤性能的好坏有着重要的作用。在使用滤层过滤中，滤料的滤径越大，可容纳的悬浮物空间越大，过滤能力强，截污量大；而同样的足够保护厚度的条件下，悬浮物可以更多地被截留，使中下层滤料更好的发挥作用。所以粒径与滤层厚度的选择，是衡量过滤器性能的重要指标，一般认为，滤层厚度和粒径的比值越大越好，据中国《城市供水行业2000年技术进步发展规划》提出：“为保证水质，滤层厚度粒径比应大于800。”当然，在各企业中，可根据自己污水性质，在实验中寻求二者的最佳关系值。

六、 石英砂滤料的贮存

石英砂滤料包装袋上应印字表明产品名称、粒径范围、生产厂名，字体的颜色一般为棕色。

石英砂滤料宜用耐用织物袋包装运输，粒径大于16mm的滤料包装可以适当降低。石英砂滤料在运输和贮存期间应防止包装袋破损，以漏失和混入杂物。 

石英砂滤料不宜与承托料及其它滤料一起堆放。 石英砂滤料和其它滤料不宜与其它有毒有害物品个污染物品一起堆放。不能漏天存放,防尘防污染存放,一般质保期为十年。

七、 石英砂滤料过滤的注意事项

1、进水中不能含有大于5mm的颗粒物，如有，应在砂滤前安装一张滤网，避免大颗粒物对砂滤过程产生危害；

2、禁止污泥膨胀，污泥浮渣类废水进入砂滤系统；

3、为提高砂滤去除SS的效果，可配合加入FeCl3或者是PAC，但禁止加入PAM，防止砂子板结；

4、禁止污泥脱水机水和气浮系统出水直接进入砂滤系统；

5、水力负荷，注意砂滤承担的水力负荷，根据不同的砂滤器或是快滤池的设备本身要求，定制进水量；

八、石英砂滤料的检验方法（详见附件一：石英砂滤料检验标准）。

第二部分 石英砂过滤器在污水中的应用 

在污水处理中，石英砂滤料得到广泛的应用，把石英砂滤料与过滤器结合成石英砂过滤器，利用石英砂的粒径范围，用于截留水中悬浮物胶体等颗粒物。

石英砂过滤器 英文名Shallow medium filter，它是利用石英沙作为过滤介质，在一定的压力下，把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒的石英砂过滤，有效的截留除去水中的悬浮物、有机物、胶质颗粒、微生物、氯、嗅味及部分重金属离子等，最终达到降低水浊度、净化水质效果的一种高效过滤设备。

一、石英砂过滤器的原理

石英砂过滤器是利用一种或几种过滤介质，常温操作、耐酸碱、氧化，PH适用范围为2-13。系统配置完善的保护装置和监测仪表,且具有反冲洗功能，泥垢等污染物很快被冲走，耗水量少，按用户要求可设置全自动功能。在一定的压力下，使原液通过该介质的触絮凝、吸附、截留，去除杂质，从而达到过滤的目的。其过滤精度在0.005－0.01m之间,可有效去除胶体微粒及高分子有机物。

高效连续过滤器的运行可分为原水过滤和滤料清洗再生两个相对独立又同时进行的过程。二者在同一个过滤器的不同位置完成，前者动力依靠高位差或泵的提升，而后者则通过压缩空气完成的。

二、石英砂过滤器的工作流程

排气→冲洗→反洗（二）→正洗→制水→反洗（一）→排水→汽水擦洗 

1、排气：初次调试，由于设备内有空气，故需排气。打开过滤器的排气阀和进水阀，至排气阀出水后，关闭排气阀。

2、冲洗：设备初运行时，滤层还无法形成，过滤效果不佳，故设有冲洗工艺，打开过滤器的进水阀和正洗排放阀运行至出水浊度≦2mg/L。

3、运行：打开过滤器的进水阀和出水阀，开启原水泵和计量泵，

4、反洗：过滤器过滤周期结束或进出水压差达到设定值时或过滤出水水质下降到控制极限时，过滤器都应进行反洗。过滤器反洗时，过滤进出水阀门关闭，反洗进出水阀门开启，同时启动反冲洗水泵，过滤器反洗持续时间一般为10-15分钟，过滤器反洗时，排气阀必须始终处于关闭状态。过滤器的反洗流量应控制在33～40m3/h，扬程应控制在28-30m范围内，不允许超流量及扬程反洗。

5、正洗：打开过滤器的进水阀和正洗排放阀，运行至出水浊度≦1mg/L

6、排水：打开过滤去的排气阀和正洗排放阀，把过滤器内的积水排至滤料层上200mm以上。

7、汽水擦洗：关闭进水阀和出水阀，打开正洗排放阀、进气阀和反洗进气阀，以10-151/s﹒m2的进气强度，同时水以10-15m/h的流速进行汽水擦洗，时间为10分钟左右。

三、石英砂过滤器操作规程

1、过滤器使用前应检查前级设备的处理量和各阀门的位置是否正确。

2、过滤器第一次使用或停用一段时间重新投入使用时，滤料浸泡时间不得低于12小时。

3、过滤器的运行可采用自动控制，也可采用手动控制，任凭用户自由选择。 

4、设备第一次投运或长时间停运后重新投入运行时，应首先打开排气阀及过滤进水阀，向设备内进水，待排气阀有水溢出时关闭排气阀，对滤料进行浸泡，滤料浸泡12小时后，可将设备投入正常运行。打开过滤进水阀、过滤出水阀，设备进入正常过滤运行。

五、石英砂过滤器使用注意事项

1、当设备进行检修需要人进入容器内时，应先将罐内积水排净，并打开人孔盖通风换气，才可进行下一步工作。

2、设备未安装使用前，应远离火源、妥善保管，并防止锈蚀和损坏。

3、设备在气温低于零度条件下运行时，罐体及管线应进行保温处理。

4、设备不允许再动火焊接或发生破坏防腐层的现象。

5、设备只能由经培训的专业人员进行安装、使用和维护。业主和用户必须让操作人员受到适当培训。 

第三部分 其他

石英砂滤料在污水处理中，除了配合使用过滤器以外，还有的使用过滤池，在使用过滤池过滤时，其中最重要的步骤是石英砂滤料的反洗。

污水流经水处理滤料层之后，水中的悬浮物被截留在滤层之中，如果不进行反洗，这些滤料中的微孔就会被堵塞，失去他们的作用，对水头也有一定的损失，反冲洗环节操作时，水流经底部排水系统反向通过滤池，以冲掉石英砂滤料的堵塞物质，并减少产生水头损失的因素。一般使用快滤池过滤，反冲强度为36-54m3/h，反冲洗时间为5-10min，滤层膨胀率达40-50%。

反冲洗注意的事项：一是要有足够的冲洗强度和水头，如有难以洗掉的附着物，应添加适当的清洗剂；反冲洗的水要迅速排掉，可以回流至污水来路。二是反冲洗的时间要根据实际情况而定，时间不能太长，否则会冲散滤。