（一）過(guò)濾池反沖洗的作用

污水處理過(guò)濾池進(jìn)行濾料反沖洗的原因是為了清除過(guò)濾介質(zhì)上的污垢和雜質(zhì)，以保持過(guò)濾效率和延長(zhǎng)過(guò)濾介質(zhì)的使用壽命。在過(guò)濾過(guò)程中，污水中的懸浮物和顆粒物會(huì)被過(guò)濾介質(zhì)捕捉，隨著時(shí)間的推移，這些污垢和雜質(zhì)會(huì)逐漸積累在過(guò)濾介質(zhì)上，導(dǎo)致過(guò)濾效率下降。通過(guò)反沖洗，可以將過(guò)濾介質(zhì)上的污垢和雜質(zhì)沖洗掉，恢復(fù)過(guò)濾效率。

各類過(guò)濾池的的濾料必須定期進(jìn)行清洗，這主要也是三方面的原因。

(1）在過(guò)濾過(guò)程中，原水中的懸浮物被濾料表面吸附并不斷地在濾料層中積累，由于濾層孔逐漸被污物堵塞，過(guò)濾水頭損失不斷增加，當(dāng)達(dá)到某一限度時(shí)，濾料需進(jìn)行清洗，使濾池恢復(fù)工作性能，繼續(xù)工作；

(2）過(guò)濾時(shí)由于水頭損失增加，水流對(duì)吸附在濾料表面的污物的剪切力變大，其中有些顆粒在水流的沖擊下移到下層濾料中去，最終會(huì)使水中的懸浮物含量不斷上升，水質(zhì)變差，到一定程度時(shí)需要清洗濾料，以便恢復(fù)濾料層的納污能力；

(3）污水中的懸浮物中含有大量有機(jī)物，長(zhǎng)期滯留在濾層中會(huì)發(fā)生厭氧腐敗現(xiàn)象，需定期清洗濾料。

何時(shí)進(jìn)行清洗可根據(jù)原水的水質(zhì)特點(diǎn)和出水水質(zhì)要求，采用限定水頭損失、出水水質(zhì)或過(guò)濾時(shí)間等標(biāo)準(zhǔn)來(lái)決定。清洗濾池主要是依靠和重力流過(guò)濾水流方向相反的高速水流完成的，一般稱為反沖洗。

(二）反沖洗的方法

經(jīng)驗(yàn)表明，凝聚良好的地表水用單層砂濾池過(guò)濾，反沖洗強(qiáng)度、濾層膨脹率、清洗效果之間的關(guān)系是明確的。但是用于廢水處理的濾池清洗困難，由于水質(zhì)的差別和一些特殊類型濾池的出現(xiàn)，給水過(guò)濾中應(yīng)用的反沖洗的規(guī)定不能簡(jiǎn)單地套用到廢水過(guò)濾上來(lái)。

濾池清洗效果由含污濾層和清洗條件兩方面決定。廢水中懸浮物在濾料層中的截留狀態(tài)、絮凝程度和附著力的大小，與廢水特性和濾池類型有關(guān)；清洗條件主要包括：不同清洗方式時(shí)的膨脹率、反沖洗強(qiáng)度、反沖洗時(shí)間和反沖洗水頭等。

在顆粒濾料濾床中常用的沖洗方法有以下幾種：

(1）用水進(jìn)行反沖洗，把濾料沖成懸浮狀態(tài)后，由濾料間高速水流所產(chǎn)生的剪切力把懸浮物沖下來(lái)，并由反沖洗水帶走。

(2）用水反沖洗輔助以表面沖洗。表面沖洗水系在濾層上面，沖洗水由噴嘴噴出，砂粒得到很好的攪動(dòng)，懸浮物更易于脫落，同時(shí)也可以節(jié)省沖洗水量。表面沖洗周期可在水的反沖洗周期開(kāi)始前1min 或2min開(kāi)始，兩個(gè)周期持續(xù)約2min。

(3）用水反沖洗輔助以空氣擦洗。通常在水的反沖洗周期開(kāi)始以前，通入壓縮空氣約3min或4min，把濾料攪動(dòng)起來(lái)，同時(shí)用反沖洗水把懸浮物沖走，這樣可以節(jié)省沖洗水量。

(4）用氣-水聯(lián)合沖洗。這種沖洗方式多用在單層濾料濾床。水與氣的反沖洗流速列于表1。在氣-水聯(lián)合沖洗結(jié)束時(shí)，可用濾床達(dá)流化狀態(tài)時(shí)反沖洗水的流速?zèng)_洗約2~3min，即可去除遺留在濾床中的氣泡。

表1- 用于單層砂及無(wú)煙煤濾料濾池的氣及水反沖洗流速

濾料	濾料性質(zhì)	反沖洗流速
有效濾徑/mm	不均勻系數(shù)	水/【m3/（㎡·min）】	氣/【m3/（㎡·min）】
砂	1.00 1.49 2.19	1.40 1.40 1.30	0.41 0.61 0.81	13.1 19.7 26.2
無(wú)煙煤	1.10 1.34 2.00	1.73 1.49 1.53	0.28 0.41 0.61	6.60 13.1 19.7

表二不同類型濾床流化所需的反沖洗水流速

濾床類型	濾料粒徑	使濾床流化的最小反沖洗流速
m3/（㎡·min）	m/h
單層濾料（砂）雙層濾料（無(wú)煙煤及砂）	2mm	1.8~2.0 0.8~1.2	108~120 48~72
三層濾料（無(wú)煙煤、砂機(jī)石榴石或鈦鐵礦粒）		0.8~1.2	48~72

（三）反沖洗水的供給

一般情況下，反沖洗水的供給有兩種，一種是沖洗水塔，一種是沖洗水泵。

沖洗水塔占地大，投資大，但是操作簡(jiǎn)單，允許較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)向水塔輸水，耗電比較均勻。在當(dāng)今寸土寸金的時(shí)代，反沖洗水塔一般很少建設(shè)了。

沖洗水泵，雖然操作麻煩，短時(shí)間內(nèi)耗電量大，但是投資省占地少。

水泵沖洗的水泵流量要按照沖洗強(qiáng)度和濾池面積計(jì)算。

水泵揚(yáng)程（H/m）為：H=H0+H1+H2+H3+H4+H5

式中H0——排水槽頂與清水池最低水位之差，m；

H1——從清水池至濾池的沖洗管道中總水頭損失，m；

H2——濾池配水系統(tǒng)水頭損失，m；

H3——承托層水頭損失，m；

H4——濾料層水頭損失，m；

H5——備用水頭，一般取1.5~2.0m。

（四）反沖洗的過(guò)程中的一些實(shí)用參數(shù)

1、沖洗強(qiáng)度

沙律層的沖洗強(qiáng)度可根據(jù)沖洗所用的水量，以及沖洗時(shí)間和濾池面積來(lái)計(jì)算。

當(dāng)用水泵沖洗的時(shí)候，測(cè)定沖洗強(qiáng)度的方法和測(cè)濾速時(shí)一樣，就是測(cè)定濾池內(nèi)沖洗水的上升速度，再換算成沖洗強(qiáng)度。

2、濾層的膨脹率

開(kāi)始反洗后，濾料層失去穩(wěn)定而逐漸流化，濾料層界面不斷上升。濾池中濾料層增加的百分率稱為膨脹率，膨脹率可由下式表示：

式中e——膨脹率，%；

L0——過(guò)濾時(shí)穩(wěn)定濾層厚度，cm；

L——反沖洗時(shí)流化濾層厚度，cm；

反沖洗時(shí)，為了保證濾料顆粒有足夠的間隙使污物迅速隨水排出濾池，濾層膨脹率應(yīng)大一些。但膨脹率過(guò)大時(shí)，單位體積中濾料的顆粒數(shù)變少，顆粒碰撞和摩擦的機(jī)會(huì)也減少，所以對(duì)清洗不利。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)最佳反沖洗速度下的膨脹率來(lái)控制反沖洗較為方便。一般情況下，單層石英砂濾料濾池的膨脹率為20%~30%，上向流濾池為30％左右，雙層濾料濾池為40%~50%。

3．沖洗歷時(shí)

濾池反沖洗必須經(jīng)歷足夠的沖洗時(shí)間。若沖洗時(shí)間不足，濾料得不到足夠的水流剪切和碰撞摩擦?xí)r間，則清洗不干凈。一般普通快濾池沖洗歷時(shí)不少于5~7min，普通雙層濾料濾池不少干6~8min。

（五）輔助清洗

輔助清洗的目的是為了改善濾料清洗效果。輔助清洗有表面沖洗、空氣和機(jī)械翻洗等方法。

1．表面沖洗

(1）表面沖洗的作用

濾池的表面濾料顆粒細(xì)小，反沖洗時(shí)相互碰撞機(jī)會(huì)少，動(dòng)量小，所以不易清洗干凈，粘著的砂粒易結(jié)成小泥球。當(dāng)反沖洗后濾層重新級(jí)配時(shí)，泥球就隨之長(zhǎng)大而不斷向深處移動(dòng)。表面沖洗的作用就是破壞濾料結(jié)球，使濾料清洗更加潔凈。清洗前后濾料含泥量變化見(jiàn)表。

表——清洗前后濾料含泥量

清洗方式	單獨(dú)用水清洗	空氣輔助沖洗	表面輔助沖洗
清洗前后含污量/（mg/L）	33.7	9.0	11.3
重復(fù)沖洗次數(shù)	5	3	2
清洗后含污量/（mg/L)	15.3	1.9	2.9

(2）表面清洗設(shè)備

表面清洗設(shè)備主要有兩種：固定噴嘴表面沖洗器和懸臂式旋轉(zhuǎn)沖洗器。沖洗器置于濾層之上，壓力為（24.5~39.2)x10^4 Pa (2.5~4.0kgf/c㎡）的水流由噴嘴噴出，砂粒受到噴射水流的劇烈攪動(dòng)，使表面附著的懸浮物脫落，隨沖洗水排出。

固定沖洗器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但清洗效果不好。旋轉(zhuǎn)沖洗器距濾層表面為50mm，轉(zhuǎn)速為5r/ min ，沖洗強(qiáng)度為0.5~0.8L/( s·m2)，噴嘴處水流速可達(dá)30m/ s ，能射人濾層100mm。噴嘴與水平面傾角為24"~25"，孔嘴相距200mm。

為了使深層濾料也能清洗得更為潔凈，也可在濾層表面下設(shè)沖洗器。采用表面沖洗或表面和表面下聯(lián)合沖洗時(shí)，應(yīng)與反沖洗同時(shí)進(jìn)行。

2．空氣輔助清洗

(1）空氣輔助清洗的作用污水濾池濾料的粒度往往粗一些，所以反沖洗強(qiáng)度一般比較大。為了降低反沖洗強(qiáng)度，改善清洗效果，可以采用空氣輔助清洗。

(2）空氣輔助清洗的種類空氣輔助清洗因方式不同，其清洗效果也不相同。根據(jù)濾料的污染情況，可以選擇以下的空氣清洗方法。

①先用空氣沖洗，后用水反沖洗。首先將濾池水位降至濾層表面上約100mm處，通入空氣數(shù)分鐘，然后用水反沖洗。該法適用于表面污染重而內(nèi)層污染輕的濾池。

②空氣和水同時(shí)反沖洗。從靜止濾層下部送入空氣，在砂層內(nèi)合并成的大氣泡一面反復(fù)分散一面上升，由于氣泡直徑較小，濾料受到的擾動(dòng)較輕。另一方面，濾層反沖洗時(shí)呈懸浮狀態(tài)，氣泡直徑較大，清洗效果較好。

(3）脈動(dòng)沖洗

脈動(dòng)沖洗是"氣﹣水"聯(lián)合反沖洗的進(jìn)一步改進(jìn)。在用低流量水反沖洗的同時(shí)，間歇地送入空氣，反復(fù)數(shù)次后再進(jìn)行正常反沖洗。該法適用于負(fù)荷較大、表面和內(nèi)層均污染較重的濾池。

(4）空氣輔助清洗的配水系統(tǒng)

當(dāng)空氣流量較低時(shí)，可利用礫石層布水、布?xì)膺M(jìn)行反沖洗。為了防止承托層中較小的礫石發(fā)生移動(dòng)，可以在細(xì)礫石層上再放置一層較粗的礫石，形成底部粗、中間細(xì)、頂部又粗這樣級(jí)配的承托層。另一種方法是在礫石層上布置布?xì)夤?。為了能在整個(gè)濾池上均勻布?xì)?，可使布?xì)饪仔⌒ㄒ话銥?~3mm)，較為密集地分布。

對(duì)于"氣﹣水"反沖洗的小阻力系統(tǒng)，可采用濾頭布水與布?xì)?。例如，濾頭下帶有一段直徑為190mm的短管，短管穿過(guò)底板直插入水中，在緊接底板下緣處的管上開(kāi)一個(gè)直徑為3mm的小孔用來(lái)排氣。