连续砂滤器的工作原理

连续式高效流砂过滤器原理及设计案例

1、作用原理

1）概要

连续式高效流砂过滤器是移动床向上流连续式高效流砂过滤器的简称。

流砂过滤器与以往的固定床过滤器不同，无需每天停机1-2次，以便清洗滤床上的截留物。原水由过滤器底部进入滤床，并向上流与滤床充分接触，所含悬浮物被截留在滤床上，清水由顶部的出水堰溢流排放。截留污染物的石英砂通过底部的气提装置提升到顶部的洗砂装置中进行清洗。由于空气、水、砂子在压缩空气的作用下剧烈摩擦，使砂子截留的杂物洗脱。洗净后的砂因重力自上而下补充到滤床中，洗砂水则通过单独的排污管排放，完成整个洗砂过程。

流砂过滤器与以往的连续过滤器不同，操作员可以直接观察洗砂过程，并根据运行情况进行调节，以达最佳过滤效果。维护管理简单，操作方便。

2）过滤过程

原水从进水管（1）进入到锥型的引水道（2），再进到滤床（3）。原水经过滤床时悬浮物被砂子截留变成干净的过滤水。过滤水经过溢流堰（4），由出水管（5）流出过滤器外。

原水的种类及性质不同，过滤器用的砂子也有所不同。通常用的有效直径0.9mm，均匀系数1.4的均质石英砂。含油废水或含有易黏结物的原水，则用有效直径1.2mm，均匀系数1.4的均质石英砂，相应地，提砂泵所需空气量亦要增加1.5-2倍。

3）洗砂过程 13

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被悬浮物污染的砂子，通过锥形的砂分配器（6）与过滤器的倾斜面形成的通道，下到集砂箱（7）。被集砂箱收集的砂子，由提砂泵（8）输送到上部洗涤槽（10）的洗砂装置中。被污染的砂子在提升过程中先与水和空气剧烈摩擦，在空气分离器（9）中空气与砂、水分离，砂子则因重力通过洗砂装置的通道（11）下降，清洗水（部分过滤水）则通过清洗水管从洗砂装置的下部流到通道内。两者相对接触，砂子被洗净。干净的砂子重新均匀分布到滤床中央。洗净后的污水通过排水装置排出。洗净排水量可通过上下调节排水装置的调节堰，使其达到最适合的量。

销：｛１巷　４期（２０１２．０４）（产品视点）　大型连续砂滤器　吴浩’中国石油规划总院　摘要：为了适应油田含聚、含油污水处理的需要，在小型设备试验运行的基础上，进行了　大型工业设备的研制。根据目前污水处理站在用设备的常见规格和处理能力的要求，确定大型　连续砂滤器的直径为４．０　ｍ，处理量为２　０００　ｍ　／ｄ。连续砂滤器集过滤、分离、气浮、自动清洗　等功能于一体，可以替代现有压力滤罐，在进水含油量≤１Ｏ０　ｍｇ／Ｌ、悬浮物含量≤１Ｏ０　ｍｇｌＬ的　情况下，连续砂滤器单级过滤滤后水能够达到含油量≤２０　ｍｇ／Ｌ，悬浮物含量≤２０　ｍｇ／Ｌ。　关键词：连续砂滤；污水处理；含聚污水；设备改进；运行效果　ｄｏｉ：ｌＯ．３９６９／ｉ．ｉｓｓｎ．１００６—６８９６．２０１２．４．０４４　１　压力过滤工艺存在的问题　现有的含油污水处理工艺主要包括除油和过滤　两段工艺，除油环节采用的工艺主要有两级沉降、　气浮选、横向流聚结等，而过滤环节则通常采用压　力过滤。　在实际生产运行中，由于处理介质的复杂性，　压力滤罐主要存在以下问题：　．　（１）必须定期反冲洗，反洗污水回收处理对正　常水处理工艺的运行冲击大。　（２）滤料板结，反冲洗作业时易发生结构损　坏，导致跑料现象发生，滤罐维修费用高。　（３）过滤罐要求的进水条件较高，造成前段除　油及除悬浮物工艺设施庞大，投资高。　针对压力过滤工艺中出现的问题，虽然进行过　一些结构改进和Ｔ艺完善，取得了一定的成效，但　是尚未从根本上解决问题。而连续砂滤技术则可避　免上述问题的发生，值得深入研究。　２连续砂滤技术工作原理及特点　２．１　工作原理　连续砂滤器的工作包括过滤和反洗两个相对独　立而又同时进行的过程。首先含油污水通过进水管　进入过滤器底部的滤层内，经配水装置均匀分配后　向上逆流通过石英砂滤床，在含油污水上升的过程　中，悬浮状同体颗粒及污油被滤料截留，过滤后的　清水由过滤器顶部的溢流堰收集排出；随着过滤过　程的进行，滤床中污染物含量也会逐渐增加，这时　滤床底层的污砂被空气提升泵提升到过滤器顶部，　在洗砂器内污砂经过气浮和冲洗作用，使附着在表　面的油及悬浮物快速分离。这样石英砂在洗砂装置　中得到全面的清洗，然后受重力作用自然下落，重　新回落到滤床上继续过滤，滤床内的砂始终保持清　洁、高效的工作状态。分离下来的污染物在污水与　滤后水间的液位差作用下，随清洗液连续排出。　２．２技术特点　气浮连续砂滤器与传统的过滤器不同，不需停　机进行全面反冲洗，而是采取少量连续的洗砂方　式，过滤与反冲洗同时进行，因此能够实现连续过　滤，同时自动连续地进行滤层清洗再生。连续砂滤　与常规过滤工艺相比有以下优点：　（１）连续运行模式，不需停机反冲洗，系统运　行连续平稳。　（２）工艺简单，无需配备反冲洗水泵、反冲洗　水罐、电动阀门及配套自控系统等设施，运行费　用低。　（３）进水条件要求低，对进水流量波动及进水　指标变化适应性强，过滤器出水水质稳定。　（４）连续砂滤器是常压容器，而且主要部件在　容器上部，日常维护及检修方便。　３　４．０　ｍ连续砂滤器的研制　３．１原始设备结构　为了适应油田含聚、含油污水处理的需要，在　小型设备试验运行的基础上，进行了大型＿Ｔ业设备　的研制。根据目前污水处理站在用设备的常见规格　和处理能力的要求，确定大型连续砂滤器的直径为　４．０　ｍ，处理量为２　０００　ｍ。‘／ｄ，如此大型设备在国际　上尚属首例。　＋　新型连续砂滤器的结构设计是在小型设备优化　结构基础上依据相似理论而放大的，集过滤、分　离、气浮、自动清洗等功能于一体，由罐体、进水　管、排污管、出水堰、滤料、提升泵、进水分配系　一７４一　油气田地面工程（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｙｑ￣ｄｍｇｃ．ｃｏｍ）

连续砂滤技术简介

东北石油大学聚三元环保科技开发有限公司

2014.11

一、 连续砂滤技术发展现状

砂滤是以天然石英砂等过滤介质（滤料）形成砂床截留污水中的颗粒、悬浮物、有机物等杂质，使污水净化和澄清的过滤技术。1829年，世界上第一个慢速砂滤池在英格兰建造成功，是过滤技术用于现代水处理工程的开端。砂滤装置、设备从最开始的慢速砂滤池，逐渐发展成快速砂滤池、双层滤池、多层滤池、压力过滤器、砂滤棒过滤器等。但是，这些过滤技术都存在一个反冲洗的问题，过滤过程间歇不连续。为提高过滤效率，连续式砂滤器应运而生。

1974年瑞典Axe1 Johnson研究所Dr.Hans rsson和Mr.Ulf Hjelmner提出了单独对吸附饱和滤料进行清洗的想法，解决了对滤料有效清洗及再生和防止过滤后的水与反洗水相混合这两个关键问题，从此诞生了第一台连续式砂滤器。目前，连续式砂滤器已经被广泛用于全球各地。国外许多环保公司大批量生产的砂滤器，如美国的Parkson公司生产的DynaSand连续式砂滤器，瑞典Waterlink公司的活性砂过滤器，日本日立化成公司研制的连续式砂滤器。国内也有很多公司研制成功了一系列砂滤器产品，如辽宁大连涌清环保设备有限公司开发的连续反冲洗砂滤机，山东德州市德天环保科技有限公司生产的连续砂滤机等。但上述连续砂滤器多应用于生活污水、化工废水以及电厂废水等。

我公司多年一直从事含油污水过滤设备的研制开发，针对含油污水水质特性的改变以及压力过滤器在运行中出现的种种问题，自2003年就开始了将连续砂滤技术用于含油污水处理的试验，经过多年来的室内及现场应用试验，将常规连续砂滤器内部的砂滤料循环再生装置进行重新设计改进，最终研制出适用于含油污水处理使用的连续砂滤器。

二、连续砂滤装置结构及工作原理

1.连续砂滤器的结构

图1连续砂滤器结构

连续式砂滤器其结构主要有：原水进口①，进水管②，布水器③，其下还有导流砂锥，砂滤器筒体内充满了过滤介质，形成了砂床④（即滤层），过滤后的净水（滤液）⑩通过溢流堰经净水出口⑤排出；而位于砂滤器底部的污砂⑥在泵或空气压缩机等动力源的作用下通过提砂管⑦提至上部的洗砂器⑨，污水⑧通过污水口排出砂滤器。上述砂滤器结构提砂系统位于砂滤器内部，属于内循环式砂滤器，现行砂滤器还有提砂系统位于砂滤器的外部的外循环式砂滤器，便于观察提砂状况。还有一些砂滤器的洗砂装置也在砂滤器体外。不同的砂滤器在布水器、洗砂器、导流砂锥等结构上有所不同，但基本结构和原理均如上所述。

连续流砂滤池技术说明

连续流砂滤池（活性砂过滤器）是一种集混凝、澄清、过滤为一体的高效过滤器，它不需停机反冲洗；采用单级滤料，无需级配，没有水力分布不均和初滤液等问题；不需要反冲洗水泵及其停机切换用电动、气动阀门；无需单设混凝、澄清池，无需混凝、澄清用机械设备。连续流砂滤池工作原理如图所示：

原水通过进水管进入过滤器内部，并经布水器均匀分配后上向逆流通过滤料层并外排。在此过程中，原水被过滤，水中的污染物含量降低；同时砂滤料中污染物

的含量增加，并且下层滤料层的污染物含量高于上层滤料。位于过滤器中央的空气提升泵在空压机的作用下将底层的砂滤料提至过滤器顶部的洗沙器中清洗。滤砂清洗后返回滤床，同时将清洗所产生的污染物外排。

由于砂滤料在过滤器中呈自上而下的运动状态，对原水起搅拌作用，因此搅拌絮凝作用可在过滤器内完成。过滤器内滤料清洁及时，可承受较高的进水污染物浓度，最高SS瞬时浓度可达 400mg/L。活性砂过滤器特殊的内部结构及其自身特点，可使得混凝、澄清、过滤在同一个池体内可全部完成。该工艺具有以下特点： （1）效率高，24小时连续工作，不需停机反冲洗，不需反冲洗阀门和备用过滤器。

（2）运行费用低，不需高扬程大流量的反冲洗泵，而且可采用

TIS 、LIS等方式的间歇洗沙方式，进一步降低运行费用。

（3）不需单设混凝池、澄清池等设施，不需反冲洗泵和电动、气动阀门等设备，土建工程量小。

（4）水头损失小，由于采用了单层滤料且滤料清洁及时，因此活性砂过滤器水头损失较小，约 0.5m。

（5）承受冲击负荷能力强，可长期承受150mg/L 浓度SS进水水质，短时承受 400 mg/L 浓度 SS 冲击而出水水质不变。

不足之处有：

（1）需要专业人员维护，尤其对空气强度的控制，控制不当时，流砂会堵塞出水管，影响水厂运行。

（2）去除指标单一，仅为不溶性物质。

（3）受其构造限制，滤池为模块化，数量多。