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气水反冲洗作为去除滤池中滤料层的污泥,使滤料层恢复使用的技术开始是1902年在美国新泽西州小福尔装置的快滤池中使用的。尔后英国设计的快滤池多数采用了气水反冲洗技术。但由于气的布配设施不过关等原因,一直影响到这项技术的推广应用。直到瑞典的第四次国际供水会议上提出采用长柄滤头作为布气装置以及本世纪六十年代,随着粗粒,均匀粒径深床滤池的应用,气水反冲洗技术得到完善才被各国竟相采用。
我国应用气水反冲洗技术的历史已近70年,但应用的水厂不多。本世纪30年代,抚顺市东公园早采用气水反冲洗技术,现有设计规模为17万m3/d,其次是广州三水厂,于40年代采用该技术,现有设计规模为12万m3/d。50年代后,广东罗定水厂,湛江水厂和抚顺滴台涧水厂等先后采用了气水反冲洗技术。80年代后,引进法国贷款和技术的南京上元门水厂,重庆和肖山水厂,西安曲江水厂,沈阳八水厂建成采用了气水反冲洗的AQUAZUR V型滤池。近年来,昆明五水厂,珠海拱北水厂,杭州消泰门水厂,青岛白沙河水厂,深圳南头水厂等先后采用了气水反冲洗技术。
气水反冲洗机理研究
自1840年快滤池问世以来,各国的给水处理工作者针对反冲洗的机理极其效果作了大量的研究:Camp认为,反冲洗造成滤料洁净的原因主要是拖曳力而不是粒间互撞;Amirtharajah等人同意这一观点,并导出 了剪切力强度和水头损失坡度的关系,据此提出了流化床中的大剪力将发生在空隙比为0.68~0.71时,该空隙比相当于80~的膨胀度;日本学者将吸附在滤料上的污泥分为二种,一种是滤料直接吸着而不易脱落的污泥,称作一次污泥;另一种是积滞在砂粒间隙中的污泥,比一次污泥易于去除,称作二次污泥。他们认为在反冲洗时去除二次污泥主要是由水流剪力来完成,而去除一次污泥必须依靠颗粒间的摩擦碰撞作用,而且剪切力作用与颗粒间的碰撞摩擦作用均与平均速度梯度G值呈比例关系,并就G值与反冲洗强度、水温、砂粒粒径的相互关系作了研究。藤田贤二对佳反冲洗强度作了理论研究,根据大水流剪切力条件下求出的反冲洗强度与一般考虑的反冲洗强度差别悬殊,认为水流剪切力不是反冲洗的主要作用,并进一步根据颗粒碰撞次数多的条件,导出了佳反冲洗强度方程式;还有学者认为,在污泥残留率曲线中的快速变化期,水流剪切力是去除滤料截留物的主要因素,而在慢速变化期,则滤料颗粒的相水反冲洗是在水反冲洗之前或同时,将空气由滤料层下部通入,使粘附在滤料层中的污物分离,再用低速水漂洗,排出废水。