水处理构筑物填料选型和滤池设计

1.填料选择
填料是生物膜的载体，其性能的优劣不仅直接它直接影响处理效果、充氧性能、基建投资、和日常维护管理费用等，还影响污水处理厂的日常运行管理。

生物处理工艺填料的一般要求是：较大的比表面积和空隙率；较强的生物附着力；水力流态较佳，具有较强的传质效应；阻力小，质轻，机械强度较高，不易发生破损；化学稳定性良好，不会溶出有毒、有害物质；无需频繁反冲洗，管理简单；密度适宜，与水相差不大；形态规则，粒径均匀；货源充足，价格低廉；运输及安装方便。

常见的填料有以下几种类型：
（1）悬浮填料
它是一种新型微生物载体，具有比表面积大，亲水性好，抗冲击力强，易于挂膜，生物活性高等优点。

悬浮填料的技术参数为：直径
10mm，高10mm，比表面积：1200m2/m3，堆积密度：125kg/m3。

图1悬浮填料
（2）组合填料
图2-1 组合填料
图2-2 组合填料
组合填料是在软性填料和半软性填料的基础上发展而成的，它兼有两者的优点。

其结构是将塑料圆片压扣改成双圈大塑料环，将醛化纤维或涤纶丝压在环的环圈上，使纤维束均匀分布;内圈是雪花状塑料枝条，既能挂膜，又能有效切割气泡，提高氧的转移速率和利用率。

使水气生物膜得到充分交换，使水中的有机物得到高效处理。

性能特点:具有散热性能高，阻力小，布水、布气性能好，易长膜，又有切割气泡作用。

（3）立体弹性填料
图3 立体弹性填料
弹性立体填料是有机废水生物法处理反应器中常用的填料之一该产品选用耐腐蚀、耐高温、耐老化的丙烯配以亲水、吸咐、抗热氧等助剂的混合聚物为原料，经拉丝工艺而成兼具柔韧性和适度钢性的弹性丝条，并巧妙地利用机械原理将丝条穿插固定在耐腐蚀、高强度的乙纶绳(中心绳)上而制成。

该填料筛选了聚烯烃类和聚酞胺中的几种耐腐、耐温、耐老化的优
质品种，混合以亲水、吸附、抗热氧等助剂，采用特殊的拉丝，丝条制毛工艺，将丝条穿插固着在耐腐、高强度的中心绳上，由于选材和工艺配方精良，刚柔适度，使丝条呈立体均匀排列辐射状态，制成了悬挂式立体弹性填料的单体，填料在有效区域内能立体全方位均匀舒展满布，使气、水、生物膜得到充分混渗接触交换，生物膜不仅能均匀地着床在每一根丝条上，保持良好的活性和空隙可变性，而且能在运行过程中获得愈来愈大的比表面积，又能进行良好的新陈代谢，这一特征与现象是国内目前其他填料不可比拟的。

该填料与硬性类蜂窝填料相比，孔隙可变性大，不堵塞;与软性类填料相比，材质寿命长，不粘连接团;与半软性填料相比，表面积大、挂膜迅速、造价低廉。

因此，该填料可确认是继各种硬性类填料、软性类填料和半软性填料后的第四代高效节能新颖填料。

（4）蜂窝斜管填料
图4 蜂窝斜管填料
材质有聚丙烯、聚氯乙稀和玻璃钢三种，斜管主要用于各种沉淀和除砂作用，是十多年来在给排水工程中采用最广泛而且成熟的一项水处理装置。

它有适用范围广，处理效果高，占地面积小等优点，适用于进水口除砂，一般工业和生活给水沉淀、隔油以及尾矿浓缩处理。

既适用于新建工程，又适用于现有旧池的改造，均能取得良好经济效益。

（5）软性填料
图5 软性填料
软性填料具有散丝不打结、抗拉力均匀不偏向、实际表面积高、使用寿命长等优点。

适用于印染、毛纺、棉纺丝绸、制药、含氯、石化糖、食品、造纸、酒精、发酵等高浓度废水处理。

（6）半软性填料
图6 半软性填料
半软性填料具有散热性能高，阻力小，布水、布气性能好，易长膜，又有切泡作用。

它所用的材料有聚丙烯、聚乙烯制成。

用于污水、废水处理工程，配套于接触氧化塔、氧化池氧化槽等设备。

单元直径一般有中120mm、150mm，中心绳有塑料绳及纤维绳，规格可根据设计部门及用户而定。

（7）多孔球形悬浮填料
图7 多孔球形悬浮填料
它是用塑料注造二个半园形的鱼网状的球形。

中心放置塑料编织丝或小块海绵。

在污水的生化处理中具有全立体结构，比表面积大，直接投放，无须固定，易挂膜，不堵塞。

全塑结构单元填料具有A/0 , A2/0水解。

产品特点:该填料中有稀乙烯材料注造而成，分内外双层球体外部为鱼网状球体，内部为旋转型球体，在使用过程中，微生物挂膜快、生物膜易脱落，抗酸碱、耐老化、不受水流影响，使用寿命长产品耐生物降解，剩余污泥极少，安装方便。

（8）多面空心球填料
图8 多面空心球填料
能性
1.气速高、叶片多、阻力小。

2.比表面积大，可以充分解决气液交换。

3.该产品具有生产能力大、阻力小、操作弹性大等特点。

4.用途:广泛用于除氯气、除氧气、除二氧化碳气等环保设备中。

（9）花环填料
图9 花环填料
主要用于洗涤塔、冷却塔、除氧器、脱炭塔、脱硫塔、吸收塔、十燥塔;烟雾除尘，污水处理，设备中的散堆填料。

（10）纤维球填料
图10 纤维球填料
材质:绦纶纤维。

性能特点:呈柔性，可压缩，孔隙率大，截污能力强;工作是滤层孔隙上疏下密，符合理想滤层的孔隙分布;比重略大于水，易反冲洗，材质优良有较强的而磨性和抗化学侵蚀性能。

本提标改造工程的缺氧池和厌氧池需要进行搅拌，故弹性立体填料、软性填料、半软性填料和组合填料不适宜，悬浮填料较为适宜，并且它是一种新型微生物载体，具有使用寿命长、易于挂膜、耐高负荷冲击，处理效果好和价格低廉等优点。

根据改造方案的设计，本提标改造工程所需填料的体积是生化反应器总的有效容积的10％，故所需悬浮填料的体积为8560m3×10％=856
m3。

2.砂滤池的设计
（1）设计参数
1 设计流量：Q=10000m3/d=0.116m3/s
2 设计滤速：V=7.5m³/（m3·h）
滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，冲洗强度：14L/s.m2，冲洗历时：水冲6min
3 滤池实际工作时间为：
式中：0.1代表反冲洗停留时间。

4 滤池总面积：
根据设计规范，滤池个数不能少于2个，即N≥2个，根据规范中的表如下：
本设计采用滤池个数为4个，近期其布置成单排4个单池排列，每个滤池面积为:
f=F/4=56/4=14m2
式中：f—每个滤池面积为（m2）；
N—滤池个数N≥2个,取4个；
F—滤池总面积（m2）。

设计中采用滤池长宽比L/B=1.5左右，采用L=4.7m，B=3.0m，钢筋混凝土结构。

校核强制流速V’=4×7.5/3=10m/s
滤池高度：
H=H1+H2+H3+H4
式中：H---滤池高度（m）；
H1---承托层高度（m）；
H2---滤料层厚度（m）；
H3---滤层上水深（m)；
H4---超高（m）；一般采用0.3m
设计中取H1=0.45m，H2=1.40m，H3=1.70m，H4=0.30m；
H=0.45m+1.40m+1.70m+0.30m=3.85m
滤池反冲洗
滤池反冲洗水可由高位水箱或专设冲洗水泵供给，本设计采用水泵供水反冲洗
1、单个滤池的反冲洗用水总量
式中：W—单个滤池的反冲洗用水总量
t—反冲洗时间，取6min
2、水泵反冲洗
（1）水泵流量
式中 ---水泵流量（L/s)。

Q=14×14=256L/s
（2）水泵扬程：
式中：H---水泵扬程（m）；
H0—排水槽顶与清水池最低水位高差（m），一般采用7m左右；
h1---水泵压水管路和吸水管路的水头损失（m）；
hw2—配水系统水头损失（m）；
hw3---承托层的水头损失（m）；
hw4---滤料层的水头损失（m）；
h5---安全水头（m），一般采用1~2m。

1)承托层的水头损失
h w3=0.022H1×q=0.022×0.4×14=0.14m
式中 H1---承托层的厚度（m）。

设计中取H1=0.40m
2）冲洗时滤层的水头损失
式中 hw4---冲洗时滤层的水头损失（m）；
---滤料的密度（Kg/m3),石英砂密度一般采用2650Kg/m3;
--水的密度（Kg/m3)；
m0---滤料未膨胀前的孔隙率；
H2---滤料未膨胀前的厚度（m）。

设计中取m0=0.41，=1000Kg/m3,=2650Kg/m3,H2=1.5m。

设计中取H0=7m，h1=0.8m，h w2=h k=0.95m，h w3=0.07m，
h w4=1.46m，h5=1.5m。

H=7.0+0.8+0.95+0.17+1.46+1.5=12.5m。