快濾池系統

過濾於水處理程序為一種固體與液體分離的方法,依照過濾速度可分為慢濾與快濾,其中慢濾需要較大的土地面積且濾速緩慢,因此現代大型的自來水廠或污水廠皆採用快濾設備,而快濾設備可再細分為壓力式快濾桶與重力式快濾池,壓力式過濾桶須配合較難維護檢查的密閉桶槽與耗費動力的加壓泵浦進行過濾,以較小的佔地面積提供需求的處理水量,因此一般自來水廠或污水廠皆採用重力式快濾池,較方便維護且較節省操作成本。

快濾池為淨水場操作與維護成本最高的單元,也是淨水場的最後一道防線,其操作與設備優劣關乎淨水場出水水質、水量與操作成本至鉅,因此,妥善設計使快濾池處理效能提升,為各淨水場須重視的課題,其設計項目包含評估進水水質水量、濾速、濾程、水力分布、濾水器與濾料的選擇與組成、反洗濾料的方式、控制設備的選擇、監測儀器的搭配等。

本公司提供快濾系統設計規劃與施工,可評估既有快濾系統,以最節省成本的改善方案,幫助淨水場或污水廠提高淨水效能與節省操作費用。

快濾池的操作與設計目標

  • 濾程36~48小時以上
  • 濾出水濁度低於0.2NTU
  • 每次反洗前過濾合格的平均水量大於300m3/m2
  • 反洗水分配不均勻度≦3~5%
  • 每次反洗水用量≦2% x產出水量
  • 初排≦15 min
  • 濾料流失≦2% x 原厚度/年
  • 產生泥球體積≦1.0% x 原濾料體積/年


過濾效能與操作成本的比較因素

  • 濾率(m3/m2/day)
  • 濾程(hr): 每次進行反洗前快濾池可過濾操作的時間
  • 濾出水濁度(NTU)
  • 反洗成本: 耗費清水量、處理反洗廢水的成本、操作電費
  • 濾料成本: 流失、補充、更換
  • 快濾池操作之穩定性與可靠性


操作最穩定的典型重力式快濾池結構

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各式快濾池過濾模式

依照現場流程、設置成本選擇最適合的操作模式:


  • 定速過濾模式
  • 減速過濾模式
  • 等負荷定液位模式
  • 等負荷變液位模式


濾料反洗模式

  • 水洗
  • 水洗配合表面清洗
  • 先空氣反洗接著清水清洗
  • 水氣共洗
水洗時皆使用清水,其驅動力來源為水塔、水位壓差或泵浦,而反洗空氣來源為鼓風機,最節省操作成本又能最有效清洗濾料的方式為水氣共洗。


快濾池最重要的操作關鍵為濾料反洗

只要濾料每次都能清洗乾淨,過濾絕對可保持最佳濾速與濾出水質,掌握濾料反洗的關鍵:


  • 全池反洗水與反洗空氣分配的均勻度
  • 濾水器於全池的覆蓋率(無反洗死角)
  • 反洗水量與反洗空氣量的控制
  • 快濾池各通道與元件的水力分配


濾水器的選擇要素

  • 具備均勻分配反洗水與反洗空氣的功能
  • 堅固的材質與長久的使用壽命
  • 通水孔不易阻塞
  • 安裝容易且需求空間小
  • 施工成本低


不具過濾功能的支撐層

  • 撐層主要功能為防止濾料經由濾水器濾孔流失
  • 最常使用的支撐層材料為濾石與濾水蓋板
  • 如使用濾石,根據不同的反洗模式有不同的粒徑選擇與鋪設方式以防止支撐層因反洗被衝亂
  • 選擇適當的支撐層可增加過濾水頭並消除支撐層被衝亂的風險


濾料的設計

一般濾料由進流水質與過濾需求水質決定設計參數,包含:


  • 有效粒徑(ES)
  • 均勻係數(UC)
  • 濾料比重
  • 濾料厚度
  • 各種濾料參考應用:

濾料 濾池型式 濾料規範 優缺點
細砂 慢濾池
濾率0.13–0.42 m/hr
ES:0.25-0.35 mm
UC: 2-3
Depth: 1-1.2m
S.G. ≧2.63
簡單、不須前處理
需求面積大
原水濁度要低
需刮砂
中砂 快濾池
濾率5–7.5 m/hr
ES:0.45-0.65mm
UC: 1.4-1.7
Depth: 0.6-0.75m
S.G. ≧2.63
使用廣泛
處理水量大
需求面積小
需前處理設施
粗砂 快濾池
濾率12.5-30 m/hr
ES:0.8-2mm
UC: 1.4-1.7
Depth: 0.8-2m
S.G. ≧2.63
濾速大、濾程長
需加藥polymer
濾池深
須採用雙通道濾水器
需水洗氣洗裝置
多層 快濾池
濾率10-25 m/hr
砂ES:0.45-0.65mm
UC: 1.4-1.5
無煙煤ES:0.9~1.4 mm, S.G. ≧ 1.5
UC:1.4-1.5
石榴石ES:0.25-0.3
mm, S.G. ≧ 4.0
UC:1.2-1.5
濾速大、濾程長
使用廣泛
須採用雙通道濾水器
需水洗氣洗裝置
依照需求選濾料
顆粒活性碳(GAC) 快濾池
濾率7.5-15 m/hr
ES:0.5-1.0mm
UC: 1.5-2.5
Depth: 1.8-3.6m
S.G. ≧1.35
去除有機碳
濾料需再生
初設及操作成本高
特殊濾料 濾池型式不定;
一般為合成濾料
依需求而定 須由製造廠商設計
特定供應商
大部分有專利

需搭配監測儀器才能了解快濾池的操作狀態

  • 進流水濁度計
  • 超音液位計
  • 過濾水濁度計與流量計
  • 水頭損失監測儀
  • 反洗水流量計
  • 反洗空氣流量計
監控過濾速率(水量)、濾程、過濾水與反洗廢水濁度、液位、水頭損失


設計或操作不良之快濾池常遇到的問題

  • 濾料層被破壞,導致噴流或濾料翻騰
  • 支撐層被破壞或濾水器破損而造成漏砂
  • 濾水器選擇不當或反洗設計不良,將使反洗分配不均勻,導致濾料洗不乾淨、泥球聚集、濾料結塊或結垢,最後造成濾程和過濾水量降低
  • 反洗設計不良或操作不當,造成反洗水量耗費大或濾料流失

 

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