摘要：过滤技术是小型水厂运行质量好坏的关键。采用纤维球滤料过滤与传统的石英砂滤料过滤比较，前者可以高速有效地净化水质，还可以进行微絮凝过滤，具有简化工艺、节省投资、减少占地、降低运行费用等特点。
随着经济的发展和人民生活水平的提高，乡镇水厂不断增加。这些水厂因规模小净水设备简单，再加上原水水质变化大，如套用大型水厂的生产工艺，常因运行状态不稳定而导致设备与设施的效率低。小型水厂工艺改进的关键在于过滤处理单元。应用新型纤维球滤料，将节省水厂的投资、简化处理工艺，降低运行费用、方便施工、保证运行可靠。
1 水源特点及水厂的工艺特点
1.1 水源特点
乡镇水厂常以小型河流作水源。这些水体的径流量很小、雨季时水中的悬浮物比较多，其他时间里水体比较清，由此可知，小型水厂大部分时间内固体负荷很低。
1.2 工艺特点
乡镇水厂的一般处理能力在1000~2000t/d，且工艺简单。混凝剂的配制与投加设备也非常简陋。因为水体中固体物质的含量变化大，混凝剂的加量难以控制，因此混凝效果差，固体颗粒不易沉淀，因此水厂几平从不排放沉淀污泥。
滤池的反冲洗时间长达半小时左右，浪费的水量很大。反冲洗强度不易控制，滤料流失严重，有的水厂石英砂滤料年补充量高达50%左右。
2 传统滤料与纤维球滤料的特性
2.1 传统滤科特性
目前经常使用的滤料主要有无烟煤滤料和石英砂滤料组合的双层滤料，磁铁矿滤料、陶粒滤料等品种。但这些滤料往往存在或多或少的问题而难以广泛应用。
2.2 纤维球滤料特性
国产纤维球滤料是性能非常优越的一种新型滤料。该种过滤技术，在小型水厂中将有许多无法取代的优势。
纤维球滤料是由直径10-50μm的纤维丝制成的球体。滤层的空隙率为95%左右，比表面积在104m2/m3以上。传统的石英砂滤料的空隙仅为40%左右，比表面积在300m2/m3左右。
由于纤维球滤料的孔隙率大，因而阻力小，其滤速可高达30~80m/h，且出水水质好。至于传统砂滤，由于滤层阻力很大，滤速为8m/h左右，如加大流速，则易引起穿透。
3 纤维球滤料与石英砂滤料运行比较
用某小型水厂的澄清池出水和直接用加药原水进行试验。在原水中固体浓度较高的时期，进行微絮凝过滤，以考察微絮凝过滤常年运行的可靠性。两种水质分别用纤维球滤料与石英砂滤料以不同滤速过滤，过滤效果见表1和表2。
表1 两种滤料过滤澄清池出水的比较
| 滤料型号 | Ⅰ型纤维球滤料 | （φ0.5-1.2mm）石英砂滤料 | |
| 滤速（m/h） | 50 | 30 | 10 |
| 周期（h） | 14.5 | 36.3 | 68.0 |
| 产水量（m3/m2） | 725 | 1089 | 680 |
| 进水浊度（度） | 1.9 | 1.2 | 1.5 |
| 出水浊度（度） | 1.0 | 0.8 | 0.95 |
| 浊度去除率（%） | 47 | 33 | 37 |
| 起始水头损失（cm） | 30.0 | 23.3 | 14.8 |
| 终止水头损失（cm） | 150.0 | 155.7 | 149.0 |
表2 两种滤料过滤加药原水的比较
| 滤料型号 | Ⅱ型纤维球滤料 | （φ0.5-1.2mm）石英砂滤料 | |
| 滤速（m/h） | 30 | 10 | 10 |
| 周期（h） | 3.2 | 14.5 | 3.25 |
| 产水量（m3/m2） | 90.0 | 145.0 | 32.5 |
| 进水SS（mg/L） | 5.1 | 26.0 | 30.4 |
| 出水SS（mg/L） | 0 | 4.1 | 5.4 |
| 去除率（%） | 100 | 84 | 82 |
| 起始水头损失（cm） | 4.1 | 3.0 | 20.2 |
| 终止水头损失（cm） | 150.0 | 150.0 | 147.0 |
| 滤层含污量（kg/m2） | 2.26 | 3.18 | 0.81 |
表中的数据表明：纤维球滤料过滤的出水水质好；滤速高达30-50m/h，运行也很良好。即使原水中悬浮物很高，微絮凝过滤的周期仍可达15h左右，证明是可行的，而砂滤料微絮凝时周期只有3h左右，已不符合生产需要。
过滤结束时，纤维球滤料滤层用气、水同时反冲洗，再生效果好。反冲水强度为8-12L/(m2·s)，反冲气强度为40L/(m2·s)左右，反冲时间为5~7分钟，反冲水量占过滤水量的0.4%~0.6%。而砂滤反冲强度须在12~14L/(m2·s)之间，反冲洗水量占过滤水量的1%以上。纤维球滤料粒径大，滤层顶部的多孔板能有效防止滤料的散失，因此，操作可靠。
4 分析与结论
（1）纤维球滤料过滤出水水质好，如在过滤澄清池出水处，其浊度已降为1度左右，即使过滤加药原水，出水ss仍低于5mg/L，能够满足使用要求。
（2）纤维球滤料滤速＞50m/h时，设备仍能正常运行。
（3）微絮凝过滤效果好，操作方便可靠。
（4）纤维球滤料产水量大，截污能力强。当纤维球滤料高速过滤时，周期产水量为砂滤的2倍。微絮凝过滤时，滤层截污量为砂滤的4倍左右。滤速越低，纤维球滤料过滤的周期产水量越大，滤层截污能力越强。
（5）当过滤相同水量时，纤维球滤料滤层反冲洗用水量仅为砂滤的1/3左右。纤维球滤料不会随反冲水流失，因此，反冲洗方便可靠。
（6）纤维球滤料过滤设施的占地面积仪为砂滤的1/5左右。小型水厂如果采用纤维球滤料过滤设施，其投资可以节省50%以上，大型水厂采用纤维球滤料过滤工艺，投资也将显著降低。总之，小型水厂工艺成败的关键在于过滤单元。纤维球滤料过滤技术，可以高速有效地净化水质，还可以进行微絮凝过滤，非常适合小型水厂的特点与要求。这套过滤技术，将使水厂的过滤单元的规模显著缩小。工艺大为简化和优化、节省投资、降低运行费用、提高运行的可靠性。
