连续式砂滤器

连续式砂滤器也称为活性砂过滤器。1974年，瑞典家族企业Axel Johnson公司的Hans F.Larsson和Ulf Hjelmner开始研究连续式砂滤器，提出单独对吸附饱和滤料进行清洗的想法，并解决了对滤料有效清洗、防止滤后水与反洗水相混这两个关键问题，设备在1976年研制成功并申请专利。1977年9月，美国Parkson公司被授权在北美地区生产销售连续式砂滤器，并注册为"DynaSand"，同时Parkson公司从1981年至1997年申请了8项不断完善的连续过滤技术专利。由于连续过滤技术具有经济高效、适用水质范围广等优点，引起了法国、荷兰、土耳其、丹麦、芬兰、加拿大、日本等国研究者的极大兴趣，在从Parkson公司引进连续过滤设备后，通过对布水方式、洗砂方式、滤料提升手段进行不同形式的改进，生产出多种不同类型的连续式砂滤器。应用范围也从最初的饮用水处理，拓展到食品、纺织、冶金、造纸、金属加工、玻璃抛光、化工等行业悬浮物含量大的污水处理，以及城市污水二级出水的深度处理方面。

最初研制成功的连续式砂滤器主要是采用体内提砂，称为内循环连续砂滤器，为方便观察连续式砂滤器内的滤料的提升状况，还可以将滤料提升管移到砂滤器体外，即所谓的体外循环连续式砂滤器。图1为Parkson公司DynaSand内循环连续式砂滤器的结构示意图。过滤过程如下：经投加混凝剂的原水经过进水管(A)向下流动，通过进水环空流道(B)进入径向布水器(C)。水流从布水支管的孔口流出后经过砂滤层，自下而上地流经滤床，滤砂在滤床中自上而下地进行循环清洗，水与砂在过滤器中呈逆向流状态，增强了滤砂的截留效果。原水中的悬浮物在由下而上通过砂滤层的过程中，被滤料截流下来，过滤水上升漫过过滤出水堰(J)后，经出水管(E)进入贮水池。反冲洗过程是：在空气提砂管(F)的底部通入少量的压缩空气，通过气提作用带动过滤器底部的脏砂一同上升，空气提砂管内的砂、泥、水流、空气在向上流动过程中，利用水流及空气流的剪力以及颗粒间的摩擦力作用，发生短期但强烈的反冲洗过程，从而完成一次清洗。被提升的混合物从顶部空气提砂管(G)落入洗砂槽(H)，在此气、污水、砂完成分离，洗砂水经反洗出水管(L)排出，滤料向下进入呈错环、迷宫式结构的洗砂器(I)。少量向上流动的滤后水进入洗砂器后流速加快，使其内向下运动的滤料呈旋转、翻腾状态，做到了对滤料的彻底反洗。在过滤出水与反洗出水水位差的作用下，提砂管内的气提水与洗砂器内的冲洗水一同排出滤池。洗净后的滤料在重力作用下缓缓向下移动，从而开始新一轮的过滤过程。

通过对ζ电位的测定证实：连续过滤的机理是以表面能和范德华力为主的接触絮凝作用，改变微絮凝体ζ电位为附着创造了条件，故连续过滤属于微絮凝深层过滤范畴。虽然在过滤后期有向表面过滤转变的趋势，但不是主要的。滤料或其沉积物与过滤微絮体间的吸附架桥是连续过滤附着的主要机理。

为解决多个钢制砂滤器联用带来基建投资增加的问题，Parkson公司开发了混凝土形式的连续式砂滤组合装置，将多个提砂、洗砂装置放置于同一个过滤器中，不仅解决了适用大型水厂的水量限制问题，而且节约了钢材，同时也使设备简单、易操作控制。20世纪90年代中期，瑞典、法国等国家研究了连续式砂滤器脱氮除磷性能，通过对砂滤器的改进，取得较好的效果。试验时砂滤器增高到6m，滤料层厚度也达到4.5m，在滤层中形成厌氧区、缺氧区和局部好氧区，从而能够在设备中完成硝化、反硝化及除磷过程。经过改进后的连续式砂滤器可以同时去除悬浮物和氮磷，具有较好的推广和使用价值，相信又将在世界各地推广使用。

目前市场上的活性砂过滤器按其结构型式和功能的不同，可分为普通型活性砂过滤器、生物活性砂过滤器和反硝化型活性砂过滤器三种类型。普通型活性砂过滤器主要去除污水中的悬浮物固体(SS)和磷；生物活性砂过滤器既可去除污水中的悬浮物固体(SS)，又能有效去除污水中的COD、BOD等有机污染物；反硝化型活性砂过滤器用于去除污水中的HN4+-N。