反洗强度是浅层砂过滤器运行中的关键参数,直接影响过滤效果、能耗、滤料寿命及系统稳定性。其定义为单位时间内通过单位过滤面积的反洗水流量(单位:L/(m²・s) 或 m/h),或气水联合反洗时的空气流量(单位:L/(m²・s))。
反洗强度是浅层砂过滤器运行中的关键参数,直接影响过滤效果、能耗、滤料寿命及系统稳定性。其定义为单位时间内通过单位过滤面积的反洗水流量(单位:L/(m²・s) 或 m/h),或气水联合反洗时的空气流量(单位:L/(m²・s))。以下是反洗强度对运行的具体影响:
一、正面影响:合理反洗强度的作用
高效去除截留杂质
杂质剥离彻底:足够的反洗强度(水或气水混合流)可使滤料充分膨胀、悬浮并剧烈搅动,通过水流剪切力和颗粒碰撞摩擦,有效剥离滤料表面吸附的悬浮物、胶体和微生物黏泥,恢复滤层通透性。
防止滤层板结:避免杂质在滤层中形成 “泥饼” 或压实层,维持过滤周期内的稳定水头损失。
降低反洗能耗与水耗
优化反洗效率:适当强度的反洗可在更短时间内完成滤料再生,减少反洗总水量和能耗。例如,气水联合反洗(空气强度 15~25 L/(m²・s) + 水强度 3~5 L/(m²・s))比单纯水反洗更节能,且杂质去除更彻底。
延长滤料使用寿命
减少机械磨损:避免因反洗强度不足导致滤料长期携带杂质运行,或因强度过高造成滤料颗粒过度碰撞磨损、破碎流失(尤其是石英砂等脆性滤料)。
二、负面影响:反洗强度不当的风险
1. 反洗强度不足
杂质残留与滤层堵塞
滤料膨胀率不足(通常要求膨胀率 20%~30%),颗粒间空隙未充分打开,截留的杂质无法有效排出,导致:
过滤周期缩短,频繁触发反洗,增加系统运行成本。
滤层中微生物繁殖加剧(如藻类、细菌),形成生物黏泥,进一步堵塞滤孔并引发腐蚀风险。
水头损失异常升高
残留杂质导致滤层透气性下降,过滤时水流阻力增大,可能超出系统设计压力,影响循环水泵运行效率。
滤料结块与偏流
细颗粒杂质沉积在滤层底部,形成 “泥床”,阻碍水流均匀分布,导致部分区域过滤负荷过高,甚至出现 “沟流”(水流绕过堵塞区域),降低整体过滤效果。
2. 反洗强度过高
滤料流失与分层
水流或气流速度超过滤料临界流化速度,导致:
细粒径滤料(如<0.8mm 石英砂)随反洗水排出,造成滤层级配破坏,过滤精度下降。
滤料严重分层(大颗粒下沉、细颗粒上浮),破坏均匀性,影响后续过滤时的杂质截留效率。
设备损耗与能耗增加
高强度水流冲击可能损坏布水器(如水帽断裂、筛板变形),或导致过滤器本体密封件老化,增加泄漏风险。
反洗水耗、能耗显著上升(如水泵功率增大),尤其对于大流量系统,长期运行成本增加。
反洗效果反而下降
过度膨胀的滤层中,颗粒间碰撞频率降低,剪切力不足,部分杂质可能随水流 “短路” 排出而非被剥离,形成 “无效反洗”。
2. 控制策略
动态监测与调整
通过压差传感器实时监测过滤器进出口压差,结合反洗后压差恢复值(理想值应接近初始压差)判断反洗效果,必要时调整强度或周期。
分级反洗技术
对于多层滤料或大直径过滤器,采用 “先气洗后水洗” 或 “分步递增强度” 反洗,避免一次性强度过高导致滤料流失。
水质匹配
高悬浮物(如 SS>200mg/L)或高黏性杂质(如藻类)场景,优先采用气水联合反洗,并适当提高空气强度以增强剥离效果。
四、案例分析
案例 1:反洗强度不足
某冷却塔旁滤系统采用单水反洗(强度 8 L/(m²・s)),因循环水中藻类繁殖导致 SS 波动至 250mg/L,反洗后滤层残留黏泥,过滤周期从 12 小时缩短至 6 小时。改进措施:升级为气水联合反洗(气强度 20 L/(m²・s)+ 水强度 4 L/(m²・s)),过滤周期恢复至 10 小时以上。
案例 2:反洗强度过高
某系统误将水反洗强度设置为 15 L/(m²・s),运行 1 个月后发现滤料流失率达 15%,出水浊度从<5NTU 升至 10NTU。调整强度至 10 L/(m²・s) 后,滤料流失停止,水质恢复稳定。
总结
反洗强度需在 “杂质彻底清除” 与 “滤料保护” 之间平衡,核心原则是:
确保滤料适度膨胀(避免分层或板结);
匹配水质特性(悬浮物浓度、颗粒黏性);
优先采用气水联合反洗以降低水耗、提高效率。
通过定期检测滤料级配、反洗排水浊度及系统压差,可动态优化反洗参数,保障浅层砂过滤器长期稳定运行。