市政自来水净化用多介质过滤器的运行参数优化

市政自来水净化的核心目标是去除原水中的泥沙、胶体、悬浮物等杂质，使出水浊度满足《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2022）要求（浊度≤1NTU）。多介质过滤器作为市政自来水预处理的核心设备，其运行参数直接决定过滤效率、出水水质及运维成本。针对市政自来水浊度波动小、污染物以轻质悬浮物和胶体为主的特点，需从滤料级配、过滤参数、反洗工艺、运行周期四个维度进行参数优化，实现高效、低耗、稳定运行。

一、 滤料级配优化：适配市政自来水的轻质污染物截留

市政自来水原水浊度通常在 5-20NTU，污染物多为粒径 1-10μm 的泥沙和胶体，滤料级配需兼顾大纳污容量与精细截留的双重需求，优先选用双层或三层滤料体系，具体优化方案如下：

双层滤料级配（经济型方案）

采用无烟煤 + 石英砂经典组合，利用两种滤料密度差形成梯度截留结构。上层无烟煤滤料粒径控制在 1.2-2.0mm，装填厚度 400-450mm，其密度小、孔隙率高（≥45%），可高效截留 5μm 以上的粗大悬浮物，同时为下层滤料分担污染负荷；下层石英砂滤料粒径控制在 0.5-1.0mm，SiO₂含量≥99.5%，装填厚度 300-350mm，用于截留 1-5μm 的细小胶体颗粒，确保出水浊度达标。滤层总高度控制在 750-800mm，预留 25%-30% 的反洗膨胀高度，避免反洗时滤料流失。

三层滤料级配（提标型方案）

针对原水浊度偏高（15-20NTU）或出水要求严苛的场景，增设高密度石榴石滤料作为底层。无烟煤（1.5-2.0mm，400mm）+ 石英砂（0.8-1.2mm，350mm）+ 石榴石（0.2-0.5mm，150mm）的组合，可进一步截留 0.5-1μm 的微小颗粒，使出水浊度稳定在 0.5NTU 以下。石榴石滤料密度≥3.8g/cm³，能有效防止上层滤料穿透，同时提升滤层整体稳定性。

滤料材质要求

市政自来水处理对滤料纯度要求较高，无烟煤滤料需控制含泥量≤1%，石英砂滤料磨耗率≤1%，避免滤料溶出杂质污染水质；严禁使用含重金属、易破碎的劣质滤料，确保出水符合饮用水卫生标准。

二、 过滤运行参数优化：平衡处理效率与出水水质

过滤流速、运行压力、进水水质调控是影响过滤效果的核心参数，需根据市政自来水的水质波动动态调整，避免 “一刀切” 的参数设定。

过滤流速精准调控

过滤流速与截留效率呈负相关，流速过快会缩短水流与滤料的接触时间，导致细小胶体穿透；流速过慢则会降低设备处理量，增加运行成本。针对市政自来水的工况，优化流速区间如下：

原水浊度 5-10NTU 时，流速控制在6-8m/h，兼顾处理效率与能耗；

原水浊度 10-20NTU 时，流速降至4-6m/h，延长接触时间至 10-15 分钟，确保胶体颗粒充分被截留；

冬季低温工况（水温＜10℃），水黏度增大，悬浮物沉降性能下降，需将流速再降低 10%-20%，避免出水浊度超标。

运行过程中需保持流速稳定，通过变频水泵或出水调节阀控制流量，避免流速波动导致滤层扰动，使截留的悬浮物重新脱落。

运行压力与滤层状态控制

过滤器正常运行压力控制在0.2-0.4MPa，进出口压差维持在 0.02-0.06MPa。若压差上升速率＞0.01MPa/h，说明滤料纳污速度加快，需排查原水浊度是否突升，或滤料是否出现轻微板结；若压差长期低于 0.02MPa，需检查滤料是否流失或混层，及时补充或筛分滤料。

采用恒水位过滤模式，通过调节出水阀开度保持滤层上方水位稳定在 200-300mm，确保滤层孔隙率均匀，水流无短路流，提升截留效果的稳定性。

进水水质预处理协同优化

市政自来水净化中，多介质过滤器前端通常增设絮凝工艺，投加聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，优化投加量可大幅提升过滤器的截留效率。PAC 投加量控制在0.5-1mg/L，通过管道混合器充分混合，使微小胶体聚集成 5-10μm 的絮体，便于滤料截留；严禁投加过量絮凝剂，避免药剂残留导致滤料堵塞，或出水铝离子超标。

三、 反洗工艺参数优化：降低水耗与滤料磨损

市政自来水处理中，滤料污染以轻质悬浮物和胶体为主，常规反洗工艺易存在反洗过度、滤料流失、水耗偏高的问题，需优化反洗方式、强度及时序，实现高效反洗。

反洗方式与时序优化

优先采用 **“气洗→气水联合洗→清水漂洗”** 的三段式反洗工艺，替代传统的单一水洗，利用气泡扰动剥离滤料表面的污染物，减少水洗用水量：

单独气洗阶段：气洗强度控制在15-20L/(m²·s)，反洗时间 5-8 分钟，通过气泡剧烈扰动滤层，打破悬浮物与滤料的黏附力，此阶段无需排水，避免滤料流失；

气水联合洗阶段：气洗强度保持 15-18L/(m²・s)，水洗强度控制在8-12L/(m²·s)，反洗时间 8-10 分钟，气水协同作用将剥离的污染物带出滤层，控制滤层膨胀率在40%-50%，确保滤料充分流化但不流失；

清水漂洗阶段：停止气洗，水洗强度降至 5-8L/(m²・s)，漂洗时间 3-5 分钟，冲洗滤层内残留的气泡与污染物，直至反洗出水浊度＜5NTU，即可结束反洗。

反洗周期与触发机制优化

摒弃传统的 “定时反洗” 模式，采用 **“压差优先、时间为辅”** 的反洗触发机制，避免无效反洗：

当过滤器进出口压差升至0.06-0.08MPa时，启动反洗程序，此为核心触发条件；

若压差未达阈值，但连续运行时间达到 72 小时，也需启动反洗，防止悬浮物在滤层内长期滞留导致板结。

该机制可将反洗频率降低 20%-30%，大幅减少反洗水耗，同时降低滤料磨损，延长滤料使用寿命。

反洗水源与水质优化

反洗水优先选用过滤器的出水，其浊度低、杂质少，避免使用原水反洗带入新的污染物，造成滤层二次污染；反洗水水温控制在 15-25℃，冬季可通过换热器适度升温，降低水的黏度，提升冲刷效果。反洗废水经沉淀池澄清后，可回用作为反洗水源，进一步降低新鲜水耗，契合市政供水的节能降耗需求。

四、 运行参数联动控制与运维保障

自动化联动控制

在过滤器进出口安装浊度仪、压差变送器、流量计，数据接入 PLC 控制系统，实现参数的自动调控：当原水浊度突升时，系统自动降低过滤流速；当压差达到阈值时，自动切换至反洗工况；反洗出水浊度达标后，自动恢复过滤运行，减少人工干预，提升运行稳定性。

日常运维与参数校准

每周检测滤层高度，若下降超过 5%，及时补充同规格滤料；每 3-6 个月对滤料进行一次筛分，去除磨损破碎的细颗粒，恢复滤层级配；定期校准在线监测仪表，确保流速、压差、浊度等参数的测量精度，为参数优化提供准确数据支撑。

五、 优化效果验证

某市政自来水厂采用上述优化方案后，多介质过滤器出水浊度稳定在 0.3-0.8NTU，满足饮用水标准；反洗频率从每日 1 次降至每 3 日 1 次，反洗水耗降低 35%；滤料使用寿命延长至 4-5 年，运维成本下降 20%，实现了高效、低耗的运行目标。