1. 全自動一體化凈水器運行中的故障
全自動一體化凈水器是綜合了反應(yīng)池、斜管沉淀池和重力無閥濾池3個構(gòu)筑物功能的凈水設(shè)備，使出水水質(zhì)能得到有效保證，具有自動化程度高、安裝方便、占地面積小、運營成本低、能耗低等優(yōu)點。
某公司安裝的3臺全自動一體化凈水器在運行中出現(xiàn)了一些故障，具體情況如下：
(1)進(jìn)水量接近設(shè)計水量的情況下，凈水器在反沖洗時不停止；
(2)進(jìn)水量約為設(shè)計水量的50％時，虹吸下降管中的輔助管在水封中鼓泡，但無反洗；
(3)進(jìn)水量約為設(shè)計水量的30％時，無以上故障，設(shè)備正常運行。
針對以上情況，筆者在現(xiàn)場對設(shè)備進(jìn)行了跟蹤觀察，根據(jù)全自動一體化凈水器的結(jié)構(gòu)（見圖1）及反沖洗原理，通過分析找到了故障產(chǎn)生的原因并提出了解決措施。
(1)隨著濾室中過濾的不斷進(jìn)行，濾料表面開始積累顆粒大于濾料粒徑的懸浮物及固體顆粒，與此同時，通過“U”型管的配水透過濾料所需的壓力逐漸增大。此壓力超過從高位水箱溢流堰到濾料表面之間的水柱形成的壓力時，高位水箱中的進(jìn)水將不再透過濾料，濾料層上部的水位會上升至虹吸管上升管。
(2)虹吸上升管中水位不斷上升，當(dāng)水位至虹吸輔助管的管口時，水進(jìn)入虹吸輔助管口落下，依靠水流帶走一部分空氣，輔助管中的真空度增大，與之連通的抽氣管將虹吸下降管中的空氣抽走，使虹吸管真空度增大，虹吸下降管中的液面不斷上升，進(jìn)一步地擠壓了虹吸管中的空氣，空氣全部通過抽氣管排走。最終，虹吸上升管與虹吸下降管中的水面接觸，形成連續(xù)虹吸作用。
(3)隨著虹吸作用的進(jìn)行，過濾室中濾料上部的壓力驟降，在下部清水區(qū)壓力不變的情況下，下部清水區(qū)中的清水開始穿過濾板進(jìn)入濾料層，對濾料進(jìn)行反沖洗。與此同時，清水箱中的清水穿過連通管進(jìn)入下部清水區(qū)。反沖洗產(chǎn)生的廢水通過虹吸上升管后，進(jìn)入虹吸下降管排入反洗地溝。
(4)隨著反沖洗的進(jìn)行，清水箱中的水位不斷下降，當(dāng)水位下降到虹吸破壞管管口以下時，氣體進(jìn)入虹吸破壞管，管口與大氣相通，這導(dǎo)致虹吸管中的真空破壞，反洗結(jié)束，過濾重新開始。
3. 分析并推測故障的原因
不停反沖洗故障的產(chǎn)生必須滿足兩個條件。首先，具備反沖洗的條件；其次，反沖洗不停止。根據(jù)反沖洗虹吸原理可推測故障產(chǎn)生存在以下 3 種可能性：一是濾料表面的水壓小于透過濾料需要的壓力； 二是因某些原因空氣無法進(jìn)入虹吸破壞管； 三是以上兩種情況同時存在。下面僅對前兩種可能性進(jìn)行詳細(xì)分析。
3.1.1 濾料表面的水壓小于透過濾料需要的壓力
濾料表面的水壓小于透過濾料需要的壓力，導(dǎo)致進(jìn)入濾室的配水流量遠(yuǎn)大于產(chǎn)水流量或者幾乎沒有產(chǎn)水量，反沖洗不停時，此情況一直存在。具體原因如下。
(1)濾料的問題
濾料的設(shè)計不符合規(guī)范。最常見的問題是無承托層。不管是設(shè)計單層濾料還是雙層濾料，無承托層會使水帽直接接觸0.5 mm～1.0 mm 石英砂，致較小的石英砂進(jìn)入水帽縫隙或者帶水后黏附在水帽透水縫隙表面發(fā)生堵塞現(xiàn)象，進(jìn)而阻止水流通過致水帽產(chǎn)水量減小，濾室的進(jìn)水量不變會致反沖洗不停，大量的水通過虹吸下降管排走，如無承托層且濾料未經(jīng)嚴(yán)格篩選，反沖洗不停的故障會更容易出現(xiàn)。為保證反沖洗過程能按照設(shè)計要求進(jìn)行，必須嚴(yán)格遵照表 1、表 2 所示要求。
濾料采用有足夠的機械強度和能抗蝕的料狀石英砂或無煙煤，無毒害物質(zhì)。
濾料的板結(jié)現(xiàn)象。當(dāng)全自動一體化凈水器運行一段時間后停運時間較長，承托層以上的濾料層會出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，水透過濾料表層的阻力就會增大，進(jìn)入濾室的進(jìn)水會根據(jù)板結(jié)程度的不同透過濾料層的水量便會發(fā)生不同程度的減小，進(jìn)而導(dǎo)致反沖洗且停不下來。
(2)水帽的問題
水帽縫隙堵塞。全自動一體化凈水器運行時間久了，會有一部分濾料進(jìn)入濾層下部清水區(qū)，這些濾料中一部分會在反洗過程中進(jìn)入水帽的出水口內(nèi)部附著在縫隙中，時間久了水帽產(chǎn)水口減少必然會導(dǎo)致反沖洗不停的故障發(fā)生。
水帽因結(jié)垢堵塞。一體化凈水器在長期運行過程中，若水中硬度大會使得水帽縫隙中結(jié)垢，產(chǎn)水量會減少進(jìn)而引發(fā)反沖洗不停的故障。
(3)設(shè)備的缺陷
全自動一體化凈水器雖技術(shù)較成熟，但生產(chǎn)廠家制造水平參差不齊。若濾室的濾板及水帽的安裝不合理也會導(dǎo)致以上故障發(fā)生。
3.1.2 虹吸破壞管失去破壞功能
一旦反洗，虹吸輔助管抽氣后濾料上層及虹吸上升管內(nèi)的真空度不斷增大，導(dǎo)致水流不透過濾料進(jìn)入濾料下部清水區(qū)，而是進(jìn)入虹吸下降管排入反洗地溝，反洗不停止可能是虹吸破壞管安裝錯誤出現(xiàn)封堵，導(dǎo)致空氣無法進(jìn)入破壞管。
3.2 輔助管一端存在鼓泡現(xiàn)象
據(jù)反沖洗原理，因進(jìn)水量偏小，濾料的產(chǎn)水量不變（與前面反沖洗不停的情況對比），濾料層以上的水位暫時不會提升到虹吸輔助管的位置，因此不易觀察到反沖洗。鼓泡是因為濾料表面還有一定壓力，部分水得不到過濾，濾料層以上水位在上升的同時擠壓了濾室中的空氣，這部分空氣會通過虹吸輔助管進(jìn)入水封產(chǎn)生鼓泡現(xiàn)象。
4. 現(xiàn)場排查
根據(jù)以上分析推測，筆者對現(xiàn)場的一體化凈水器結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)的觀察并進(jìn)入人孔掏出濾料，發(fā)現(xiàn)了以下問題：
(1)濾料層屬于單層濾料，無承托層，石英砂濾料層厚度 700mm，料徑 0.5 mm～1.2 mm， 且孔板上的排水帽縫隙被細(xì)小濾料不同程度封堵， 檢查后發(fā)現(xiàn)濾料未篩選過，有較多不合格的濾料。
(2)濾室頂部清水箱內(nèi)無虹吸破壞斗，破壞管底端通過濾室頂板與濾室連通。
(3)每個濾室中的濾板都分成幾塊，無焊接，每塊濾板之間有縫隙可以透過較大粒徑的濾料，清水箱中濾室的產(chǎn)水連通管管口有濾料堆積的現(xiàn)象。
5. 結(jié)語
針對以上發(fā)現(xiàn)的問題，公司組織人員對設(shè)備進(jìn)行了修改，同時對濾料按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重新采購，按規(guī)范要求配置承托層。
修改設(shè)備后，進(jìn)水量調(diào)至設(shè)計流量，運行兩周后各項指標(biāo)基本符合設(shè)計要求。由此可得出以下結(jié)論，反沖洗不停和鼓泡現(xiàn)象的故障根源是相同的，區(qū)別在于進(jìn)水量不同。
反沖洗不停的原因，一是濾料的設(shè)計和選取不符合要求，濾板間存在縫隙致水帽堵塞，產(chǎn)水量小，進(jìn)水量大時，多余的水從虹吸下降管排走，產(chǎn)生反沖洗現(xiàn)象，但只是反沖洗的假象，因為水帽下方的清水無法透過水帽反方向進(jìn)入濾料表面。二是虹吸破壞管與濾室頂部連通，發(fā)生以上情況時破壞管中一直處于有水狀態(tài)，無空氣進(jìn)入致反洗假象不停止。
有鼓泡的原因是濾料的設(shè)計和選取不符合要求，濾板間存在縫隙導(dǎo)致水帽堵塞，產(chǎn)水量小，進(jìn)水量較小時，反沖洗周期長不易觀察到反洗，當(dāng)濾室水位上升時會將濾室的部分空氣擠壓至虹吸輔助管，導(dǎo)致鼓泡現(xiàn)象。水量大時會導(dǎo)致反沖洗不停止，同上屬于反沖洗假象；水量很小時，沒看到以上兩種故障是因為反洗周期很長，需要運行較長時間后才能出現(xiàn)。
希望本文能給設(shè)計人員及運行人員提供一些參考，同時希望在全自動一體化凈水設(shè)備的工藝設(shè)計時盡可能考慮全面，生產(chǎn)制作時盡可能嚴(yán)格把關(guān)，避免此類故障發(fā)生，為設(shè)備的穩(wěn)定運行做好基礎(chǔ)工作。
