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池、斜管沉淀池和重力無閥濾池3個構筑物功能的凈水設備，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)進水量接近設計水量的情況下，凈水器在反沖洗時不停止；
(2)進水量約為設計水量的50％時，虹吸下降管中的輔助管在水封中鼓泡，但無反洗；
(3)進水量約為設計水量的30％時，無以上故障，設備正常運行。
針對以上情況，筆者在現(xiàn)場對設備進行了跟蹤觀察，根據(jù)全自動一體化凈水器的結(jié)構（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，當水位至虹吸輔助管的管口時，水進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入濾料層，對濾料進行反沖洗。與此同時，清水箱中的清水穿過連通管進入下部清水區(qū)。反沖洗產(chǎn)生的廢水通過虹吸上升管后，進入虹吸下降管排入反洗地溝。
(4)隨著反沖洗的進行，清水箱中的水位不斷下降，當水位下降到虹吸破壞管管口以下時，氣體進入虹吸破壞管，管口與大氣相通，這導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行詳細分析。
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，導致進入濾室的配水流量遠大于產(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
濾料的設計不符合規(guī)范。最常見的問題是無承托層。不管是設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，進而阻止水流通過致水帽產(chǎn)水量減小，濾室的進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計要求進行，必須嚴格遵照表 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，進入濾室的進水會根據(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，進而導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)水量會減少進而引發(fā)反沖洗不停的故障。
(3)設備的缺陷
全自動一體化凈水器雖技術較成熟，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，導致水流不透過濾料進入濾料下部清水區(qū)，而是進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，導致空氣無法進入破壞管。
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)構做了詳細的觀察并進入人孔掏出濾料，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，公司組織人員對設備進行了修改，同時對濾料按標準進行重新采購，按規(guī)范要求配置承托層。
修改設備后，進水量調(diào)至設計流量，運行兩周后各項指標基本符合設計要求。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)別在于進水量不同。
反沖洗不停的原因，一是濾料的設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)，無空氣進入致反洗假象不停止。
有鼓泡的原因是濾料的設計和選取不符合要求，濾板間存在縫隙導致水帽堵塞，產(chǎn)水量小，進水量較小時，反沖洗周期長不易觀察到反洗，當濾室水位上升時會將濾室的部分空氣擠壓至虹吸輔助管，導致鼓泡現(xiàn)象。水量大時會導致反沖洗不停止，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備的工藝設計時盡可能考慮全面，生產(chǎn)制作時盡可能嚴格把關，避免此類故障發(fā)生，為設備的穩(wěn)定運行做好基礎工作。
