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研究生:張嘉元
研究生(外文):Jia-yuan Jhang
論文名稱:石門水庫分層取水對於平鎮淨水廠快濾池堵塞成因分析
論文名稱(外文):Filter clogging in Pin-Chen water treatment plant during water intake from intake well in Shimen reservoir.
指導教授:秦靜如秦靜如引用關係
指導教授(外文):Ching-Ju Chin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:環境工程研究所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:134
中文關鍵詞:濾料分析濾床堵塞快濾池空氣閉塞
外文關鍵詞:rapid filtrationfilter cloggingfilter analysisair binding.
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石門水庫因颱風暴雨時期原水濁度過高,以建設分層取水工程來因應淨水廠難處理之問題,但淨水廠以分層取水做為水源時,在淨水廠末端快濾池操作上發生嚴重堵塞問題,進而影響出水水質及水量,本研究藉由採樣分析石門水庫不同取水口水質差異以及快濾池現況調查;另一方面,藉由模廠試驗,控制在不同物化條件進行過濾試驗,釐清快濾池堵塞成因。
水質分析結果顯示,石門水庫不同取水口以及平日取水與切換分層取水之平鎮淨水場進場水質,水質並無明顯差異,因此濾池堵塞原因受原水水質影響有限,爾後分別在平日取水與分層取水進行濾料鑽心分析,由反洗廢水濁度歷線、濾料膠羽濁度、SS 貯留、EDS 分析結果,淨水廠以分層取水做為水源時,快濾池過濾機制是以表面過濾為主,且可能為物理性堵塞,但排除顆粒過度累積所致。
平日取水時,以瓶杯試驗混沉後,殘餘濁度與過濾性較佳之混凝劑,在模廠快濾單元操作上,無法獲得較長濾程,由於處理後原水之殘餘濁度均相當低,因此無法判斷混凝劑種類與濾程之相關性。若以分層取水做為水源時,並非為混沉成效不佳,且模廠試驗得知,更換藥劑並不能解決快濾池堵塞問題;經由現場濾料鑽心分析、以及模廠試驗與觀察,推斷快濾池快速堵塞是原水中溶解氣體過飽和,導致濾池空氣閉塞現象。藉由曝氣程序模擬原水中氣體過飽和現象,但無法模擬出分層取水在導水過程中,管線中造成氣體過量溶入行為;最後在暴雨期,採取分層取水試驗,因濁度高氣體溶入量較少,經取水管線至淨水廠中,氣體與原水矽顆粒、混凝
劑形成大膠羽進而沉澱去除,使得快濾池有較長之濾程,此試驗結果亦可研擬平鎮淨水廠快濾池操作上,濾程縮短之對策。
Due to extreme high turbidity during typhoons or heavy rains, which resulted in difficulties in potable water treatment, the water intake well to draw water from upper levels of the reservoir was built in the Shihmen reservoir.
After drawing water from the intake well, it was found that the rapid sand filter was severely clogged, the head loss increased dramatically, and the filtration run-time was seriously shortened. The objectives of this study were first to investigate filter clogging in Ping-Jan Water Treatment Plant while intake water from the water intake well by water quality analysis of different water intake
locations, filter-bed analysis, and pilot study. It was shown that the water qualities from different water intake locations were similar; thus, the water quality was not the cause for the clogging. From the floc retention analysis, scanning microscopy, and energy-dispersive X-ray spectroscopy of filter media, it was found that the particles only deposited on the surface of filter while
intake water from the water intake well. Bubbles observed in coagulation tanks on-site and in coagulation, sedimentation, and filtration units of the pilot, it was
determined that the air-binding is responsible of the filter clogging.
摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究內容與目的 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 過濾原理及機制 5
2.2 影響過濾成效之因素 9
2.2.1 原水水質特性 9
2.2.2 低濁度原水混沉成效 11
2.2.3 混凝加藥量與過濾性關係 13
2.3 快濾池濾程縮短常見原因 14
2.3.1 藻類 14
2.3.2 空氣閉塞 16
2.4 平鎮淨水場處理概況 22
2.4.1 取水現況 24
2.4.2 二期處理設備概況 25
2.4.3 快濾池操作現況 28
第三章 研究材料、設備與方法 31
3.1 研究方法 31
3.1.1 不同取水源及採樣位置 32
3.1.2 淨水廠現場樣本採樣 35
3.1.3 模型場過濾試驗 36
3.2 分析項目方法及步驟 42
第四章 結果與討論 48
4.1 取水源水質與二期快濾池濾程縮短調查 48
4.1.1 不同取水源及平鎮淨水場水質分析 48
4.1.2 平日取水與分層取水快濾池調查 58
4.2 平日取水混凝劑種類混沉成效評估對快濾單元之適用性 74
4.2.1 平日取水瓶杯試驗混沉成效評估 74
4.2.2 混沉成效評估對模廠快濾單獲得最長濾程之適用性 79
4.3 分層取水混凝劑種類混沉後對快濾單元獲得較長濾程之可行性 84
4.3.1 分層取水瓶杯試驗混沉成效評估 84
4.3.2 不同加藥策略對模廠快濾單元獲得較長濾程之可行性 90
4.3.3 反洗固體物化學組成分析 97
4.4 原水空氣溶入情形對快濾單元之影響 99
4.4.1 原水曝氣模擬試驗 99
4.4.2 暴雨期分層取水 105
4.4.3 平鎮淨水場現場快濾池堵塞成因分析 108
4.4.4 氣體過飽和成因之模場驗證 113
第五章 結論與建議 115
5.1 結論 115
5.2 建議 116
參考文獻 117
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