1. 全自动一体化净水器运行中的故障
全自动一体化净水器是综合了反应池、斜管沉淀池和重力无阀滤池3个构筑物功能的净水设备，使出水水质能得到有效保证，具有自动化程度高、安装方便、占地面积小、运营成本低、能耗低等优点。
某公司安装的3台全自动一体化净水器在运行中出现了一些故障，具体情况如下：
(1)进水量接近设计水量的情况下，净水器在反冲洗时不停止；
(2)进水量约为设计水量的50％时，虹吸下降管中的辅助管在水封中鼓泡，但无反洗；
(3)进水量约为设计水量的30％时，无以上故障，设备正常运行。
针对以上情况，笔者在现场对设备进行了跟踪观察，根据全自动一体化净水器的结构（见图1）及反冲洗原理，通过分析找到了故障产生的原因并提出了解决措施。
(1)随着滤室中过滤的不断进行，滤料表面开始积累颗粒大于滤料粒径的悬浮物及固体颗粒，与此同时，通过“U”型管的配水透过滤料所需的压力逐渐增大。此压力超过从高位水箱溢流堰到滤料表面之间的水柱形成的压力时，高位水箱中的进水将不再透过滤料，滤料层上部的水位会上升至虹吸管上升管。
(2)虹吸上升管中水位不断上升，当水位至虹吸辅助管的管口时，水进入虹吸辅助管口落下，依靠水流带走一部分空气，辅助管中的真空度增大，与之连通的抽气管将虹吸下降管中的空气抽走，使虹吸管真空度增大，虹吸下降管中的液面不断上升，进一步地挤压了虹吸管中的空气，空气全部通过抽气管排走。最终，虹吸上升管与虹吸下降管中的水面接触，形成连续虹吸作用。
(3)随着虹吸作用的进行，过滤室中滤料上部的压力骤降，在下部清水区压力不变的情况下，下部清水区中的清水开始穿过滤板进入滤料层，对滤料进行反冲洗。与此同时，清水箱中的清水穿过连通管进入下部清水区。反冲洗产生的废水通过虹吸上升管后，进入虹吸下降管排入反洗地沟。
(4)随着反冲洗的进行，清水箱中的水位不断下降，当水位下降到虹吸破坏管管口以下时，气体进入虹吸破坏管，管口与大气相通，这导致虹吸管中的真空破坏，反洗结束，过滤重新开始。
3. 分析并推测故障的原因
不停反冲洗故障的产生必须满足两个条件。首先，具备反冲洗的条件；其次，反冲洗不停止。根据反冲洗虹吸原理可推测故障产生存在以下 3 种可能性：一是滤料表面的水压小于透过滤料需要的压力； 二是因某些原因空气无法进入虹吸破坏管； 三是以上两种情况同时存在。下面仅对前两种可能性进行详细分析。
3.1.1 滤料表面的水压小于透过滤料需要的压力
滤料表面的水压小于透过滤料需要的压力，导致进入滤室的配水流量远大于产水流量或者几乎没有产水量，反冲洗不停时，此情况一直存在。具体原因如下。
(1)滤料的问题
滤料的设计不符合规范。最常见的问题是无承托层。不管是设计单层滤料还是双层滤料，无承托层会使水帽直接接触0.5 mm～1.0 mm 石英砂，致较小的石英砂进入水帽缝隙或者带水后黏附在水帽透水缝隙表面发生堵塞现象，进而阻止水流通过致水帽产水量减小，滤室的进水量不变会致反冲洗不停，大量的水通过虹吸下降管排走，如无承托层且滤料未经严格筛选，反冲洗不停的故障会更容易出现。为保证反冲洗过程能按照设计要求进行，必须严格遵照表 1、表 2 所示要求。
滤料采用有足够的机械强度和能抗蚀的料状石英砂或无烟煤，无毒害物质。
滤料的板结现象。当全自动一体化净水器运行一段时间后停运时间较长，承托层以上的滤料层会出现板结现象，水透过滤料表层的阻力就会增大，进入滤室的进水会根据板结程度的不同透过滤料层的水量便会发生不同程度的减小，进而导致反冲洗且停不下来。
(2)水帽的问题
水帽缝隙堵塞。全自动一体化净水器运行时间久了，会有一部分滤料进入滤层下部清水区，这些滤料中一部分会在反洗过程中进入水帽的出水口内部附着在缝隙中，时间久了水帽产水口减少必然会导致反冲洗不停的故障发生。
水帽因结垢堵塞。一体化净水器在长期运行过程中，若水中硬度大会使得水帽缝隙中结垢，产水量会减少进而引发反冲洗不停的故障。
(3)设备的缺陷
全自动一体化净水器虽技术较成熟，但生产厂家制造水平参差不齐。若滤室的滤板及水帽的安装不合理也会导致以上故障发生。
3.1.2 虹吸破坏管失去破坏功能
一旦反洗，虹吸辅助管抽气后滤料上层及虹吸上升管内的真空度不断增大，导致水流不透过滤料进入滤料下部清水区，而是进入虹吸下降管排入反洗地沟，反洗不停止可能是虹吸破坏管安装错误出现封堵，导致空气无法进入破坏管。
3.2 辅助管一端存在鼓泡现象
据反冲洗原理，因进水量偏小，滤料的产水量不变（与前面反冲洗不停的情况对比），滤料层以上的水位暂时不会提升到虹吸辅助管的位置，因此不易观察到反冲洗。鼓泡是因为滤料表面还有一定压力，部分水得不到过滤，滤料层以上水位在上升的同时挤压了滤室中的空气，这部分空气会通过虹吸辅助管进入水封产生鼓泡现象。
4. 现场排查
根据以上分析推测，笔者对现场的一体化净水器结构做了详细的观察并进入人孔掏出滤料，发现了以下问题：
(1)滤料层属于单层滤料，无承托层，石英砂滤料层厚度 700mm，料径 0.5 mm～1.2 mm， 且孔板上的排水帽缝隙被细小滤料不同程度封堵， 检查后发现滤料未筛选过，有较多不合格的滤料。
(2)滤室顶部清水箱内无虹吸破坏斗，破坏管底端通过滤室顶板与滤室连通。
(3)每个滤室中的滤板都分成几块，无焊接，每块滤板之间有缝隙可以透过较大粒径的滤料，清水箱中滤室的产水连通管管口有滤料堆积的现象。
5. 结语
针对以上发现的问题，公司组织人员对设备进行了修改，同时对滤料按标准进行重新采购，按规范要求配置承托层。
修改设备后，进水量调至设计流量，运行两周后各项指标基本符合设计要求。由此可得出以下结论，反冲洗不停和鼓泡现象的故障根源是相同的，区别在于进水量不同。
反冲洗不停的原因，一是滤料的设计和选取不符合要求，滤板间存在缝隙致水帽堵塞，产水量小，进水量大时，多余的水从虹吸下降管排走，产生反冲洗现象，但只是反冲洗的假象，因为水帽下方的清水无法透过水帽反方向进入滤料表面。二是虹吸破坏管与滤室顶部连通，发生以上情况时破坏管中一直处于有水状态，无空气进入致反洗假象不停止。
有鼓泡的原因是滤料的设计和选取不符合要求，滤板间存在缝隙导致水帽堵塞，产水量小，进水量较小时，反冲洗周期长不易观察到反洗，当滤室水位上升时会将滤室的部分空气挤压至虹吸辅助管，导致鼓泡现象。水量大时会导致反冲洗不停止，同上属于反冲洗假象；水量很小时，没看到以上两种故障是因为反洗周期很长，需要运行较长时间后才能出现。
希望本文能给设计人员及运行人员提供一些参考，同时希望在全自动一体化净水设备的工艺设计时尽可能考虑全面，生产制作时尽可能严格把关，避免此类故障发生，为设备的稳定运行做好基础工作。
