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浅谈翻板滤池在水处理工艺中的应用
发布时间: 2022-12-14 15:54:21 浏览
摘要:过滤是净水厂的主要水处理环节,该环节的选择直接决定了水厂 的出水水质和运行成本,我国的滤池工艺由传统的虹吸滤池、无阀滤池等单水冲滤池发展到目前的以V型滤池、翻板滤池等为代表的气水反冲洗滤池已经经过了几十年的发展时间,实践证明 ,翻板滤池是一 种新兴的比较先进的气水反冲洗滤池工艺 ,它允许滤料的灵活组合 ,在出水水质、反冲水耗 、运行成本等方面都具有传统滤池所无法比拟的优势。本文根据 昆明市第七自来水厂翻板滤池的实际运行情况,阐述了翻板滤池的工作原理 、主要特点,分析了它在实际运行过程中的操作要领、需要注意的问题及其优缺点。
关键词:滤池
翻板阀 双层滤料
布水布 气面包管
1、滤池在水厂工艺的作用及滤池类型简介
过滤,在水处理技术中一般是指以石英砂等粒状 材料组成的滤料层截留水中的悬浮杂质,从而使水获 得澄清的工艺过程 。过滤过程主要包含阻力截 留筛 滤、重力沉降、接触絮凝。其中最主要的过程是在滤 料表面发生的阻力截留过程 ,通过这一过程截留了水 体中绝大部分的悬浮颗粒,通常称为表面过滤。对于 细微悬浮物,以发生在滤料深层的重力沉降和接触絮 凝为主 ,称为深层过滤。关于过滤工艺的发展和改善主要围绕的是滤料 (包含承托层)层的选择 ,
配水系统的改进来进行的 。 滤池能有效的去除水中细小悬浮物及依附于悬浮物上的病毒 、细菌,经过过滤后水浑浊度一般可以降至 ≤1NTU。因此滤池在处理饮用水工艺中是较为重要的一个关键环节。国内常用的滤池类型有无阀滤池 、虹吸滤池 、V型滤池 、翻板滤池等 。
2、翻板滤池的工作原理及特点
翻板滤池又叫苏尔寿滤池 ,是瑞士苏尔寿 (SUlzer)公司下属工程部
(现瑞士 VATECHWABAGWinterthur)的研究成果 。所谓 “翻板”是因为该型滤池反冲洗排水舌阀 (板)在工作过程中是在0一90度。范围内来回翻转而得名。我国昆明第七 自来水厂是继香港大浦水厂之后第二家使 用该型滤池的水厂,目前上海昆山自来水公司在建水厂的滤池也选择 了此型滤池,正在建设过程中。
面包管
2.1翻板滤池的工作原理
翻板滤池的工作原理与其他类型气水反冲滤池相似:原水通过进水渠经溢流堰均匀流入滤池 ,水以重力渗透穿过滤料层 ,并以恒水头过滤后汇入集水室 , 见图l;滤池反冲洗时 ,先关进水阀门 然后按气冲、气水冲、水冲3个阶段开关相应的阀门,见图2。 一 般重复两次后关闭排水阀,开进水阀门,恢复到正常过滤工况 .
图中:1.翻板阀气缸 2.翻板 阀连杆 系统 3.翻 板阀阀板 4.翻板阀阀门框 5.滤水异型横管 6.滤水 异型竖管 7.滤料 层 8.进水渠道 9.反冲排水渠道 10.反冲气管 11.滤后水出水管 12.反冲水管
2.2翻板滤池主要特点
2.2.1滤料、滤层可多样化选择。
根据滤池进水水质与对出水水质要求的不同,可 选择单层均质滤料或双层、多层滤料 。一般单层均质滤料是采用石英砂 (或陶粒 ) ;双层滤料为无烟煤与石英砂或陶粒与石英砂 (昆明第七 自来水厂采用陶粒石英砂)。当滤池进水水质差,原水受到有机微污染 ,含TOC较高时,可用颗粒活性炭置换无烟煤等滤料 。
2.2.2滤料反冲洗净度高 、周期长与容污能力强 。根据水流剪切力与水的粘滞系数及速度梯度变化 成正比,即与水冲洗速度成正比。一般经两次反冲洗过程,滤料中截污物遗 留量少于0.1kg/ra。这样一来使翻板滤池的运行周期延长 ,反冲洗周期达30—60 小 时 (相应水头损失为2.Orn水柱左 右 ) ,当2m容污水头时,滤料的截污能力达2.5kg/m 。
2.2.3翻版滤池有着独特的配水配气系统 ,形成双层气垫层 ,证布水 、布气均匀 (详模型图4所示 )。这是翻板滤池的亮点之一 。
所有气水反冲洗滤池都要首先考虑反冲洗效率的最大化,实现效率最大化的根本途径 :一是要适度反冲洗,这点靠设定适当的反冲洗强度和延续时间来达到 ;二是整个滤池的均匀配水和配气,翻版滤池配水配气方式与其它形式的大相径庭 ,其池底结构如图5上图所示 。翻版滤池的配水配气系统由三个部分组 成 :
(一)池底的纵 向配水配气渠 ,
(二)竖向配水配气管 (连通管 );

(三 )横向配水配气管 (面包管 )。


为了做到整个滤池的均匀配水配气 ,滤池的配水配气系统设计成配水配气室 ,即以池底的纵向配水配气渠作为一次配水配气室,以滤板以上的横向配水配气管 (面包管)作为二次配水配气室 ,一、二次配水配气室之间以竖向配水配气管连通。 在竖向配水配气连通管方面 ,设计者采取了气、水各行其道的办法 ,即每条面包管有一条竖 向配水连通管 ,又有一条竖向配气连通管 ,如图5下图所示。二次配水配气室由多个面包管组成 ,每个面包管的构造如图6所示 。
滤池在进行正常过滤作业时,待滤水穿过滤料层经过面包管顶部和侧面小孔以及底部的大孔进入面包管 ,然后通过竖向配水连通管流入池底纵向配水配气渠 (此时充当出水汇水渠)并流出池外。 在滤池在进行反冲洗作业时,反冲洗水 自池底纵向配水配气渠、竖向配水连通管进入面包管然后通过面包管上各个孔洞散布到滤池的各个角落 ;滤池在进行空气反洗作业时 ,压缩空气先进入池底纵向配水
配气渠在水渠上部形成气垫层 (下气垫层),当气垫层形成到一定厚度时 ,空气从竖向配气连通管进入面包管 ,并在面包管上部形成另一个气垫层 (上气垫层),当面包管上部气垫层形成到一定厚度时 压缩空气就会从面包管两侧的小孔里大量释放到滤料层中,行成气体反冲洗。 由于翻版滤池的配气系统有上下两个气垫层,这对缓解气流对配水室的脉动作用造成的液面不平和气量不均,提高布水布气的均匀性有很大好处 ,从而大大提高反冲洗效率 。
2.2.4翻板滤池节能效果显著 。
目前 , 国内使用的虹吸滤池 、普通快滤池及V型滤池在反冲洗的水冲洗和漂洗阶段,反冲洗水均通过排水槽溢流堰排走 ,且为防止滤料的流失反冲强度也限制的较低 ,这样 既不可能把滤池冲洗的很干净又浪费了大量的水、电资源。由于采用了先进的反冲洗 工艺和技术先进的翻板阀,翻板滤池在气冲、气水混合冲、水冲3个阶段中翻板阀始终是关闭的 ,我们可以提高反冲强度,加大滤料的碰撞和反冲水的清洗强度 ,这样既提高了滤池的反冲效率又避免了滤料的流 失同时又使反冲水得到了重复利用减少了反冲水的用量 。由于翻板排水阀是在反冲洗结束20秒后才逐步开启 ,而且第一排水时段中翻板阀只开启45。,所以,积聚在滤池内的反冲水和悬浮物仅上部的可以排出, 而池内的滤料 由于比重大沉降速度快不会流失。 翻板滤池的水冲强度为 15—16L/m .s,滤料膨胀 率可 达 15%一25%,根据设计计算和实测资料翻板滤池的反冲洗耗水量为3—4.5m /m ,例如昆明第七自来水厂每个 120m 的滤池两次反冲用水量不超过500m ,而V型滤池的反冲洗耗水量 为6—8m/m2,翻板滤池与V型滤池相比 ,反冲洗耗水可节约近50%,所以 ,翻板滤池是一种节能型滤池。
2.2.5翻板滤池出水水质比一般低水头反冲滤池出水水质好 。
这主要由于反冲洗强度较高,滤料中截污物遗留量少、滤料净度好 ,使初滤水水质得到保证。根据昆明第七自来水厂的翻板滤池验证 :同样进水水质条件下,翻板滤池出水水质显著提高 ,当进入滤池的浊度<5NTU时,翻板双层滤料滤池的出水水质<3NTU (95%),<0.5NTU (100%)。
2.2.6气水反冲系统结构简单 ,维护工作与运行费用低 。

翻板滤池的反冲洗系统具有综合普通快滤池V型滤池的设计特点 ,但对滤池底板施工要求的平整度不很严格 ,即使每格滤池中间安装布气布水管部分的池底 ,对水平误差要求 ≤10mm。这样可降低施工难 度、缩短施工周期 ,较明显地减少施工费用。此外 , 翻板滤池底板的土建结构 比有滤头底板的土建简单得多,对于大的单格面积滤池具有很大的优越性,采用滤头底板的滤池存在滤头堵塞的现象 ,而翻板滤池则没有堵塞 d,4L的问题 。该型滤池的布气布水立管一般采用不锈钢管 ,配水配气横管采用PE塑料制作。配水 、气横管的水平度施工中容易调整 ,使滤池的整个滤料层能均匀地达到反冲洗 ,去污效果好 ,避免了局部滤料结污结块现象 ,滤池的使用寿命较长 ,减少维护工作与运行费用 。


3、翻板滤池与其它滤池优缺点的比较与其他滤池比翻板滤池具有以下优缺点
3.1优 点
3.1.1采 用双层滤料 ,滤料含污能力强 。
3.1.2采用气水反冲洗 ,由于反冲洗时关闭排泥
水阀,高速反洗,反冲洗效果好 ,耗水量少 (按反冲
洗周期24tJ~时计,反冲洗水量仅 占产水量3%)
3.1.3t建结构简单 ,投资较省,施工方便。
3.1.4f
t.冲洗时不易出现滤料流失现象。
3.1.5运行 自动化程度高 ,便于管理。
3.2缺点
3.2.1设备较多,一次投资较大。
3.2.2运行电耗较高。
4 翻板滤池在实际应用中的体会以昆明第七 自来水厂 (以下简称七水厂 )运行情况为例 ,分析翻板滤池运行中应注意事项及存在问
题 。
4.1翻板滤池运行中应注意事项
4.1.1滤池的PLC自控是滤池运行的关键 ,滤池是在PLC自动化模式下按照预设的参数工作。PLC程序设计时应根据实际运行情况 ,确定反冲洗排污时间及其他参数。反冲过程 中要注意高速反冲洗强度和时间,以免造成冲洗不够或是滤料流失。
4.1.2滤料品种 、级配 、强度的选型是决定滤池出水水质质量的关键。在选择滤料时应根据原水水质情况、出水水质要求确定滤料选型 ,如采用陶粒时须注意强度等级 。
4.1.3运行时应每天检查各滤池水位 ,并与PLC系统上显示水位做比较 ;每天检测滤池过滤水的浊度,如果过滤水的浊度超过0.5NTU,则应分别检查每格滤池的浊度 ,针对产生高浊度水的滤池分析因 。
4.1.4每三个月检查一次滤池中滤料的高度,并与原滤料填料的高度相比较 ,如果滤料的损失高度不超过250ram,就没必要填加新料 ,如果滤料的损失高度超过了250mm,~lJ要填加新料。

4.1.5翻板滤池前进水堰位排水翻板阀上方 ,距滤料较高 (七水厂进水堰口距滤料的高差为1.7m)冲洗完成时进水落差较大 ,形成跌水冲击翻板阀下方滤料 ,因此在反冲过程完成后应采用反冲洗 水使滤池的水位提升到一定高度后再开启进水阀,以 缓冲进水对滤层的冲击。


4.2翻板滤池运行中存在问题
4.2.1滤料流失比预期的多 ,七水厂从2005年断续试运行到现在总共运行时间为三年多,平均每格滤池跑料 150—200mm。其主要原因:一是陶粒强度等级不够造成反冲时陶粒颗粒磨损较大;其二是反冲洗程序设定在反冲洗排水过程中对翻板舌板 (阀)的开启度没有设置开45。这一停顿过程,造成滤料流失。
4.2.2七水厂在运行过程 中从滤池冲洗情况来看滤池的布气布水还是 比较均匀,但 16格滤池均出现了滤料混层现象 ,下层石英砂已经和上层的陶粒混杂。为分析原 因,对石英砂、陶粒进行 自由沉淀试验 ,发现两种填料的 自由沉降速率相差不大 ,分别为0.14m/s、0.16m/s。这可能是导致滤料混层的因素之一 ,其他原因如滤料的级配、强度以及反冲洗强度、时间等正在通过进一步试验进行验证。

4.2.3t水厂滤池的设计是进水、排水在滤池的同侧 ,反冲洗结束后 ,滤池内仍漂浮有冲洗后的泡沫。建议今后设计在厂平面布置允许的情况下翻板滤池的进、排水分开设置,并在反冲洗程序中增设一道表冲,提高反冲洗效率。


4.2.4滤池出水阀的开度随着滤速的快慢、水位的高低动作是保持恒水位过滤的关键。七水厂在运行过程中出现 了出水阀频繁动作的现象,主要是PLC程序没有对水位信号进行滤波处理 (滤池120m2/格,面积较大有水波影响)同时也没有对控制信号进行有效的处理造成。因此在PLC程序设计时应着眼于细部考虑 。
4.2.5滤池进水阀只采用气动控制未设置应急手动启闭装置,这种控制在节能上有一定的优势 ,但必须要求有一套可靠的气源系统支持。七水厂曾几次出现过其气源 系统的空压机故障造成滤池进水阀全部关闭 ,原水进水阀一时关闭不及 ,沉淀池水大面积溢流 ,若处理不及时易造成事故。因此滤池进水阀在采用气动控制时应考虑设置应急手动启闭装置。
5、饮用水处理工艺技术的展望
人类对饮用水的健康安全要求越来越高 ,在强化常规水处理工艺的基础上逐步采用深度处理工艺,如臭氧处理、活性炭过滤等 ,以保证饮用水的高质量高标准
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