滤池运行优化

净水工艺是由各子工艺的有机配合 合理布置才能充分发挥其优良的净水效果 净水工艺是由各子工艺的有机配合 合理布置才能充分发挥其优良的净水效果 不可过份拘于某段工艺 将各净水工艺视为一个整体系统 对其各段子工艺进不可过份拘于某段工艺 将各净水工艺视为一个整体系统 对其各段子工艺进 行优化分析 是十分必要的 行优化分析 是十分必要的 从慢滤池到普通砂滤池 双向流滤池 双 多 层滤料滤池 混合滤池 这一过 程大大提高了处理水量 在滤池结构上 创造了双阀滤池 无阀滤池 虹吸滤 他及节能型移动冲洗罩滤池 其形式的发展与认识的深入是以实践经验为基础 的 同时受到各种理论模式的验证 目前 随着原水水质的恶化 滤后水质的 提高 过滤工艺 子系统 在整个净水工艺系统中 自身也在不断的完善与发展 1 1 投加助滤剂强化过滤投加助滤剂强化过滤 早在 1968 年 Tuepker 和 Buescher 就研究发现 在滤前水中增加阳离子聚合物 0 003 mg L 作为助滤剂可明显改善常规过滤出水水质 并能有效阻止由于 滤速突然改变而引起的悬浮颗粒穿透 Susumu Kawamura 的研究也证实 使用 助滤剂能防止水头损失较高时 如超过 1 8 m 浊度穿透 保证出水水质 其作 用过程和混凝一絮凝作用过程相似 向滤前水中投加高分子絮凝剂 助滤剂 1 能显著降低滤后水中大于 1 m 颗粒的含量 由表 1 可见 投加助滤剂后 2 5um 颗粒含量减少 92 5 10um 的减少 96 余键等就湘江原水研究了几种助滤剂对常规过滤的影响 试验表明 在常规过 滤前投加适量的聚丙烯酞胺 O O1 mg L 滤后水浊度小于 0 1NTU 的过滤时 间从 15h 增加到 23 h 并可有效阻止杂质颗粒穿透滤层 许国仁 李圭白用高 锰酸钾复合药剂 CP 对受有机污染较重的松花江和取自黄河水库水进行了强化 过滤工艺研究 试验表明 对冬季低温低浊污染水体采用投加 CP 和聚合硫酸铁 PFS 进行强化过滤 在 CP 投量为 0 8mg L PFS 投量为 8 mg L 时 滤池平 均出水浊度为 0 4 NTU 色度为 2 5 检测出的有机物的浓度降低 93 9 对夏季高温低浊污染水体采用投加 CP 和聚合氯化铝 PAC 进行强化过 滤 在 CP 投量为 0 24mg L PAC 投量为 2 7mg L 时 滤后水的嗅味为 0 级 投加助滤剂对改善滤后水水质的突出作用主要是因为高分子聚合物以各种高价 聚合离子的形式直接存在于水中 并通过电性中和作用使水中未脱稳胶粒脱稳 凝聚 通过吸附架桥作用使微絮体附着于滤料和已被吸附的悬浮颗粒表面 从 而有效阻止絮体的穿透 使过滤周期延长 助滤剂虽然能提高过滤效果 但单 纯用水反冲洗难以冲洗干净 宜采用气 水反冲洗 2 滤池子系统分析 2 2 1 1 变革滤料强化过滤变革滤料强化过滤 2 2 1 1 1 1 沸石滤料强化过滤沸石滤料强化过滤 沸石是一种架状结构的多孔穴和通道的硅铝酸盐 表面粗糙 比表面积大 400 800m2 g 沸石 有良好的吸附 交换性能 是一种天然轻质滤料 由于离子交换作用 沸石对氨氮的去除率在 95 以上 因此 沸石滤料能显著 增强过滤单元去除氨氮的能力 可降低氯耗 提高水质安全性 沸石对水中浊 度的平均去除率为 65 对水中 CODMn 的平均去除率大于 13 沸石滤料对水 质的影响试验表明 使用沸石作为滤料不会增加水中有害金属离子浓度 李德 生等将沸石培养成生物沸石 利用生物沸石反应器处理去除饮用水源中的 NH4 一 N 和 NO2 一一 N 的平均去除率均大于 9O 对有机物的去除大于 3O 2 2 1 1 2 2 改性石英砂滤料强化过滤改性石英砂滤料强化过滤 马军 盛力等采用某种化学方法将石英砂表面涂覆一层金属氧化物 将滤料表 面改性 这种改性石英砂能够显著提高混凝沉淀后含藻水的过滤效果 对藻类 的去除率大干 65 2 2 1 1 3 3 颗粒活性炭颗粒活性炭 GAG GAG 滤料强化过滤滤料强化过滤 将常规滤池滤料以颗粒活性炭代替 由于 GAC 内部具有发达的空隙结构和巨大 的比表面积 具有强大的吸附性能 能为微生物提供理想的栖息地 活性炭主 要吸附分子量在 500 3000 的有机物 生物活性炭滤池滤料上附着的生物膜量是 无烟煤 石英砂滤料的 4 8 倍 Kurosawa 等的研究表明 低温下生物活性炭 滤池对氨氮的去除率几乎不受影响 并对 AOC 能保持 80 以上的去除率 生物 活性炭的前提条件是避免预氯化处理 黄晓东 李德生等 采用活性炭一石英砂生物活性滤池 B 进行的强化过滤试验 表明 当活性炭滤料层厚度 500 mm 时 对氨氮 亚硝酸盐氮和 CODM 的去除率 分别为 82 84 和 24 浊度的去除效率比普通滤池提高了 4O 左右 由 于生物的降解作用 色度去除率也比普通滤池提高 40 左右 对原水中溶解性 铁和锰也有较好的生物氧化能力 其去除率分别比普通滤池提高 60 左右 下 层的石英砂滤料基本没有生物作用存在 能够起到对浊度和微生物的把关作用 有人对活性炭 石英砂和无烟煤一石英砂两种生物滤池作了对比 发现较之无烟 煤一石英砂滤池 活性炭一石英砂滤池挂膜快 对 DOC 和 TOC 的去除率高 滤 池的修复性能好 低温时对乙醛的去除率也较高 杨开等对活性炭一石英砂双 层滤料的生物活性滤池的研究也表明 在未氯化或预氧化的条件下 此种滤池 对有机物和氨氮的去除率是显著的 2 2 1 1 4 4 陶粒滤料强化过滤陶粒滤料强化过滤 陶粒生物活性滤池对浊度 氨氮有一定的去除作用 并能较好地去除 Fe ss 细菌等 对色度也有一定的去除效果 生物陶粒滤料能降低水中的 NO2 N NH4 N OC 浊度 色度 Mn 和藻类等 采用由惰性和活性滤料 由极性和非极性滤料复合而成 复合构成的新型生物活 性滤料滤池进行过滤试验 结果表明 这种滤池对氨氮和 CODMn 的去除率分别 在 90 和 4O 以上 使 Ames 试验致突变性降低约 1 3 以上各种滤料构成的生物滤池对有机物的去除受到多种因素的影响 不同水源 中的有机物成分 预氧化程度不一样 可生化性也就不一样 滤层组成不同则 对有机物降解的能力与速度也不同 生物滤池对氨氮的去除一是水中必须有足 够的溶解氧 二是滤层中必须有足够数量的硝化菌 而要维持生物滤池内一定 的硝化菌量必须降低反冲洗频率并控制反冲洗强度 对氨氮的去除还可能受到 有机物生物降解的影响 因为在贫营养条件下自养菌 硝化菌 与异养菌之问存 在着争夺氧与生物膜空间的竞争 其结果是有机物氧化在先 氨氮氧化在后 这是因为自养菌的增长速率比异养菌慢 且自养菌对由较高水力负荷和较小滤 料介质造成的剪力损失比异养菌更敏感 2 2 2 2 滤料的组成与级配滤料的组成与级配 级配的滤料经大的膨胀率反冲洗后 因滤料沉降快慢不同易水力分层 自上而下 孔隙率逐渐增大 这种单层滤料滤池的粒径分布不能有效利用滤层的孔隙率 因为 在下层孔隙率远未得到利用之前 上层细砂已形成机械隔层而堵塞 消耗资用水头 缩短了运转周期 对传统滤池的优化 应以沿水流方向加大比表面积以增加穿透深度为指导思想 实 践中可采用均粒度或反粒度多层滤料滤池 或改变水流方向 反粒度滤池是采用两种或两种以上级配滤料 利用其比重差值 使滤床沿水流方向 比表面积增加 孔隙率降低 常用的是自煤 石英砂或自煤 石英砂 石榴石 各种 滤料须经仔细筛选后 使 Li Di 800 以避免层间过度混杂而产生水头突变 双层滤池在国内水厂广为采用 常用于挖潜与改造中 而三层 滤池因冲洗上难以满足共同清洗的要求 双层滤料的产水量明显多于单层 但其最大的缺点在于上层轻质滤料因过大膨胀度 而逸失 为控制这部分损耗 国内有使用 V 型均质滤池 该滤池的滤料品种单 一 级配 1 2 从上而下孔隙率一致 为保证不产生水力分层 采用小水量冲洗 上海周家渡水厂 2 万 t d 对其过滤工艺进行了改造 分别采用了双层 均质滤池 2 2 3 3 改进滤池反冲洗工艺强化过滤改进滤池反冲洗工艺强化过滤 滤池反冲洗的主要功效是剥落滤料间的污泥并将其排出池外 污泥有两种 一次污 泥与二次污泥 前者是滤料问空隙的截留污泥 可利用水力剪切冲除 而后者则是 附着在滤料孔内的污泥 须使顺粒产生有效撞击方能除去 普通单层滤池采用高强 度的水冲洗 为除去滤层表面泥毯 防止形成泥球 可增设表面辅冲 反冲洗时颗 粒间相互碰撞特别是投加了高分子助滤剂后 表层小颗粒因撞击产生的絮凝效应更 明显 形成泥球 可能形成的原因如下 1 泥球生成速度与粒径的三次方成反比 所以表层小顺粒更易于形成泥球 2 滤层表面悬浮物多 大块泥毯破碎后 难以排出 3 进行气水反冲时 表层颗粒碰撞次数少 悬浮物破碎不充分 为克服水反冲的局限性 特别是双层滤池的广泛应用 相应产生了气水联合使用的 反冲技术 它利用气泡在滤料颗粒上升过程中的磨擦以及颗粒相互之间的碰撞摩擦 使滤床得到良好的再生 单独气洗 滤床不膨胀 主要靠气泡上升时对滤料的摩擦力与上升后滤料间出现的 空缺而产生拥挤填充 产生碰撞力 使杂质从滤料表面脱除 下层扰动较小 而上 层随着气泡的增大 扰动亦大 从而使截污量多的上层强烈扰动 形成搅拌 相互 碰撞的机会多 可有效剪切去除杂质 气水同时反冲洗 由于滤层稍有膨胀 使气泡易于通过 此时上升速度加快 扰动 大于单用水洗 水冲时又增加一剪力 但表面细颗粒须仔细控制 防止冲失 水洗漂冲 用小水量进行漂冲 排除剥落污泥 如前所述 如果单用水洗 最佳孔 隙率为 70 时 膨胀度为 40 50 G 值仅 400S 1 此 G 值小于絮体破碎所 需值 故表面非但不能冲洗干净 反而产生同向絮凝而形成泥球 G 值与 d 值成正 比 在同样 q 值时 d 越大 G 亦越大 表面 d 小 所获得的 G 亦小 采用气水反 冲洗可以完全克服表层结泥球现象 同时由于水冲强度小 吐层可以减少水力分层 下层粗颖粒不易走动 上层顺粒减少流失 V 型滤池正是采用这种冲洗方法以保持 均粒 研究表明 5 10um 颗粒含量在过滤开始时约为 10000 个 L 过滤 40min 后才降至 约为 1000 个 L 所以 初滤水中致病微生物存在的可能性比较大 因此 滤池的 过滤工艺流程会对滤后水的水质产生很大影响 采用合理的过滤操作 反冲洗过程 反冲洗水处理等程序 会使水质有较大改善 有几类滤池在工艺上没有排放初滤水 的设施 例如无阀滤池 单阀滤池 虹吸滤池 移动罩滤池等 还有几类滤池主要 是由普通快滤池演变来的 如双阀滤池 V 型滤池等 虽然它们一般不设初滤水排 放管 在运行中也不排放初滤水 但易于对其进行改造 即在出水管上增设初滤水 排放管 并在自动控制程序中增加排放初滤水的操作步骤 就能提高过滤水的卫生 安全性 如果能先在贮存池中将滤池反冲洗水进行混凝沉淀预处理 然后再送回混 合池进行处理 应该能使滤后水的水质得到改善 2 2 4 4 优化常规过滤工艺优化常规过滤工艺 影响常规过滤的因素很多 其中助滤剂 滤速和 L d 比值为滤层厚度 d 为滤料 粒径 被认为对过滤性能影响较大 滤速是滤池设计的一个基本参数 也是决定滤池单位时间单位面积产水量从而决定 滤池造价的一个重要指标 降低滤速 有利于降低滤后水浊度 延长过滤周期 当 滤速较高时 滤层水头损失的增长较快 过滤周期缩短 采用低滤速虽然滤后水水 质较好 但过滤面积必然因此而增大 滤池造价必然增加 因此 怎样确定滤池最 佳滤速值得进一步研究 从现有的过滤理论可知 滤层对水中悬浮颗粒的截留作用来自于滤料所具有的表面 积 滤料所具有的表面积越大 滤层对水中悬浮颗粒的截留能力越强 增大 L d 值 能够改善滤层过滤性能是因为较大的 L d 比值能给滤层提供较大的表面积 为保证有比较经济的过滤周期和周期产水量 L d 值宜取较大值 然而过大的 L d 值将增大滤层水头损失和反冲洗难度 增加滤池深度和造价 国内有学者研 究认为在工程上 L dl0 dl0 指通过滤料重量 10 的筛孔孔径 值宜取 1200 1400 此外 在不改变滤池结构和适当改动反冲洗方式条件下 将级配滤料 改为均匀滤料 有助于提高滤层含污能力 延长过滤周期 3 3 结论结论 上述各种强化过滤给水处理技术在一定条件下均能有效去除饮用水水源中的杂质 但仍有下列问题有待进一步研究解决 以便更好地将强化过滤处理工艺应用于工程 实践 1 当饮用水水源中多种污染物 如有机物 氨氮 铁 锰 藻类等 共存时 生物 滤池在贫营养条件下异养菌与自养菌的转化条件及转化机理 在低温 温度 5 时 硝化菌对氨氮去除率的影响 2 滤池反冲洗时对滤料上生物膜的影响 反冲洗强度的确定 3 絮体表面性质及粒度分布对过滤工艺性能的影响 气水冲洗滤池的设计优化 崔丽琴 国投新集能源股份有限公司设计院 安徽合肥 230008 摘要 气水冲洗滤池是目前广泛使用的滤池池型 由于气水冲洗滤池的配水配 气系统较常规滤复杂 且在我国推广应用的时间不长 因此在设计过程中有一些 细节因素容易被忽略 部分水厂的实际运行效果并不理想 结合工程实例 对如 何优化滤池的设计进行了详细地阐述与剖析 关键词 气水冲洗滤池 设计 优化 中图分类号 X52 文献标识码 B 文章编号 1006 8759 2008 04 0032 03 前言 气水冲洗滤池属快滤池的一种气水冲洗滤池属快滤池的一种 其技术特征是采用均质滤料 以气水冲洗代替单其技术特征是采用均质滤料 以气水冲洗代替单 独水冲洗独水冲洗 利用气泡的振动形成对滤料的搓洗利用气泡的振动形成对滤料的搓洗 从而去除滤料截留物 该滤池具从而去除滤料截留物 该滤池具 有冲洗水量少 节省能耗 过滤滤速快 截污能力强 出水水质好 过滤周期有冲洗水量少 节省能耗 过滤滤速快 截污能力强 出水水质好 过滤周期 长等显著优点长等显著优点 已成为当前国际过滤技术中的主要池型 已成为当前国际过滤技术中的主要池型 我国目前已建成气水冲洗滤池数百座我国目前已建成气水冲洗滤池数百座 在水处理行业中占有举足轻重的地位 在水处理行业中占有举足轻重的地位 但由于气水冲洗滤池的配水配气系统复杂较常规滤池复杂但由于气水冲洗滤池的配水配气系统复杂较常规滤池复杂 对设计及施工的要对设计及施工的要 求较高求较高 且在我国推广应用历史不长且在我国推广应用历史不长 技术尚不够完善技术尚不够完善 有相当一部分水厂的气有相当一部分水厂的气 水冲洗滤池在生产运行中还存在不少问题水冲洗滤池在生产运行中还存在不少问题 主要表现为反冲洗不均匀 耗水量主要表现为反冲洗不均匀 耗水量 大 出水水质变差 滤料面倾斜 滤料流失等现象大 出水水质变差 滤料面倾斜 滤料流失等现象 影响水厂的正常运行影响水厂的正常运行 滤滤 池的节能性更是大打折扣 为解决上述问题池的节能性更是大打折扣 为解决上述问题 充分发挥气水冲洗滤池的技术特点充分发挥气水冲洗滤池的技术特点 本本 文以某水厂滤池设计为例文以某水厂滤池设计为例 给出滤池设计的优化思路和措施 给出滤池设计的优化思路和措施 1 工程概况 安徽某县城水厂 处理工艺为 微涡反应池 平流沉淀池 气水冲洗滤池 消毒 设计沉淀池出水浊度 10NTU 滤池出水浊度 0 5NTU 滤池处理能力为 1 084 m3 h 300 L s 设计 3 组滤池 单排布置 设计滤池主要特征见下表 2 系统方案及设计参数优化 设计在分析滤池机理 工况的基础上 结合相关运行厂的经验 对气水冲洗滤池 的系统方案 设计参数 池形结构等方面进行了优化 2 1 冲洗方式 气水冲洗滤池的设计应首先确定冲洗方式 目前大多水厂气水冲洗方式是两阶段 即先单独气冲洗 后水冲洗 利用空气的 搅动作用将滤料颗粒表面截留的污泥擦洗掉 再用水冲洗排出泥水 污泥从滤 料表面脱落的原因 是水流剪切和滤料碰撞摩擦共同作用的结果 在气冲洗状态 下 存在气泡由滤层底部向滤层表面的运动 气泡经过滤料细小通道时将产生较 强的泡振作用 而气泡的携砂作用 又会导致滤层中的滤料发生循环移动 这些 都加剧水流的剪切和滤料的碰撞摩擦 加速滤料颗粒表面污泥的松动和脱落 因 此气水冲洗的冲洗效果要比单独水冲洗效果好 同时还可以显著减少冲洗耗水 量 研究表明 对于单独气冲洗 在滤层深处气泡粒径较小 达到表层时才能合成大气 泡 其冲洗作用的增强主要发生在滤层的表层 而在此基础上同时加以水冲洗 即气水同时冲洗 可以改善冲洗效果 由于滤料呈微膨胀状态 气泡在滤层深处即 可合并成大气泡 使冲洗作用的增强可以发生在大部分甚至整个滤层 此外 滤 料循环移动速度远也大于单独气冲洗时的速度 这些原因促使水流剪切和滤料 碰撞摩擦的程度较单独气冲洗时更高 因此 可将前述的两阶段冲洗方式优化为 先气水同时冲洗 后水冲洗 而从污泥的去除来看 其排出顺序是由上而下 在冲洗的最初阶段 是保证滤层 上部截留污泥的去除 用单独气冲洗即可达到这种效果 因此设计采用了三阶段 冲洗方式 即先单独气冲洗 再气水同时冲洗 后水冲洗 为加快漂洗速度 减少 冲洗用水量 降低冲洗时其它滤池负荷 设计冲洗全过程辅以表面扫洗 2 2 冲洗强度及时间 设计各冲洗阶段的冲洗强度及时间见上表 参数的确定参考了相关运行厂的运 行经验 运行厂的经验表明 水洗阶段的水洗强度不应低于 4L m2 s 否 则水流的挟泥不够能力不够 滤料层表面会出现沉泥现象 而气水同时冲洗时 气水冲洗强度之和不宜大于 20 L m2 s 否则细砂流失严重 仅有合适的 冲洗强度而冲洗时间不足时 也不能充分洗掉包裹在滤料表面的污泥 甚至无法 置换冲洗废水 导致污泥重返滤层 在滤层表面形成泥膜 确定冲洗强度及时间时还应该综合考虑操作控制的简便 本例采用水泵冲洗 冲 洗时间易于调整 水冲洗阶段水洗强度采用 6 L m2 s 设为气水同时冲洗 时水洗强度的 2 倍 这样在运行过程中可以简单的通过水泵的启闭来实现冲洗 强度的改变 实际生产中可以对设计冲洗强度及时间再进行优化 以反冲洗排水浊度 10 NTU 滤砂含泥量 0 2 作为确定运行参数的指标 2 3 配气配水系统 配气配水系统设计的关键是均匀性 理论上分析 大阻力系统和小阻力系统都 能实现这一目标 但受施工精度的影响 小阻力系统的均匀性不易掌握 相比之 下 大阻力系统要优于小阻力系统 但相对能耗较大 对于气水冲洗滤池 其水冲洗强度较单独水冲洗滤池的强度低 按该强度设计的 系统开孔比在过滤状态时集水阻力较大 因此从配水角度考虑 气水冲洗滤池 又不宜采用大阻力配水系统 基于上述原因 设计中采用长柄滤头配气配水系统 开孔比 2 属大阻力配 气 小阻力配水系统 可以很好地解决同时均匀配气配水问题 2 4 进水与出水 为保证配水均匀 滤池的进水由堰来完成 滤前水经总渠通过堰进入单格滤池的 配水渠 再均匀分配到滤池两侧的配水槽 堰上游设有 3 道进水孔并配有闸门 设置多道进水孔 一方面是为了保证进水稳定 另一方面可以满足过滤和冲洗 不同状态下的进水要求 滤后水经单格滤池出水管 出水总管汇至出水水封井 水封井设有堰板 这样水 封井水位可保持稳定 滤池的运行可视为恒水位匀速过滤 考虑到实际运行状态 与设计状态存在偏差 出水堰采用了可调节堰 2 5 冲洗水供应 设计滤池的冲洗水由冲洗水泵直接供应 设计巧妙地利用滤池出水水封井作为 冲洗水泵的吸水井 由于水封井水位在滤池正常工作时保持恒定 因此滤池冲洗 时所需扬程是稳定的 相应决定了水泵出流量是稳定的 很容易控制冲洗水强度 处于设计值 另一方面 冲洗水泵从水封井吸水 还可以充分利用滤后水水头 减 小水泵扬程 降低运行费用和能耗 3 池型结构优化 3 1 滤头及滤板 气水冲洗滤池中 配气配水均匀的关键是滤头的平整 而滤头平整的先决条件 是滤板的平整 目前国内的滤板基本上采用小块滤板拼装式 滤池气水冲洗设 计规程 CECS 50 93 中规定小块滤板单板水平误差控制在 2 mm 以内 同格 滤池滤板水平误差控制在 5 mm 以内 这在实际施工过程中往往难以实现 也就 无法保证滤头的平整度 此外 小块滤板的拼装缝多采用胶泥密封 由于材质不 同 膨胀系数不同 又频繁受正反两个方向力的冲击 常有胶泥开裂 脱落现象 导致漏砂 翻板等事故 设计滤池采用整体浇筑滤板和可调式滤头 缝隙宽 d 0 5 mm 缝隙面积 s 6 12 cm2 通过设计来减小施工难度 由于整体浇筑滤板不存在任何接缝 彻底 消除了因滤板密封不严密引发的各种隐患 同时滤头为可调式 确保滤头的水平 误差控制在极小的范围内 优于规范要求 使配气配水的均匀性更趋理想 由于 施工工艺的简化 还可以缩短施工周期 对于降低滤池工程造价也优势明显 3 2 排水槽控制阀门 目前多数水厂排水槽出水的控制都是采用提板闸 然而 出于提高滤池的有效面 积的考虑 在满足冲洗废水排出通畅的前提下 要求排水槽的设计尽可能窄 因 此在滤池内排水槽末端设置提板闸难度较大 一是土建施工时预埋件难以精确 就位 二是闸门安装及设备维修时操作空间不够 加之闸门的漏水量本身较大 会造成滤池实际运行时产生过度漏水或提板闸垂直度不够而影响传动系统的寿 命 设计对排水槽出水控制阀门作了改进 采取在池体外侧设置蝶阀的方式替代提 板闸 这样可以降低土建要求和方便阀门的安装维修 同时蝶阀的密封性能优 于提板闸 可减少漏失水量 还能实现排水的瞬间操作 4 结语 气水冲洗滤池是目前广泛使用的滤池池型 本文结合水厂运行过程中存在的主 要问题 通过对滤池机理和工况的分析 给出了行之有效的设计优化措施 在 确定系统方案 设计参数 池形结构方面都对传统的滤池设计进行了改进 使 气水冲洗滤池的优越性能够更好地发挥 浅谈滤后水水质管理 泰和水厂 陆劲蓉 张曙光 包源 宋瑜 2009 年 8 月 19 日 来源 中国供水节水 一 概况 泰和水厂于 1996 年投产运行 在投产运行的初期 就重视滤池管理 结 合目前的制水工艺 一改原有的管理思路 提出了从静态管理转变为动态管理 从日常管理结果转变为预防管理 特别是加强对滤池的数据和科学管理 使过 滤这一制水工艺中的关键工序发挥出真正的作用 通过长效的管理 我厂出厂 水浊度从 0 80NTU 逐渐降低到 0 047NTU 并一直稳定在 0 06 NTU 左右 经过 多年的调查研究 已形成了适合我厂滤池管理的一整套科学管理办法 并且每 年在上一年的基础上有进一步的降低 目前出厂水浊度已经达到 0 047NTU 的 好成绩 二 影响滤后水水质的几个因素 1 滤池 滤池的型式有很多种 主要有 普通快滤池 虹吸滤池 无阀滤池 移动 冲洗罩滤池 V 型滤池等 泰和水厂采用目前使用较多的 V 型滤池 V 型滤池 的特点是 属于快滤池一种 采用均质滤料 在气水反冲洗时滤料不会膨胀 无水力分级现象 使滤层含污能力提高 1 1 滤料 过滤主要是悬浮颗粒与滤料颗粒之间粘附作用的结果 石英砂是使用最广 泛的滤料 滤料厚度与直径之比宜大于 1000 深层的宜大于 1200 对于 V 型滤 池滤料要尽可能保持均匀 不能含有杂物 滤料表层的含泥量要保持在 3 以下 最好 1 以下 泰和水厂建厂时滤池的内壁被涂有涂料 在长时间的浸泡 风吹 日晒下 剥落渗入砂层 并且原水中带有的塑料薄膜的碎片也在这一过程中被 截留下来 渗入砂层底部 包裹住滤头 引起滤速偏慢 冲洗强度不均匀 有 部分积泥的现象 1 2 配水 配气系统 配水 配气系统主要分为大阻力配水系统和小阻力配水系统 作为小阻力 配水系统的长柄滤头被广泛运用 滤头的尺寸各不相同 但工作原理和使用方 式是一样的 滤头作为反冲洗水的分配器 必须保持完好 单格滤池内的滤头 要保持在同一水平面 1 3 滤速 对于正在运行中的滤池而言 滤速的波动对滤后水水质会产生影响 因此 要避免滤速变动过快 当水量低于设计流量时尽可能降低运行滤速有利于提高 去除率 2 初滤水 初滤水水质会影响滤后水水质 主要由于滤池经冲洗后立即投入运行 此 时滤料本身并没有稳定下来 存在下沉运动 使颗粒难以粘附 因此控制初滤 水水质能有效的保证滤后水水质 一般根据初滤水最高浊度允许值确定反冲洗 废水结束时的浊度小于 15NTU 在没有合适的初滤水排放设施的水厂 这一控 制就尤为重要 3 过滤水量波动的影响 过滤水量的波动会引起滤后水水质的变化 尤其是当水量突然增加时 使水流 剪力增大 颗粒脱落 引起滤后水浊度波动 过滤水量的波动主要由两方面的 原因 总进水量的波动 由于一根进水总管上配有两个系统 所以总进水量 的波动比较频繁 滤池冲洗时引起其他滤池过滤水量的波动 因此 减少过 滤水量波动是控制滤后水浊度的有效手段 三 科学的管理 1 针对滤池采取的措施 1 1 加强滤池性能测定 定期测定一格滤池的过滤全过程的进出水质 滤速 水头损失以及冲洗时 间与初滤水的关系 以确定一定时期合理的滤池运行时间及冲洗时间 同时对 滤速 砂层厚度 砂层含泥量 特别是表层的含泥量 不均匀系数的测定 作为滤池翻砂的依据 使滤池保持性能良好 当滤池滤速变得很慢 并且在同 样的开启度的情况下 初滤速与末滤速的差别不大 或者砂层的含泥量超过 3 表层含泥量超过 1 经多次冲洗都不能有所改善 或者 K80 大于 1 60 以上这些情况任何一项 都将被列为翻砂的对象 1 2 有计划的滤池翻砂 严格控制影响水质的多个环节 根据滤池运行情况 有计划地安排翻砂 在翻砂的过程中 严格控制砂使 用砂直径在 0 8 1 2mm 之间的均质滤料 去除原先滤料中的杂质 保证新砂的 K80 在 1 40 到 1 45 之间 其次 滤头 滤板要进行仔细检查和标高测定 检查每一个滤头 更换已坏的滤头 去除滤头上的包裹物 修复滤板间的缝隙 对滤头进行统一标高调整使其尽可能处于同一水平面 并通过布气试验进行检 验 以防止在冲洗时出现气量和水量不等 引起冲洗强度不均匀 造成滤池局 部积泥和冲洗水大量的浪费 增加制水成本 第三 对进水堰口和排水堰口进 行标高的测定 对不均匀沉降引起的不平 进行适当的修整 使 12 格池的进 水堰口基本处于同一水平面 以保证 12 格池进水均匀分布 避免对 1 格滤池 冲洗时 因进水堰口不平而引起某一滤池过滤水量波动较大 对排水堰口的测 定和修整也相当有必要 排水堰口的不平会造成冲洗出水不均匀 使滤池局部 积泥 最后 对铺砂的过程 也进行严格的把关 采取边铺边冲洗的方法 使 砂上所带的泥不淤结在池底 泰和水厂于 1999 年开始落实翻砂计划 1999 年先对情况严重的 4 格滤池进行翻砂 翻砂后发现滤池的去除率由原来的 95 提高到 98 5 1 3 更换装饰材料 由于墙面涂料易于剥落 剥落的涂料片会渐渐地渗入池底而包裹住滤头 影响滤池效能 因此 把滤池池壁的装饰材料由涂料改为瓷砖 即美观了环境 又避免涂料带来的麻烦 同时 对滤池池壁每两月进行一次清洗 避免藻类在 滤池中滋生 4 强化滤池日常管理 定期对滤池的性能进行测定 每月对测定数据进行分析 从而决定是否要 对滤池冲洗时间进行调整以及是否应从净水设备管理角度对此滤池进行检修 滤池性能的测定 能及时地反映滤池所处的状态 更有利于对滤池的合理使用 提高滤池的利用率 成为滤池科学管理中不可缺少的手段 同时规定对滤池的 去除率定期进行排摸 以确保滤池的去除率 此外 仔细观察滤池的冲洗过程 也是滤池管理的另一个重要手段 可了解滤池出水是否均匀 是否有死水区 是否有漏砂和跑砂的现象 气冲时水花是否均匀 以上种种现象都会影响到滤 池的性能 只有加强滤池日常管理 发现情况及时解决 才能防止以上情况给 滤池带来的破坏 为了防止藻类在滤池中滋生 规定每年春季采用加大前加氯 的方法来减少藻类的繁殖 保护滤料 2 针对初滤水浊度较高采取的措施 2 1 对滤池初滤水进行研究 滤池在运行周期的初期 一般滤后水浊度较大 经过一段时间约运行后会 慢慢趋于稳定 时间为半小时左右 因此我们对操作规程重新进行调整 要求 滤池冲洗后 需静止半小时方可投入运行 刚投入运行的前 30 分钟内 要求 采用清水阀的开启度设定为 20 度左右的慢滤速进行过滤 等滤层稳定了再缓 缓打开清水阀 目前 初滤水控制在 0 15 NTU 内 2 2 合理调整滤池冲洗步骤 提高冲洗效果 提高滤池的截留能力 要从冲洗上着手 只有提高滤池冲洗效果 才能提 高滤池效能 经过多年实践摸索 提出科学合理滤池冲洗步骤 由于滤池冲 洗的方式采用气 水反冲洗 先气冲 再气水混冲加漂洗 最后水冲加漂洗 这样的冲洗方式是利用上升空气气泡的振动可有效地将附着于滤料表面污物擦 洗下来使之悬浮于水中 然后再用水反冲把污物排出池外 这一冲洗方式能保