反反向过滤气水冲洗滤池工艺-清泉罗勇.docx

反反向过滤气水冲洗滤池工艺-清泉罗勇反向过滤气水反冲洗滤池工艺的应用和探讨摘 要:本文介绍了深圳清泉公司 “反向过滤气水冲洗滤池”专利技术及其对疆乌鲁木齐五水厂改造和重庆大学城虎溪水厂,金川污水处理建等工程应用。该技术实现了单级配滤料的抱负滤床构造、解决了初滤水排放时间长的问题、提高了出水水质和出水合格率。承受该技术改造后的水厂滤池在进水浊度不大于 5NTU 的状况下出水浊度小于 0.3NTU出水合格率大于 95%初滤水排放时间不大于 5 分钟冲洗水耗低于日产水量的 1.5%。本文最终对该技术作为强化过滤用于水厂建或改造工程中提高出水水质进展了探讨。关键词:反向过滤,初滤水,抱负滤床,翻板阀,强化过滤1 反向过滤工艺的进展基于反粒度过滤理论开发出来的反向(上向流)过滤工艺已有较长历史。早在1937 年前后岩崎、1 Stein、Mints、Snekhtmak 等人对快速过滤理论进展了大量的争论，得出共同的结论“杂质在滤层中的穿透深度是时间的函数，合理而有效的过滤方法是待滤水先经过粗滤料，再经过细滤料的过滤”。Ivies 亦认为:“目前承受的下向流过滤方式，因反冲洗后造成滤料粒径从上至下渐渐增大的滤层构造是最不合理的。为了改善水质又充分发挥整个滤层的截污作用，待滤水应当是先粗后细的过滤方式”。这是“反粒度”过滤最早的提出，也把反粒度过滤称为抱负的过滤方式。作为上述过滤理论的应用，Baylis 首先在处理含铁量高的地下水方面获得成功，“在单一石英砂滤层中待滤水循底部粗滤料进，从外表细滤料出的过滤方式是最适合上述理论的过滤方式。但它存在滤层膨胀及局部 Chameling(局部配水不均匀而产生杂质穿透)的现象”。为了解决这些问题，专家们进展了大量的争论。日本、英国和前苏联在滤层外表设“挡砂栅”，多层滤料滤池，重质滤料滤池，双向流滤池，煤砂双层滤料双向流滤池等等滤池的消灭就是为了解决上述问题，但惋惜的是解决的都不是很成功。我国五十年月在天津，湖南等地使用了反向(上向流)过滤工艺，但运转不久就停产了。湖南2 大学从 80 年月开头对反向过滤进展了大量的争论，他们提出的是“粗滤料反向过滤”技术，这项技术在国内有一些应用，但应用的面还很窄。基于先进理论上的技术为什么得不到广泛推广，形成这种为难局面的缘由主要是:(1) 各组滤池之间和滤池内部配水不均匀，简洁导致局部水质穿透;(2) 受反冲洗方式的限制，滤料层底部聚拢的大量污泥难以去除、滤料易板结 ;(3) 反向过滤的设计滤速取值过大，简洁造成滤料层的膨胀而导致出水水质变差;(4) 滤池出水与冲洗水易混淆。2 反向过滤气水反冲洗滤池深圳清泉公司坚信在先进理论的指导下诞生的工艺必定有其宽阔的市场。为此以反粒度过滤理论为根底，吸取 V 型滤池、翻板滤池等工艺的优点，并将反向过滤工艺机理结合气水冲洗方式、关键设备和自控技术进展创，开发了一种型的过滤工艺反向过滤气水反冲洗滤池，解决了以往反向过滤滤池存在的各种问题，并经实践检验运行牢靠稳定。2.1 工艺原理及特点反向过滤气水反冲洗滤池工艺依据反粒度过滤理论，使待滤水由滤料层底部流入，顶部流出，随着水流前进的方向滤料粒径不断减小，同时实现了抱负的滤床构造:沿水流方向滤料空隙由疏至密同时具有均匀梯度的特点。2.2 滤池构造及工作过程2.2.1 滤池构造反向过滤气水反冲洗滤池的构造见图 1。滤池的构造形式(如图 1 所示):顶部为出水闸板和溢流口，其下一点的位置为排水翻板;中部的滤料层为级配滤料，承受中阻力的拱形布水布气装置;反冲洗水和待滤水管连通底部的布水渠。反冲洗进气管连接到拱形管阵列下部的布气干管上， 放空管连接到反冲洗排水管上。a 剖面图(一) b 剖面图(二)图 1 反向过滤气水冲洗滤池剖面图2.2.2 滤池的关键设备一种先进的工艺实现必需要有相关设备的支撑，尤其是相应的自控设备、工艺掌握软件。为了使滤池的运行效果更佳，清泉公司还针对反向过滤气水反冲洗滤池运行中的一些关键工艺设备进展了开发和改进，如排水翻板阀，进水调整蝶阀和布水布气装置等。自控设备:该工艺过程掌握简单，靠人手动无法实现，其正常运行需要依靠相应的自控设备、工艺掌握软件。本滤池自控设备承受“分散掌握、集中治理”的结构，掌握软件严密结合工艺运行要求开发并经多个工程的优化完善，到达“无人值守、定时巡查”的程度。已获广东省优秀产品奖，被列为国家重点产品推广打算。3 翻板阀:用于滤池冲洗水和初滤水排放，阀体是在 0?,90?范围内来回翻转 的。国外的同类产品价格昂贵，反向过滤气水反冲洗滤池上使用的气动翻板阀，气动执行机构承受进口产品，阀体为国产，这样的装置保证了产品的性能和使用寿 命，降低了设备造价。翻板阀的安装有两种方式，见图 2。立式的安装更便于检修，卧房的安装连杆力的传输更直接且滤池的整体外观也更干净。数字调整蝶阀:调整蝶阀是滤池运行的一个关键设备，反向过滤气水反冲洗滤池通过它来掌握滤池的进水，保证各组滤池之间配水均匀，避开滤池因配水不均匀引起的滤床穿透。在反向滤池上使用的是全数字型的气动调整蝶阀，和传统使用的模拟量掌握蝶阀相比，它承受了数字型的调整方式，在干扰环境下能够稳定运行， 具有反响速度快，使用寿命长等优点，降低了系统造价，提高了滤池运行的稳定 性。气动执气动执行行器 器预埋件预埋件联轴器气动执行连杆 II 密封圈连杆 I 联轴器器预埋件 主动连杆翻板阀体预埋件连动机构密封圈排水口 阀体气动执从动连杆排水槽行机构排水槽(a)立式安装 (b)卧式安装图 2 气动翻板阀的安装方式布水布气:图 3 是拱形布水布气管的单体的外形图，它所使用地材质为食品级的 HDPE，顶部为排气孔，中部是布气狭缝，底部为布水孔。多个这样的单体连接成为布水布气使用的拱形管。这种设备具有以下特点:(1)无腐蚀，无堵塞，预制成形，施工周期短，安装简洁，对土建施工要求低;(2)构造合理，布水布气均匀性 好，反冲洗质量高，冲洗水耗低;(3)卵石层依据级配嵌入 布水布气管的槽内不会移动，承托层构造稳定，冲洗时气、水被卵石垫层切割安排到滤层，使布水布气更加均匀，不会有漏砂现象;(4)气水室低，承托层嵌在布水布气系统之间的槽内，安装高度更低，因此可以有效的降低滤池高度，有条件增加滤料层厚度，提高滤后水水质，对于单水冲洗的滤池改造成气水反冲洗滤池也很适用;(5)结实耐用，性能牢靠，特别适用于高强度水冲洗的翻板型滤池和反向过滤滤池。图 3 QLB 型拱形管外形图图 4 QLB 型拱形管安装图QLB 型拱形管由于是预制成型，设备的精度很高，而且由于安装格外简洁，如图 4 所示。很好的保证了布水布气的均匀性问题，这在实践中也得到很好的验证。困扰反向滤池的配水局部不均匀的问题得到了很好的解决。2.2.3 滤池工作过程布水布气:气冲时空气由布气干管进入各个布气支管，再由拱形管上的开孔进展布气。水冲洗时冲洗水首先布满布水渠，由布水渠安排到拱形管中，同样由拱形管上的开孔进展布水。气水联合冲洗时，拱形管内形成空气垫层，空气干管代替了常规的一级配气，中部的配气缝掌握空气层的高度，通过顶部的布气孔和布气缝的上半部进展布气，通过布气缝的下部和底部的布水孔进展布水。无论是布气条缝还是布水孔，均承受内小外大呈散射型构造，可以更均匀布水布气。滤料冲洗:承受较为特别的气水联合反冲洗，具体的反冲洗步骤如下:(1)当滤池运行滤料层水头损失到达设定值或运行时间到达设定值时，停顿正常过滤，开启放空管上自动阀，利用滤池内静水头将可能截流在拱形管上的杂质由放空管排出， 将滤池水位降至滤料层上约 200mm 处;(2)进2 行单独气反冲洗，反冲强度约 15L/m.s，时间约为 2min;(3)闭池(不排水状态) 气水联合反冲洗，2 气反冲洗强度保持不变，水反冲洗强度约为 6,8L/m.s，反冲时间约为3min;(4)单独水反冲洗，2 反冲强度约 12,15L/m.s，时间约为 2min，当水位上升至滤池上部溢流口时， 连续反冲洗，让水从上部的溢流口流出，此时由于溢流口设置的位置较高滤料不会流出，这样一次反冲洗就可以保证冲洗效果，降低了耗水量;(5)静止约 20s，逐步开启翻板阀排放反冲洗水;(6)用较低强度清水漂洗滤池，同时检测浊度至合格时停顿反冲洗，该过程一般为 3,5 分钟。工作过程:待滤水由进水管进入布水渠，通过拱形布水阵列由底部的大粒径滤料层进入，流经滤料层后由上部的出水口出水。起始阶段掌握初滤水水质，一段时间后正常过滤出水。过滤周期结束后对滤池进展气水联合反冲洗。防堵塞措施:针对反向滤池存在的一些缺点，在滤池的设计时预与了充分的考虑:(1)在滤池外表加盖，避开滤后水的二次污染;(2)反向过滤进水要通过底部的布水布气装置易发生堵赛现象，针对这种弊端该工艺承受了以下几种措施，首先拱形管的设计进展了防堵塞处理，并在反冲洗开头前通过滤池放空反向冲刷布水装置， 可使截留物排出。在原水藻类等丝状缠绕物较多时，还须对原水进展预处理，在滤池进水处设拦截装置。以上几种措施的承受可以较好的解决堵塞现象。 2.3 工艺特点反向过滤气水反冲洗滤池几乎是一种抱负滤池，闭池冲洗以及一些型设备的应用使它具有很多突出的优点，表 1 比照了包括反向滤池在内的几种滤池的特点。表 1 常规 V 型滤池、翻板滤池与反向滤池工艺指标比照表池型 反向过滤气水反冲洗滤池 常规 V 型滤池和翻板滤池1. 滤池进水浊度?2.5NTU，出水浊度?1. 滤池进水浊度 1,1.5NTU，出水浊度? 工 0.1NTU，合格率?95%; 0.1NTU;艺 2. 滤池进水浊度?5NTU，出水浊度?2. 滤池进水浊度 1.5,2NTU，出水浊度? 指 0.3NTU，合格率?95%; 0.3NTU;标 3. 进水浊度在 2NTU 左右，过滤周期?48h; 3. 进水浊度在 2NTU 左右，过滤周期?48h; 对 4. 冲洗水耗?1.5%日产水量; 4. 冲洗水耗 1.6,2.0%日产水量; 比 5. 初滤水排放时间?5min; 5. 初滤水排放时间?60min(需另设管路);6. 过滤滤速推举范围 7.5,8.5m/h. 6. 过滤滤速推举范围 7.5,8.5m/h. 7. 级配滤料:0.7,1.6mm 7. 均质滤料:0.85,1.25mm3 反向过滤气水反冲洗滤池在水厂建设中的应用反向过滤气水反冲洗滤池在乌鲁木齐第五水厂虹吸滤池改造和重庆大学城虎溪建水厂等工程中都有应用。乌鲁木齐第五水厂虹吸滤池改造实施例:图 5 和图 6 分别是改造前后滤池的剖面图，对虹吸滤池的改造从以下几个方面着手:图 5 虹吸滤池剖面图1-进水虹吸管;2-进水槽;3-排水虹吸管;4-排水集水槽;5-配水室;6-排水渠 (1) 进出水系统进水:撤除原滤池进水渠道和进水虹吸管，进水管改由滤池底部管道进水，每组滤池进水总管为 DN900，单格滤池进水管为 DN400，配置全数字气动调整碟阀掌握进水。撤除原滤池底部配水构造，将池底两侧填高 1.0m，单格中间局部留出B×H,0.8m×1.0m 进水渠道，DN400 进水管伸入池壁和此进水渠相连。出水:在池壁两边内侧设两个出水堰槽，堰槽尺寸为 B×H,0.6m×1.0m，池壁上开孔，接两根 DN300 滤后水出水管。各单格滤池的 DN300 出水管分别接至 DN800 出水总管，总管再和原通向清水池的管道相连接。单格滤池出水管上设气动阀板，保持单格出水的掌握。(2) 排水及放空系统排水:撤除原滤池排水虹吸管和池内三条排水渠，将排水积水槽整体抬高，在其内墙上设置气动翻板排水阀，通过翻板阀将冲洗水排至外墙和内墙间的排水槽， 并从槽底部接出 DN500 排水管，排入原滤池的排水渠内。各格的冲洗水单独排放。将原积水槽外墙的下部撤除，以扩大滤池管廊的面积，便利管道布置，改造后管廊宽度为 4.9m。另外为了避开闭阀冲洗不排水时废水溢流到其他单池，需要在滤池外侧池壁上开孔，设置溢流堰槽，并以管道接至排水沟渠。放空:自滤池进水管三通处接出 DN400 放空管，和反冲水排水管相连接，引入原滤池排水渠内，放空管上设气动碟阀。(3) 布水布气构造滤池池底填高后，原滤池底部的配水系统已经撤除，原配水系统的连通局部也已经被堵塞，承受拱形管布水布气装置代替原有的布水装置。(4) 承托层及滤料承托层:卵石承托层厚 350mm;滤料:仍旧承受单层石英砂滤料，滤料粒径为 d,0.70,1.6mm，K=1.8，滤料厚度1.15m。 80(5) 反冲洗系统增加三台反冲洗水泵(两用一备)，反冲洗水管管径为 DN400，接到待滤水进水管上，每单元滤池增加反冲洗进气自动蝶阀 1 套;气反冲洗系统:增加反冲洗鼓风机两台(一用一备)，每单格滤池增加反冲洗进气自动蝶阀和排气电磁阀 1 套。反冲洗气管管径为 DN200，伸入到中间填高的进水渠中。图 6 反向过滤气水冲洗滤池剖面图1-排水翻板阀; 2-级配石英砂滤料; 3-进水管; 4-出水管;5-反冲洗水管; 6-拱形布水布气管; 7-配水室; 8-反冲进气管 图 7 是对乌鲁木齐第五水厂滤池出水的监测数据，图中的数据为每半小时采集一次,由图可以看出滤池出水浊度根本都在 0.3NTU 以下，有很长一段时间浊度在 0.1NTU 以下， 大于 0.3NTU 的时间很短，这十多天的出水浊度平均值为 0.16NTU。由于滤池进水没有安装浊度仪， 依据水厂化验室的数据说明在这一段时间内待滤水的浊度在 2,5NTU 之间。0.70.60.50.40.3浊度(NTU)0.2 0.10012.时间(小时) 2537.图 7 滤池出水浊度变化50对乌鲁木齐第五水厂改造后的滤池的运行效果进展了分析，运行的效果说明滤池具有以下特点: 62.75 87.100113125138150163175188200213225238250263(1) 出水水质优，过滤周期大幅度增加:改造后进水浊度(沉淀出水)小于 5NTU 时滤池出水浊度能稳定掌握在小于 0.3NTU，过滤周期在 48 小时，实际运行时周期可以更长，但为了防止微生物的过度生殖，一般把过滤周期设为 48 小时;(2) 初滤水水质好:改造前的滤池在整个过滤周期内出水都很难小于 1.0NTU，改造后滤池出水浊度以 0.3NTU 为参照标准，出水合格率大于 95%;(3) 冲洗效果好:改造前的虹吸滤池反冲洗强度弱，反冲洗不干净、不彻底，反冲洗水排放不彻底。改造后的滤池借鉴了翻板滤池的反冲排水方式，通过闭池冲洗，水洗强度可以大大提高，滤料的膨胀率可到达 30%,40%，可以把滤层中的截留物充分带出，滤料的清洁度得以提高，排水翻板阀的底部大约比滤料层高 200mm， 这样的设置就可以较彻底的排放反冲洗水;(4) 滤速增大:改造前的滤速为 8m/h，滤速还可以增加，但出水水质就更难保证。改造后的滤速到达了 10m/h，照旧可以保证小于 0.3NTU 的出水水质;(5) 冲洗水耗低:改造前冲洗水耗为日产水量的 8%，改造后冲洗水耗在日产水量的 1.5%左右; (6)布水效果好:拱形管阵列在整个池底的面积上对滤池进展布水， 代替了原先的配水槽单点配水，配水更加均匀;(7)自动化程度提高:改造前的滤池运行根本靠人手动，改造后承受深圳清泉公司研制的核心掌握软件和滤池的成套设备，设备的功能和相互间的协调性得以充分发挥。并且实现了全厂自动化，降低了劳动强度。4 反向过滤气水反冲洗滤池在深度处理中的应用展望由于饮用水源污染渐渐加重，以及饮用水水质标准渐渐与国际接轨，而常规净化技术又难于去除水中的有机污染物质。因此为了获得安全安康的优质饮用水，必需在常规净水工艺根底上进展深度处理或强化处理。目前应用较多的深度处理工艺为在过滤后加“臭氧活性炭滤池”，相当于两级过滤工艺。清泉公司提出一种强化常规工艺的处理模式:预氧化，反向过滤强化处理。在这种模式中“反向过滤气水反冲洗滤池”工艺是关键局部:?滤池要具有较好的有机物去除力量，活性滤料层要有足够的高度。滤床设置为:下部照旧为石英砂滤料，上部为生物活性滤料(如活性无烟煤滤料)，反向滤池在一样条件下将具有更好的掌握浊度的力量;?由于生物活性滤料的密度较小，常规的滤池反冲洗时跑滤料现象比较严峻，“反向过滤气水反冲洗滤池”由于承受闭池冲洗，避开了滤料的流失。相比较现在流行的“常规工艺，臭氧活性炭滤池”深度处理工艺，这种 “预氧化，强化过滤”模式由于省了一级常规过滤，其造价会大大降低。“预氧化，强化过滤”的处理模式在水厂建设和老水厂改造中具有很好的应用价值。这种强化过滤处理模式在我公司承建的重庆大学城虎溪水厂工程中已经应用，现滤池已处试运行阶段，有关运行的数据正在积存中。5 总结型的反向过滤气水反冲洗滤池具有以下特点:(1) 进水配水均匀，避开了局部水质穿透的现象;(2) 承受闭池反冲洗，冲洗更加彻底，避开了滤料板结，冲洗水耗更省; (3)解决了反向滤池易堵塞的问题;(4) 解决了滤池出水与冲洗水易混淆的问题;(5) 工艺本身的特点和型的运行方式使出水的合格率大大增加; (6)滤池构造简洁，施工难度和施工周期大大降低;(7)先进的自控技术和滤池的运行结合，使滤池的运行更加稳定高效。工艺的特点加上反粒度过滤本身具有的更好的出水水质，更长的过滤周期等优势，使反向过滤气水反冲洗滤池工艺完全符合过滤技术的进展方向，是一种先进的过滤工艺。实践也证明它有格外好的运行效果，具有无可比较的优势。参考文献1 吴光春，陈治安等。“反粒度”过滤技术的争论与应用J。中国给水排水，1996，12(2):16-19。 2 李波。粗滤料反粒度过滤技术的成功应用J。冶金矿山设计与建设，2023，32(3):32-34。 3 吴济华，马刚。翻板型滤池J。给水排水，1999，25(12):21-24。作者通讯处:深圳清泉水业股份，深圳市罗湖区解放路 3017 号时珍大厦 16 楼。 :518001(0755)8212 6148-6022 137/ 9858/ 2571