導(dǎo)語：?jiǎn)嗡疀_普通快濾池工藝改造設(shè)計(jì)探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:以永安市北區(qū)水廠5萬m3/d單水沖普通快濾池提升改造項(xiàng)目為例，分析總結(jié)了單水沖普通快濾池存在的問題及原因，并針對(duì)現(xiàn)狀濾池的反沖洗方式、配水系統(tǒng)、濾料層、配套設(shè)備及控制系統(tǒng)等方面進(jìn)行了提升改造。濾池提升改造后投產(chǎn)兩年多，運(yùn)行穩(wěn)定，濾后水水質(zhì)得到明顯改善、過濾周期長(zhǎng)、自耗水量小、自動(dòng)化程度高，可為后續(xù)類似項(xiàng)目的提升改造設(shè)計(jì)提供借鑒。

關(guān)鍵詞:普通快濾池；單水沖；氣水反沖；雙層濾料

世紀(jì)80年代凈水廠濾池主要池型多采用單水沖普通快濾池，時(shí)至今日，濾池已經(jīng)發(fā)展為氣水反沖洗濾池，主要代表池型有V型濾池及翻板濾池兩種。單水沖普通快濾池存在濾料沖洗不干凈，過濾周期短，自耗水量大，水質(zhì)不穩(wěn)定且自動(dòng)化程度低的問題，而這些問題在氣水反沖洗濾池上得到了很好的解決。為了充分利用現(xiàn)狀普通快濾池，節(jié)約投資且解決上述問題，在不改動(dòng)池體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，根據(jù)普通快濾池的池型可將濾池配水系統(tǒng)改造為濾板濾頭或U型管，結(jié)合新增的反沖洗設(shè)備及重新?lián)Q填的濾料，實(shí)現(xiàn)濾池的氣水反沖洗，解決上述單水沖普通快濾池存在的問題。

1項(xiàng)目概況

永安市北區(qū)水廠是永安市生活飲用水主供水廠之一，建于20世紀(jì)80年代，設(shè)計(jì)規(guī)模為5萬m3/d，實(shí)際供水規(guī)模4.5萬m3/d。其主要凈水工藝為微渦流絮凝反應(yīng)池+斜管沉淀池+普通快濾池，水源為沙溪鴨姆潭水庫(kù)。北區(qū)水廠普通快濾池是20世紀(jì)80年代凈水過濾工藝中的典型池型，極具代表性。濾池分為12格，每格平面內(nèi)尺寸為5.6m×4.6m，總深4.0m，設(shè)中央管溝，管溝內(nèi)寬1.0m，深0.6m，見圖1。濾池原設(shè)計(jì)采用大阻力管式配水系統(tǒng)，由鍍鋅鋼管及焊接鋼管人工加工而成。DN600濾水主干管布設(shè)在濾池中央管溝內(nèi)，濾水支管為DN80，單池布設(shè)44根，濾水管間距為250mm，見圖2。圖1、圖2中高程為相對(duì)高程，高程單位為m，尺寸單位為mm。濾池承托層為2～32mm的級(jí)配礫石，濾料層采用0.5～1.2mm的石英砂，厚700mm，其自上而下分布見表1。濾池反沖洗采用單獨(dú)水沖洗，建有高位水箱一座，有效容積約為194m3，最高供給水頭為10.5m，以平均反沖洗強(qiáng)度15L/（s•m2）計(jì)算，可供沖洗8.4min左右。濾池進(jìn)水、排水采用虹吸管，水沖閥及出水閥采用電動(dòng)蝶閥。

2現(xiàn)狀普通快濾池運(yùn)行存在的問題及原因分析

（1）配水系統(tǒng)水力條件差，反沖洗配水不均。濾池采用大阻力管式配水系統(tǒng)，由于采用鋼管直接人工加工而成，受當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工藝的限制，在加工時(shí)存在誤差，配水孔口孔徑及孔距分布不均勻且形成孔口毛刺現(xiàn)象，造成阻力不均，導(dǎo)致配水不均勻。同時(shí)，由于配水系統(tǒng)采用鋼管，長(zhǎng)期浸泡在水中，容易遭受銹蝕，形成管內(nèi)外銹層及孔口孔徑不均，配水效果更差。（2）“跑砂”現(xiàn)象嚴(yán)重。濾池采用高位水池單水反沖洗，前期水壓大，反沖洗水量足，對(duì)濾料層沖擊大。若未進(jìn)行有效調(diào)整控制，容易造成水沖強(qiáng)度過大，承托層松動(dòng)，形成混層，影響過濾效果，甚至產(chǎn)生“跑砂”。（3）濾料層沖洗不干凈，過濾周期短。單水反沖洗無法有效地讓濾料摩擦起來，部分附著在濾料表面層的泥膜，無法隨水流剝落下來，長(zhǎng)期運(yùn)行下去，造成濾料層形成泥球，縮短過濾周期。（4）控制系統(tǒng)落后，部分閥門失靈。濾池建設(shè)較早，受時(shí)代局限，自控程度低，濾池運(yùn)行及反沖洗過程均需人工控制，且配套閥門老舊，部分已經(jīng)失靈或者泄漏。

3濾池提升改造設(shè)計(jì)方案

本次濾池提升改造主要針對(duì)現(xiàn)狀濾池的反沖洗方式、配水系統(tǒng)、濾料層、配套設(shè)備及控制系統(tǒng)等方面進(jìn)行。3.1濾池反沖洗方式?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外應(yīng)用于濾池的反沖洗工藝主要有單水反沖洗和氣水反沖洗兩種[1]。由于氣水反沖洗濾池具有濾料沖洗干凈，過濾周期長(zhǎng)，自耗水量小，出水水質(zhì)穩(wěn)定且自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)90年代以來，已在國(guó)內(nèi)大多數(shù)新建水廠中得以采用。本次提升改造中將現(xiàn)狀濾池單獨(dú)水沖洗改造為氣水反沖洗。濾池增設(shè)配套反沖洗水泵、鼓風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)等反沖洗設(shè)備。濾池氣水反沖洗通過氣沖過程中氣流不斷地?cái)噭?dòng)濾層，濾料間相互劇烈的碰撞運(yùn)動(dòng)，使得粘附在濾料上的泥膜剝落，通過氣水混沖和單水反沖洗將剝落的污泥帶出濾池，使得濾料沖洗得更加干凈徹底且反沖洗水量也有所減少。3.2配水系統(tǒng)設(shè)計(jì)。普通快濾池配水系統(tǒng)改造需根據(jù)現(xiàn)狀配水系統(tǒng)的形式進(jìn)行分析決定，目前主要有兩種方式，一種是原配水系統(tǒng)為濾磚，可改造為濾板濾頭；另外一種是原配水系統(tǒng)為大阻力管式配水系統(tǒng)，可改造為U型管。本項(xiàng)目根據(jù)濾池現(xiàn)狀（圖1），將原地下中央管溝內(nèi)的濾水干管拆除，作為清水渠；配水系統(tǒng)改造為U型管配水配氣系統(tǒng)，即橫向配水配氣管（U型管）和豎向配水配氣立管相結(jié)合，如圖3所示。U型管外型尺寸為寬110mm，高170mm，上部為配氣區(qū)，需形成內(nèi)氣墊層，其氣孔開孔位置為半圓管頂部和半圓管與矩形管結(jié)合部（兩側(cè)），各開一列。頂部排氣孔孔徑≤1.5mm，兩側(cè)氣孔≤3.5mm，以避免大氣泡反沖洗。氣孔間距為75mm，開孔比（開孔面積/濾池過濾面積）控制為0.10%～0.12%。下部為配水區(qū)，配水孔直徑為17mm，間距為150mm，開孔比控制為1.0%～1.2%，屬于小阻力配水系統(tǒng)，見圖3。U型管最大長(zhǎng)度一般為3.9m，若池寬超過4.0m，為了保證配水配氣均勻，需采用橫向雙管布置。根據(jù)現(xiàn)狀濾池尺寸，受配水配氣立管長(zhǎng)度限制，需加高濾池清水渠，使得清水渠高度為750mm；受濾池寬度（4.6m）影響，U型管采用橫向雙管布置，單根長(zhǎng)度為2225mm，沿清水渠方向排列，每行間距為225mm，共24行，見圖4。3.3濾料層設(shè)計(jì)。原濾池池底（0.000m）至洗砂槽底（1.700m），高差1.7m，扣除墊高層及二次找平層0.3m，濾池改造完池底（0.300m）至洗砂槽底（1.700m）高差為1.4m，池高充足。本項(xiàng)目濾池采用雙層濾料，上層為無煙煤濾料厚350mm，下層為石英砂濾料厚400mm，承托層采用礫石厚350mm，其自上而下分布見表2。3.4濾池主要設(shè)計(jì)參數(shù)。濾池原設(shè)計(jì)規(guī)模5萬m3/d設(shè)計(jì)，正常濾速7.08m/h，強(qiáng)制濾速7.72m/h，單池有效過濾面積為25.76m2，共12格。濾池采用恒液位過濾，恒液位為2.9m，通過超聲波液位計(jì)及出水氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥開度控制液位。濾池采用氣水反沖洗，第一階段為單獨(dú)氣沖洗，強(qiáng)度15L/（s•m2），時(shí)間3min；第二階段為氣水混沖，氣沖強(qiáng)度15L/（s•m2），水沖強(qiáng)度3L/（s•m2），時(shí)間3min；第三階段為單獨(dú)水沖洗，水沖強(qiáng)度12L/（s•m2），初定時(shí)間3min，根據(jù)濾池實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行調(diào)整。濾池增設(shè)初濾水排放閥，正常過濾開始前30s初濾水，由初濾水排放閥排放，以減少初濾水對(duì)清水污染。3.5增設(shè)配套設(shè)備（1）反沖洗水泵。反沖洗水泵設(shè)置4臺(tái)，其中1#、2#反沖洗水泵為混沖泵，流量為280m3/h，揚(yáng)程14m；3#、4#反沖洗泵為單獨(dú)水沖洗泵，流量為1150m3/h，揚(yáng)程14m。水泵均采用變頻控制，泵后主管設(shè)電磁流量計(jì)監(jiān)控反沖洗流量及水量。（2）鼓風(fēng)機(jī)。反沖洗氣源來源于鼓風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)設(shè)置于管廊間，數(shù)量?jī)膳_(tái)(一備一用)，風(fēng)量23.18m3/min，壓力49kPa，采用變頻控制。（3）空壓機(jī)。氣動(dòng)閥動(dòng)力氣源來源于螺桿風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為0.9m3/min，風(fēng)壓1.0MPa，配套儲(chǔ)氣罐、冷干機(jī)及空氣過濾器。（4）配套閥門更換。進(jìn)水虹吸管及排水虹吸管改造為氣動(dòng)閘板閥，水沖閥更換為氣動(dòng)蝶閥，出水閥更換為氣動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥，增設(shè)氣沖閥、初濾水排放閥均采用氣動(dòng)蝶閥。（5）增設(shè)濾池監(jiān)測(cè)設(shè)備。增加超聲波液位計(jì)、濾池出水濁度儀和沉后水濁度儀。3.6控制系統(tǒng)改造簡(jiǎn)介濾池控制系統(tǒng)采用上位機(jī)站+下位PLC站+遠(yuǎn)程IO站的集散式配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)濾池改造部分進(jìn)行自動(dòng)化控制與應(yīng)用。系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，并配置工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)及手機(jī)APP的數(shù)據(jù)監(jiān)視。

4濾池提升改造施工及運(yùn)營(yíng)情況

普通快濾池改造從2016年年底開始，為了保證不影響城區(qū)供水，濾池改造分為2格1組，共6組進(jìn)行。施工過程中需根據(jù)廠區(qū)生產(chǎn)情況安排進(jìn)度，施工難度較大，施工工期較長(zhǎng)。最早兩組濾池已于2017年年中投入使用，整體工程于2018年年中完成。改造后普通快濾池已整體運(yùn)行2年多，運(yùn)行良好，自動(dòng)化程度高，過濾周期達(dá)到48h，濾后水水質(zhì)穩(wěn)定，濁度可完全控制在0.5度以下，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

5結(jié)論

根據(jù)該項(xiàng)目實(shí)施后的運(yùn)行情況，單水沖普通快濾池改造為氣水反沖洗普通快濾池的設(shè)計(jì)思路是可行的。通過對(duì)單水沖普通快濾池的反沖洗方式、配水系統(tǒng)、濾料層、配套設(shè)備及自控系統(tǒng)進(jìn)行改造，能夠達(dá)到濾料沖洗干凈，過濾周期長(zhǎng)，自耗水量小，出水水質(zhì)穩(wěn)定且自動(dòng)化程度高的預(yù)期目標(biāo)。項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中需充分考慮普通快濾池原先的配水系統(tǒng)形式、濾池池底到洗砂槽底高差，合理選擇合適的配水配氣系統(tǒng)及濾料層形式及厚度。

參考文獻(xiàn)

[1]許保玖.給水處理理論[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2000.

作者:邱清根 單位:福州城建設(shè)計(jì)研究院有限公司