淺析變孔隙濾池的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)及安裝

呂樹梅

摘 要 變孔隙濾池采用兩種粒徑明顯不同的濾料，按照一定比例摻混填裝成濾床，介質(zhì)之間形成大小不均勻的孔隙，帶有雜質(zhì)的水經(jīng)這些孔隙時(shí)，細(xì)小懸浮顆粒就會(huì)遷移到下層濾床，使整個(gè)濾床的濾料基本都參與過濾，增加雜質(zhì)穿透深度，提高濾料的納污能力。具有濾速較高、納污容量高、阻力損失小、抗沖擊能力強(qiáng)、反洗周期長等特點(diǎn)。目前變孔隙濾池多應(yīng)用在熱電廠凝聚澄清池后。文章對(duì)變孔隙濾池的工作原理、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)及安裝運(yùn)行等多個(gè)角度，進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞 變孔隙濾池；熱電廠；濾料氣水反洗沖

中圖分類號(hào) TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）161-0179-01

熱電廠循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水的水源多采用城市中水，前端預(yù)處理系統(tǒng)一般處理工藝為機(jī)械攪拌澄清池+變孔隙濾池，變孔隙濾池作為最后一道屏障，其作用非常重要，主要是進(jìn)一步去除機(jī)械澄清遺漏的細(xì)小懸浮顆粒，降低后續(xù)反滲透處理系統(tǒng)的負(fù)荷，延長膜的使用壽命。

1 變孔隙濾池的過濾原理

水中懸浮顆及粒經(jīng)過具有孔隙的介質(zhì)或?yàn)V網(wǎng)被截留分離出來的過程稱為過濾。變孔隙濾池過濾的過程主要去除的是水中的細(xì)小懸浮物、膠體物質(zhì)、有機(jī)物等對(duì)循環(huán)水運(yùn)行不利的成分，使得經(jīng)過過濾后的出水水質(zhì)滿足設(shè)計(jì)的需要。變孔隙濾池正流深床濾池，依據(jù)“同向絮凝”理論。它采用粗、細(xì)兩種粒度差別很大的兩種砂濾料按照一定的體積比例混摻在一起填充成床。為了保證兩種濾料的混摻度，在投運(yùn)前，采用氣水聯(lián)合反沖洗，使粗細(xì)兩種濾料充分混合，使得細(xì)砂在整個(gè)濾床中均勻分布，粗砂之間的孔隙經(jīng)細(xì)砂的切割形成不規(guī)則的小孔隙，這樣的孔隙在整個(gè)濾床中向各個(gè)維度延伸，這樣形成的孔隙就是變孔隙，雜質(zhì)經(jīng)過這樣的孔隙時(shí)，不會(huì)僅在濾料上層停留，而是隨水流至濾料的更深層，可大大提高濾池的納污能力，延長濾料的反洗周期。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

濾池池體采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，其整體結(jié)構(gòu)組成與其他濾池類似，也是由濾料、承托層、“豐”字管配水、“豐”字管+小濾頭配氣、進(jìn)水配水裝置堰、閥門等組成。

跟其他濾池不同之處在于，變孔隙濾池采用粗、細(xì)兩種濾料混摻填裝。兩種濾料的比例有著嚴(yán)格的要求，粗濾料采用粒度為2mm～3mm的粗稀土瓷砂，細(xì)濾料采用粒度為0.5mm～1mm的細(xì)稀土瓷砂，兩種濾料按照體積為30：1的比例，混摻在一起填充成約不低于1.5m高的濾床。細(xì)濾料均勻的分布在粗濾料形成的孔隙中，降低了粗濾料的孔隙度，大大提高了過濾效果。濾層的高度以粗濾料計(jì)。承托層采用大阻力配水系統(tǒng)，即從濾料底向池子底以此分別為：粒徑為2mm～4mm，厚度100mm；4mm～8mm，厚度100mm；8mm～16mm，厚度100mm；16mm～32mm，厚度應(yīng)高出“豐”字管配水孔眼100mm。

每個(gè)變孔隙濾池均在濾池的一側(cè)設(shè)置進(jìn)水配水堰，進(jìn)水堰可以做成可調(diào)性，也可以做成固定性，形狀為V型槽，不僅可以保證進(jìn)水量均勻分配，還可以緩沖反洗后重新過濾室的濾速變化。

濾池閥門共設(shè)置進(jìn)水、出水、反洗進(jìn)水、反洗進(jìn)氣、反洗排水5個(gè)功能的自動(dòng)閥門。濾池出水自動(dòng)閥門采用可調(diào)節(jié)型，目的是為保證濾池恒水頭過濾，閥門的開啟動(dòng)隨著濾料的阻力慢慢加大開啟度，以保證運(yùn)行水位的穩(wěn)定。

3 設(shè)計(jì)參數(shù)

以某熱電再生水回用工程為例，其中過濾工藝采用了在電廠中普遍應(yīng)用的過濾工藝—?dú)馑礇_洗變孔隙濾池，于2014年設(shè)計(jì)完成，2015年建設(shè)并安裝完畢，同年底正式調(diào)試且出水效果良好。

池體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，室內(nèi)布置。設(shè)計(jì)規(guī)模為凈總產(chǎn)水量300m3/h，共設(shè)置3格變孔隙濾池，其中2格運(yùn)行，1格備用，每格均可單獨(dú)運(yùn)行。單格出力150m3/h，最大出力210m3/h，單池最大設(shè)計(jì)空床濾速為13.3m/h。單格過濾面積為4.2m×3.75m。運(yùn)行周期為36h～48h，水反洗強(qiáng)度12～16L/m2·s，氣反洗強(qiáng)度13～17L/m2·s。

共設(shè)置2臺(tái)反洗水泵，1用1備，臥式離心式，變頻控制，單臺(tái)水泵的工藝參數(shù)為：Q=907.2m3/h，H=16m（標(biāo)準(zhǔn)水柱）。根據(jù)廠家樣本，流量選用910m3/h。

共設(shè)置2臺(tái)反洗風(fēng)機(jī)，1用1備，羅茨風(fēng)機(jī)，單臺(tái)風(fēng)機(jī)的工藝參數(shù)為：Q=14.18m3/min，P=0.05MPa.根據(jù)廠家樣本，流量選用14.2m3/min。

進(jìn)、出水管流速為0.8m/s～1.0m/s，反洗進(jìn)水管流速為2.0m/s～2.5m/s，反洗進(jìn)氣管流速為10m/ s～15m/s，反洗排水管流速為1.0m/s～1.5m/s，根據(jù)以上算的各自管徑。

變孔隙濾池“豐”字管配水流速為1.0m/s，～1.5m/ s，其他與普通快濾池相同，采用支母管形式，母管DN500，支管DN80，支管斜下45°交錯(cuò)開直徑為10mm的孔。為保證配水的均勻性及方便安裝，支管凈距為300mm，配水孔間距80mm，支管布置的數(shù)量及管上的開孔數(shù)量，按照大阻力配水的計(jì)算方法設(shè)計(jì)，開孔面積占過濾總面積的0.28%左右。安裝支管時(shí)，要嚴(yán)格保證水平，這樣才能達(dá)到均勻配水的目的。

“豐”字管+小濾頭配氣裝置由DN150母管、DN80下支管、DN40支管和小濾頭及支架等組成。為避免擾動(dòng)承托層，濾池布?xì)夤懿贾迷诔型袑又?。濾頭多采用小型濾頭，布置數(shù)量約32只/m2，孔隙寬度<0.25mm，縫隙面積<200mm2/只。填裝濾料前，要對(duì)配氣裝置進(jìn)行曝氣試驗(yàn)，以檢驗(yàn)曝氣是否均勻性。

變孔隙濾池的反洗水泵采用變頻控制。反洗前，先采用大流量反洗水泵進(jìn)行沖洗，再接著進(jìn)行氣水聯(lián)合洗，最后采用小流量反洗。在大流量沖洗過程中，不同級(jí)配的濾料會(huì)被水力部分篩分，細(xì)砂因質(zhì)輕大分部被分離到濾床的上層，采用氣水聯(lián)合洗，不僅使粗細(xì)濾料重新混合均勻，形成變孔隙；又可擦洗濾料以剝落粘附在上面的懸浮物，使濾料得到充分潔凈。

4 注意事項(xiàng)

1）為了配水配氣的效果，應(yīng)嚴(yán)格保證配水、配氣裝置安裝的水平性。承托層裝填濾料安裝前，必須進(jìn)水進(jìn)行布?xì)庠囼?yàn)，以檢驗(yàn)布?xì)饩鶆蛐?。配水裝置安裝完畢后，進(jìn)行裝填承托層，做好一定的防護(hù)措施，避免與裝置直接碰撞，造成砸傷、砸裂等問題。配氣裝置安裝時(shí)，要注意承托層高度不得超過母管的高度。

2）設(shè)置進(jìn)出水堰室的目的是均勻分配水量，當(dāng)一組濾池反洗時(shí)，進(jìn)水堰室可有效緩沖了正在運(yùn)行濾池的濾速變化。

5 調(diào)試結(jié)果

序號(hào)單格進(jìn)水水量（m3/h）實(shí)際濾速進(jìn)水濁度度（NTU）實(shí)際出水濁度度（NTU）要求出水濁度（NTU）過濾周期：

1 100 6.35 7 0.7 3 45

2 150 9.5 7 1 3 40

3 210 13.3 7 1.2 3 38

4 300 19 7 1.6 3 36

6 結(jié)論

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)相對(duì)保守，孔隙濾池的最大水空床流速為13.3m/h，正?？沾矠V速為9.5m/h。按照調(diào)試結(jié)果看，設(shè)計(jì)濾速在19m/h也是沒有問題的，依然有非常好的過濾效果和較長的過濾周期。