翻板濾池設(shè)計(jì)

宋艷

摘? 要：結(jié)合連云港市灌南縣碩項(xiàng)湖自來(lái)水廠翻板濾池設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單介紹翻板濾池的主要特點(diǎn)，并與國(guó)內(nèi)運(yùn)用比較廣泛的濾池進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比。文章介紹了翻板濾池的諸多優(yōu)點(diǎn)以及碩項(xiàng)湖自來(lái)水廠翻板濾池的運(yùn)行工況，有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：翻板濾池;工藝計(jì)算;運(yùn)行工況;優(yōu)點(diǎn);比較

中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.24? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）16-0088-02

Abstract： Based on the design of the flip plate filter of Shuoxiang Lake Water Supply Co.， Ltd. in Guannan County， Lianyungang City， the main characteristics of the flip plate filter are briefly introduced， and the advantages and disadvantages of the flip plate filter are compared with those widely used in China. This paper introduces several advantages of the flip plate filter as well as the operating conditions of the flip plate filter in Shuoxiang Lake Water Supply Co.， Ltd.， which can be used for reference.

Keywords： flip plate filter; process calculation; operating conditions; advantages; comparison

連云港市灌南縣碩項(xiàng)湖自來(lái)水廠是灌南縣設(shè)計(jì)的供水量最大的一座水廠，該工程一期建成后，最高日產(chǎn)水量為10.0萬(wàn)m3/d。出廠水水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2006）的要求，其中出廠水濁度≤0.5NTU。針對(duì)灌南原水水質(zhì)的分析，該市原水為微污染水，凈水處理工藝需考慮去除的指標(biāo)為濁度、化學(xué)需氧量、氨氮、高錳酸鹽、鐵和細(xì)菌等。為保證供水水質(zhì)安全，擬采取“預(yù)氧化+加強(qiáng)常規(guī)處理+深度處理”的工藝方案。水廠采用上向流活性炭濾池和砂濾池合建為組合濾池，砂濾池采用翻板濾池。

1 翻板濾池的工作原理

翻板濾池是因其反沖洗排水閥板可以0～90°翻轉(zhuǎn)而命名。此類(lèi)濾池使用時(shí)，原水經(jīng)過(guò)進(jìn)水渠，進(jìn)入溢流堰，最后均勻流入到濾池內(nèi)，受到重力的作用，水可以滲透過(guò)濾料層，同時(shí)以恒水頭過(guò)濾之后，進(jìn)入到集水室內(nèi)。進(jìn)入濾池反沖洗狀態(tài)，要先將進(jìn)水閥門(mén)關(guān)閉，再按照沖洗流程，打開(kāi)對(duì)應(yīng)的閥門(mén)，比如氣沖、氣水沖等，通常要重復(fù)兩次，之后關(guān)閉排水舌閥，進(jìn)入正常過(guò)濾狀態(tài)。

2 翻板濾池與其他濾池的比較

目前來(lái)說(shuō)，應(yīng)用的濾池類(lèi)型較多，包括普通快濾池和翻板濾池等，由于性能差異，被應(yīng)用的領(lǐng)域也存在差異?，F(xiàn)結(jié)合以下類(lèi)型的濾池進(jìn)行分析：

2.1 普通快濾池

目前來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)常用的濾池為普通快濾池，不過(guò)由于使用的濾料屬于薄層級(jí)配濾料，使用時(shí)表層截污。從過(guò)濾的角度分析，屬于等水頭變速過(guò)濾，相比其他濾池，截污能力不強(qiáng)。沖洗系統(tǒng)為大阻力反沖洗，具有耗水量大的缺陷。使用的濾池清水閥門(mén)，以開(kāi)關(guān)型為主，不作調(diào)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，大、中、小型水廠都可以使用，但單池面積要達(dá)標(biāo)，不能超過(guò)100m2。

2.2 虹吸濾池

從建設(shè)角度來(lái)說(shuō)，此類(lèi)濾池具有池深大的特點(diǎn)，因此土建工作量較大，不過(guò)由于不需要沖洗泵以及節(jié)省了很多操作閘閥，整體的造價(jià)成本較低。采取的過(guò)濾方式，具體為變水位下的等速過(guò)濾，完成沖洗后的一段時(shí)間內(nèi)，清潔濾料水頭損失比較小，具有較強(qiáng)的過(guò)濾能力，但是隨著濾層水頭損失的增加，過(guò)濾水位不斷增高，整體角度衡量，此濾池的出水水質(zhì)同V型濾池相比較差。

2.3 V型濾池

V型濾池的優(yōu)點(diǎn)是過(guò)濾周期長(zhǎng)，濾料層利用率高，濾速較高，濾后水質(zhì)好。采用石英砂單層濾料，氣水反沖洗，耗水量少，并根據(jù)濾池水位的變化微量調(diào)節(jié)出水閥門(mén)的開(kāi)啟度，以達(dá)到恒水位恒速過(guò)濾的目的。V型濾池還具有出水水質(zhì)好，濾池體積較小的優(yōu)點(diǎn)。

2.4 翻板濾池

翻板濾池采用閉閥沖洗，沖洗操作期間不排水，完成一次沖洗操作后，需要靜止沉淀20s，然后再排水。濾池采用的反沖洗為沖洗+單獨(dú)水沖。在進(jìn)行單獨(dú)水沖操作時(shí)，按照高強(qiáng)度的要求，即15～16L/s·m2進(jìn)行操作;同時(shí)按照膨脹率為15%～25%參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)沖洗;配水方面，使用的方案為橫向配水配氣管+配水配氣，選擇單格集配水總渠以及橫向配水管位置，設(shè)置兩個(gè)氣墊層?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)V型濾池運(yùn)用的比較成熟廣泛，翻板濾池是一種比較新的工藝，拿之單獨(dú)與工藝較成熟的V型濾池作比較：

（1）翻板濾池一般情況下采用雙層或多層濾料，濾層厚1.2～1.5m，承托層層厚約0.45m，采用粗-細(xì)-粗的礫石分層方式。采取此方案，鋪設(shè)上層粗礫石，能夠避免反沖洗操作時(shí)中層細(xì)礫石產(chǎn)生向上移動(dòng)的情況;鋪設(shè)中層細(xì)礫石，能夠避免濾料流失;鋪設(shè)下層粗礫石，能夠支撐中層細(xì)礫石。通常來(lái)說(shuō)，V型濾池多使用均質(zhì)濾料，設(shè)計(jì)的濾層厚度范圍為1.2～1.5m;設(shè)計(jì)的承托層厚度范圍為0.05～0.1m。若濾料厚度相同，使用的翻板濾池使用雙層濾料，其相比V型濾池，優(yōu)勢(shì)更加突出，具有截污量大的特點(diǎn)，同時(shí)過(guò)濾周期長(zhǎng)（翻板濾池周期40～70h，V型濾池周期24～36h）。從去除濁度效果看，實(shí)際上翻板濾池比起V型濾池更好一些。（2）翻板濾池沖洗效果好于V型濾池，正如前面所述這是因?yàn)榉迨綖V池選擇了具有高強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)的全流化沖洗工藝，能夠?qū)V層截留污物進(jìn)行徹底清除;使用的V型濾池選用的是均質(zhì)濾料，在運(yùn)行時(shí)極易沉積污泥。除此之外，翻板濾池選擇的是閉閥沖洗方案，整個(gè)沖洗過(guò)程不排水，能夠避免濾料流失，優(yōu)勢(shì)突出。（3）翻板濾池土建結(jié)構(gòu)比V型濾池簡(jiǎn)單，減少了中間的排水槽，相當(dāng)增加了過(guò)濾面積，池深也淺一些。無(wú)論從結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、施工精確程度、安裝施工要求等方面V型濾池都比翻板濾池要求高。

3 翻板濾池的優(yōu)點(diǎn)

綜上所述，可以總結(jié)出翻板濾池有如下優(yōu)點(diǎn)：

3.1 濾料、濾層可多樣化選擇

實(shí)際應(yīng)用中，依據(jù)進(jìn)水水質(zhì)以及處理后的出水水質(zhì)要求，來(lái)選擇濾料或者濾層。一般來(lái)說(shuō)，可以使用單層均質(zhì)濾料或者雙層濾料、多層濾料，可選擇范圍比較廣泛。使用的單層均質(zhì)濾料，以石英砂材料為主;使用的雙層濾料，多選擇無(wú)煙煤以及石英砂。如果濾池進(jìn)水的水質(zhì)比較差，那么選擇顆?；钚蕴?。

3.2 濾料流失率低

翻板濾池反沖洗過(guò)程分成氣沖-水氣聯(lián)沖-水沖三步，以上反沖洗過(guò)程完成后靜置20～30s，待濾料沉降而污物仍呈懸浮狀態(tài)時(shí)開(kāi)始排污，通過(guò)控制閥板的開(kāi)啟度以保證污泥的及時(shí)排除而濾料不致流失。這次排污結(jié)束再進(jìn)行一次小水量的二次水沖使得濾料更干凈。

3.3 獨(dú)特的反沖洗方式

翻板閥濾池的沖洗方式也與其它氣水反沖洗濾池不同，翻板閥濾池采用閉閥沖洗方式，沖洗過(guò)程分氣沖+氣水聯(lián)沖+單水沖三個(gè)過(guò)程，在反沖過(guò)程中，合理控制翻板閥排水，由此保證濾料能被沖洗潔凈，而又不至于流失。因此翻板閥濾池幾乎不會(huì)出現(xiàn)濾料流失現(xiàn)象。

3.4 氣水反沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單施工進(jìn)度快

翻板濾池的反沖洗系統(tǒng)綜合了普通快濾池與V型濾池的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，中間配水配氣渠頂板采用預(yù)制混凝土板，豎向配水、配氣管的預(yù)埋件在預(yù)制板中，預(yù)制頂板安裝在中間水渠的頂部。濾池底板澆筑時(shí)應(yīng)預(yù)留30mm～50mm高二次找平層。對(duì)濾池池底進(jìn)行二次找平，找平后單格濾池池底平整度誤差≤±5mm，整池平整度誤差≤±10mm。這樣可降低施工難度、縮短施工周期，較明顯地減少施工費(fèi)用。

4 碩項(xiàng)湖自來(lái)水廠翻板濾池工藝計(jì)算

水廠總規(guī)模20萬(wàn)m3/d;一期設(shè)計(jì)水量：Q=100000m3/d，自用水系數(shù)：5%;濾速：7.89m/h;強(qiáng)制濾速：10.53m/h;單座過(guò)濾面積：F=572m2;單座池?cái)?shù)：8格;單格平面尺寸：11m×6.5m=71.5m2。

濾池采用氣水反沖洗的反沖洗方式，其中：第一階段：?jiǎn)为?dú)氣沖，沖洗歷時(shí)4min，氣洗強(qiáng)度17L/（m2·s）;第二階段：氣水同時(shí)反沖洗，歷時(shí)4.5min，氣洗強(qiáng)度17L/（m2·s），水沖洗強(qiáng)度4L/（m2·s）;第三階段：?jiǎn)为?dú)水沖，沖洗歷時(shí)1min，沖洗強(qiáng)度16L/（m2·s），沖洗2次;沖洗周期T=40～70h（可調(diào)節(jié)）。水反沖洗采用水泵直接沖洗，氣沖洗氣源來(lái)自離心鼓風(fēng)機(jī)。

濾池高度的確定：翻板濾池總高度6.50m，其中：超高1.95m;清水層1.6m;濾料層1.5m;承托層0.45m;氣水室高度1.0m。

濾料采用雙層濾料：其中無(wú)煙煤厚0.7m，粒徑0.8mm～1.8mm;石英砂厚0.8m，粒徑0.7mm～1.2mm，共厚1.5m。承托層采用礫石3層級(jí)配，粒徑自上而下分別為2～4mm、4～8mm、8～16mm，每層厚0.15m，共0.45m。

濾池反沖洗配水配氣系統(tǒng)由底板上部橫向排水管和下部的縱向布水布?xì)夤芙M成。

翻板濾池的進(jìn)水渠部位，安裝了氣動(dòng)閥板閥;同時(shí)反沖洗進(jìn)出水管位置、濾池出水管位置，都設(shè)置了氣動(dòng)蝶閥，整個(gè)反沖洗水排水過(guò)程，利用氣動(dòng)翻板閥進(jìn)行控制。除此之外，濾池內(nèi)部布置了液位儀以及水頭損失儀。采用PLC控制技術(shù)，控制濾池的運(yùn)行。整個(gè)過(guò)濾期間，依據(jù)濾池內(nèi)部的水位變化，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)濾池出水管部位的氣動(dòng)蝶閥，控制其開(kāi)啟度。如果過(guò)濾時(shí)間或者水頭損失已經(jīng)達(dá)到設(shè)定的數(shù)值，那么進(jìn)入自動(dòng)反沖洗狀態(tài)。按照設(shè)計(jì)方案，反沖洗排水直接排放到回流調(diào)節(jié)池?？紤]到后期的檢修作業(yè)，選擇濾池二層頂部位置，布置電動(dòng)葫蘆起吊濾池閥門(mén)。

5 碩項(xiàng)湖自來(lái)水廠翻板濾池運(yùn)行工況

（1）過(guò)濾過(guò)程：碩項(xiàng)湖自來(lái)水廠采用組合濾池，來(lái)水自2根總進(jìn)水管先進(jìn)入活性炭濾池，然后活性炭濾池來(lái)水通過(guò)進(jìn)水閥門(mén)然后經(jīng)配水堰進(jìn)入每格翻板濾池，繼續(xù)向下穿過(guò)濾料層和集水系統(tǒng)進(jìn)入清水出水管和總清水渠，最后由總出水管送至反沖洗泵房集水池。

（2）每組濾池在恒定液位下連續(xù)工作，通過(guò)濾池中液位計(jì)的信號(hào)與設(shè)定值的比較，濾池出水調(diào)節(jié)閥可自動(dòng)調(diào)整其開(kāi)啟程度，使濾池整個(gè)系統(tǒng)水頭損失恒定，從而保持濾池中的水位恒定，濾速恒定。

（3）反沖洗過(guò)程：停止進(jìn)水后，降低水位至濾料層上10cm位置時(shí)，關(guān)閉出水閥，氣沖4min;再進(jìn)行氣水聯(lián)合沖洗，歷時(shí)4.5min后關(guān)閉進(jìn)氣閥。同時(shí)開(kāi)大反沖洗進(jìn)水閥，進(jìn)行單獨(dú)水沖，水沖1min后開(kāi)啟翻板閥排水，排完反沖洗水后再單獨(dú)大水量沖洗一次。

6 翻板濾池的應(yīng)用前景

由于翻板濾池出水水質(zhì)好，過(guò)濾周期長(zhǎng)，土建施工周期短，施工精度低，國(guó)內(nèi)已有越來(lái)越多的水廠開(kāi)始采用此型濾池，如上海、江蘇、新疆等地。國(guó)內(nèi)也有越來(lái)越多的廠家開(kāi)始生產(chǎn)翻板濾池的關(guān)鍵閥門(mén)翻板閥，其中有廈門(mén)飛華、冠龍等技術(shù)都已經(jīng)比較成熟。

綜上所述，相信在今后的發(fā)展中，翻板濾池一定會(huì)在水處理方面占據(jù)非常重要的一席地位。

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