模塊化濾池在自來水廠凈水工藝中的應(yīng)用

李積偉

摘要：在自來水廠凈水處理工程中，尤其是采用地表水時(shí)，過濾是一個(gè)不可缺少的過程。過濾不但可以降低水的濁度，而且可以部分去除水中有機(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等。近幾年隨著一體式模塊化水處理裝置的推廣，模塊化濾池在凈水工藝中也得到應(yīng)用。本文從模塊化濾池特點(diǎn)、應(yīng)用設(shè)計(jì)等方面詳細(xì)介紹了模塊化濾池在凈水工藝中的應(yīng)用實(shí)例。

關(guān)鍵詞：過濾;模塊化濾池;自來水廠;實(shí)際工程;設(shè)計(jì)使用

1 前言

在自來水廠地表水凈水處理工程中，過濾工藝是一個(gè)不可缺少的過程。過濾一般是使用活性炭或石英砂等濾料截留水中各種懸浮物，從而使水變清的一個(gè)工藝過程，濾池一般設(shè)置在沉淀池之后。過濾的目的是為了進(jìn)一步降低水的濁度，并同步部分去除水中有機(jī)物、細(xì)菌乃至病毒等。濾池有多種形式，按照控制方式分為普通快濾池、虹吸濾池、V型濾池等。按照池體結(jié)構(gòu)形式分為常規(guī)鋼筋砼池體濾池和模塊化鋼結(jié)構(gòu)濾池。近年來隨著模塊化水處理裝置的推廣，模塊化濾池在自來水廠凈水工藝中也開始得到應(yīng)用。

2 模塊化濾池的優(yōu)點(diǎn)

模塊化濾池是以鋼板代替常規(guī)鋼筋砼池體，通過預(yù)制池體基礎(chǔ)、工廠加工制作、現(xiàn)場組裝焊接池體、池體內(nèi)外防腐處理、外部配套安裝等，最終形成為一座完整的濾池。模塊化濾池在工程中具有以下優(yōu)點(diǎn)：

2.1 工藝選擇多樣性，可選擇任何形式濾池樣式;

可根據(jù)原水水質(zhì)特點(diǎn)選擇不同的形式，在沖洗方式的不同上可選擇單獨(dú)水反沖洗或氣、水聯(lián)合反沖洗;在控制方式上可選擇各種不同樣式濾池;在濾料選擇上可選擇石英砂濾料、無煙煤濾料或活性炭濾料。因此具有靈活、多樣性的優(yōu)點(diǎn)。

2.2 設(shè)備緊湊布置、占地面積更省;

由于模塊化濾池采用了鋼板代替了傳統(tǒng)鋼筋砼池體，節(jié)約土地，使得設(shè)備布置更為緊湊，各墻體寬度也大幅度減小，整體縮小了濾池的占地面積。以利津水廠5萬m?/d設(shè)計(jì)規(guī)模的濾池為例，占地面積分別是524㎡和814㎡，模塊化池體占地面積減小約35.6%。

2.3 施工簡單，施工周期短;

模塊化組裝濾池，一般是在加工廠下料、運(yùn)輸至現(xiàn)場拼裝，且在加工期間，可在施工現(xiàn)場同時(shí)澆筑鋼筋砼基礎(chǔ)，不耽誤工期。模塊化濾池自加工生產(chǎn)至試運(yùn)行，整個(gè)施工周期一般不超過三個(gè)月;但常規(guī)鋼筋砼濾池施工周期一般至少需要約六個(gè)月時(shí)間;因此采用模塊化濾池可大大的縮短施工周期。

3 模塊化濾池安裝、運(yùn)行及操作

模塊化濾池安裝時(shí)基礎(chǔ)必須平整且穩(wěn)固，一般采用鋼筋砼基礎(chǔ)，地基承載力需滿足≥8T/m2。

模塊化濾池安裝完成試運(yùn)行時(shí)，要適當(dāng)減少進(jìn)水量;提高混凝劑的投加量，以加速形成懸浮物顆粒，待出水水質(zhì)穩(wěn)定后，逐漸調(diào)整進(jìn)水流量和混凝劑投量。

為防止氣候影響設(shè)備，模塊化濾池裝置宜放置于室內(nèi)或置于加蓋的工作棚內(nèi)。

模塊化濾池裝置主體內(nèi)外表面油漆要保持清潔衛(wèi)生，每兩年定期進(jìn)行檢查與維護(hù)，每10年重新防腐處理以確保凈水裝置的使用壽命。

4 工程應(yīng)用實(shí)例

下面以利津水廠5萬m?/d濾池為例，該項(xiàng)目采用直接接觸過濾V型濾池工藝，采用氣水聯(lián)合反沖洗系統(tǒng)，并利用現(xiàn)有反沖洗設(shè)備間。

4.1 原水水質(zhì)情況分析

利津水庫水源為黃河水，建設(shè)初期水源水質(zhì)較好，總體上屬于Ⅱ類水體。近幾年原水水質(zhì)有所下降，但大多數(shù)常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)的均值仍能達(dá)到II～I(xiàn)II類國家地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.1 原水濁度;相對較低，平均濁度為13.1NTU左右，最大值33NTU，最小值1.9NTU，尤其是冬季，原水整體呈現(xiàn)低溫低濁狀態(tài)。

4.1.2 藻類：是水環(huán)境中一種重要的污染物，會(huì)干擾混凝沉淀，并能引起濾池的堵塞，造成濾池反沖洗周期縮短、出廠水濁度升高，甚至導(dǎo)致自來水存在異味等問題。近年來水庫有大量藻類繁殖的現(xiàn)象，而一般藻類在100萬/L以上時(shí)，即會(huì)對水處理帶來不利的影響。藻類指標(biāo)雖未列入GB5749-2006，但高達(dá)幾千萬的藻類說明水庫原水富營養(yǎng)化問題較嚴(yán)重。

利津水庫水的特點(diǎn)主要表現(xiàn)為水體輕微污染和冬季低溫低濁、夏季藻類繁殖的特點(diǎn)。

4.2 水質(zhì)目標(biāo)

利華益集團(tuán)工業(yè)用水對水質(zhì)要求相對較低，只需滿足出水濁度<3NTU，且明確要求不需加氯消毒。

4.3 工藝路線確定

根據(jù)水廠出水水質(zhì)要求，采用接觸過濾工藝。接觸過濾工藝是在水中直接投加混凝劑經(jīng)混凝后不經(jīng)沉淀池，直接進(jìn)入到濾池進(jìn)行過濾，從而去除水中懸浮物。該方法一般允許進(jìn)水濁度小于50NTU。

模塊化濾池采用凝聚過濾法，絮凝藥劑投加到濾池前20～30m處設(shè)置的管道混合器中，經(jīng)管道充分混合后進(jìn)入濾池直接過濾。今后如水質(zhì)變化，濾池不能滿足要求，可在濾池前增加一座絮凝沉淀池（氣浮池），與濾池對接。具體工藝路線如下：

水庫→原水提升泵站→模塊化鋼結(jié)構(gòu)V型濾池→清水池→外輸

4.4 濾池設(shè)計(jì)

模塊化濾池需充分考慮與現(xiàn)有濾池的兼容性，兩套濾池系統(tǒng)共用反沖洗設(shè)備間。

設(shè)計(jì)參數(shù)：

規(guī)模5萬m?/d，恒水位減速過濾;

布置形式：V型濾池，雙排布置，中間管廊帶;

外形尺寸：長×寬×高=25.2m×6.3m×4m，共2組;

箱體材質(zhì)：Q235B，外圍箱體及底板鋼板厚度≮10mm;

濾池內(nèi)外倉均采用聚氨酯聚乙烯互穿網(wǎng)絡(luò)（俗稱IPN8710）涂料防腐處理，兩道底漆兩道面漆，防腐厚度不低于200μm;

濾池共分8格，單格尺寸為6.3m×6.3m（過濾面積35.3m2），濾速7.4m/h，強(qiáng)制濾速8.6m/h。濾料采用石英砂濾料，粒徑0.9～1.2mm，d10=0.95mm，K80<1.4，厚度1.4m;承托層粒徑2.0～4.0mm，厚度100mm;

配水系統(tǒng)采用高精度ABS材質(zhì)長柄濾頭配水布?xì)?，濾縫寬度0.35mm，有效面積3.5cm2/個(gè)，每平米數(shù)量不低于56個(gè);

濾板采用鋼板，濾板厚度為12mm，滿足最不利工況下重力荷載和反沖時(shí)浮力荷載要求，滿足水密封和氣密封要求;

沖洗方式及沖洗強(qiáng)度如下：

單氣沖洗：氣沖q=15L/s·m2，沖洗時(shí)間：t=2min。

氣水聯(lián)合沖洗：氣沖q=15L/s·m2，水沖q=3L/s·m2，沖洗時(shí)間：t=3min。

單水沖洗：水沖q=6L/s·m2，沖洗時(shí)間：t=6min

表面掃洗：水沖q=2.16L/s·m2，全程。

4.5 基礎(chǔ)及維護(hù)房設(shè)計(jì)

項(xiàng)目區(qū)地基承載力不高且土質(zhì)均勻性較差，為減小因基礎(chǔ)不均勻沉降對設(shè)備正常運(yùn)行的影響，采用整體式現(xiàn)澆鋼筋砼筏板基礎(chǔ)，且基礎(chǔ)埋深低于凍土層。

模塊化濾池箱體頂部有電氣控制柜、自控控制柜等各種操作柜，現(xiàn)狀為室外布置無維護(hù)措施，存在安全隱患，同時(shí)考慮到雨水等對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕影響，在后續(xù)工程中會(huì)增加輕鋼結(jié)構(gòu)維護(hù)房，確保設(shè)備使用年限。

4.6 濾池運(yùn)行

利津水廠模塊化濾池自2015年7月投產(chǎn)至今運(yùn)行穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高，出水水質(zhì)較好，一般情況下出水濁度穩(wěn)定在2～3NTU以下，冬季原水水質(zhì)好時(shí)濁度可維持在1NTU以下。由于工藝是直接接觸過濾工藝，出水滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

通過在利津水廠凈水工藝系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用，模塊化濾池在出水水質(zhì)上完全滿足自來水廠凈水工藝要求，與常規(guī)的鋼筋砼池體相比較具有較大的優(yōu)勢和特點(diǎn)，可作為自來水廠凈水工藝系統(tǒng)選擇推廣使用。

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