舊水廠V型濾池運(yùn)行濾料流失原因分析及解決措施

張清忠 付真真

(1.同沁(福建)環(huán)境科技有限公司，福建 福州 350003;2.福建省環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)院有限公司，福建 福州 350001)

福州市某自來水廠V型濾池設(shè)計(jì)規(guī)模10×104m3/d，由上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司設(shè)計(jì)。V型濾池采用均質(zhì)級(jí)配石英砂濾料，有效粒徑D10=0.90mm，不均勻系數(shù)1.40，濾料厚度1.20m。支撐層石英砂D=2.0mm，支撐層厚度0.05m，采用QS型長(zhǎng)柄濾頭，不可調(diào)節(jié)型，濾頭總長(zhǎng)度345mm。V型濾池分6格雙排布置，單格尺寸7.2×12.0m。該工程2012年設(shè)計(jì)完成，2014年建設(shè)完畢并投入使用。

目前，V型濾池運(yùn)行時(shí)濾后水渾濁度水質(zhì)指標(biāo)與去年同期相比升高較大，濾池反沖洗時(shí)濾后水渾濁度超出水廠內(nèi)控指標(biāo)(水廠內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn):濁度<0.5NTU)。現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)每格石英砂濾料濾層厚度變薄，每格濾料濾層減少高度200mm至400mm不等。對(duì)V型濾池運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，濾池的濾板底部及H型排水槽口出現(xiàn)濾料堆積現(xiàn)象。V型濾池的濾板底部濾料堆積見圖1,H型排水槽口出現(xiàn)濾料堆積現(xiàn)象(見圖2)。

圖1 舊V型濾池濾板底部濾料堆積

圖2 舊V型濾池H型排水槽口

本文通過對(duì)該舊水廠V型濾池運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行深入分析，結(jié)合參與濾池維護(hù)的實(shí)際工作，總結(jié)舊水廠V型濾池運(yùn)行中出現(xiàn)不同程度的濾料減少問題及其解決措施，可供同行參考、借鑒。

1 舊水廠V型濾池運(yùn)行濾料減少的原因

1.1 舊水廠V型濾池設(shè)計(jì)原因

早期設(shè)計(jì)的V型濾池技術(shù)參數(shù)主要參考法國(guó)得利滿公司在國(guó)內(nèi)的工程設(shè)計(jì)參數(shù)。濾池反沖洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的缺陷，會(huì)導(dǎo)致濾池反沖洗不均勻[1]，如配水配氣渠道流速過大、配水孔配氣孔流速過小導(dǎo)致的一次配水配氣不均勻[2]；設(shè)計(jì)的沖洗排水槽頂高出濾料層表面高度的要求不滿足，如排水槽頂至濾料層表面高度小于設(shè)計(jì)要求高度500mm[3]，導(dǎo)致沖洗濾層膨脹，隨水流出濾池；設(shè)計(jì)設(shè)備選型缺陷，如選型的反沖洗設(shè)備風(fēng)壓、水壓過高，配置的氣量、沖洗水量過大未設(shè)置相應(yīng)的放空支管導(dǎo)致沖洗過程中排水帶出濾料。

1.2 舊水廠V型濾池施工原因

主要從V型濾池的建設(shè)出發(fā)。建設(shè)V型濾池施工隊(duì)伍的技術(shù)水平?jīng)Q定V型濾池本體及附屬設(shè)施的施工質(zhì)量，影響V型濾池運(yùn)行的濾料使用情況。舊V型濾池運(yùn)行中濾料減少的原因主要包含濾板與濾板的安裝接縫、濾板與濾池池壁之間縫隙填充物的安裝，此部分未處理好會(huì)導(dǎo)致濾池運(yùn)行時(shí)濾料大量流失；H型排水槽高度未按照設(shè)計(jì)施工，排水槽高度不足，導(dǎo)致濾池沖洗時(shí)，濾池濾料膨脹隨沖洗水排出。H型排水槽口施工不平整，導(dǎo)致濾池沖洗時(shí)排水槽低的一側(cè)濾速大，容易造成紊流區(qū)域?yàn)V料流出。

舊水廠V型濾池濾板原來建設(shè)安裝的濾頭破損，造成運(yùn)行時(shí)濾料流失。此部分因素造成的濾料減少主要表現(xiàn)為濾料向?yàn)V水方向流失，實(shí)際上舊V型濾池運(yùn)行中，V型濾池濾料層表層明顯區(qū)域?yàn)橄掳棘F(xiàn)“漏斗”狀(如圖3)，舊V型濾池運(yùn)行中出現(xiàn)濾板下方堆積濾料，堆積的濾料為山丘形狀，對(duì)于小漏點(diǎn)無此明顯狀態(tài)。

圖3 V型濾池濾料層表層狀態(tài)

1.3 舊水廠V型濾池運(yùn)行原因

舊水廠V型濾池運(yùn)行工況原因分析，主要考慮舊水廠V型濾池的人為設(shè)定參數(shù)情況，人工手動(dòng)操作控制不當(dāng)，以及舊水廠運(yùn)行使部分設(shè)備產(chǎn)生一定的性能變化，最終導(dǎo)致濾池濾料減少。

舊水廠V型濾池設(shè)定的PLC程序中氣沖洗時(shí)間過長(zhǎng)[2]，會(huì)加速濾池濾料顆粒間的磨損，使濾池濾料在運(yùn)行中隨過濾水和反沖洗水流失。

舊水廠V型濾池人工操作不當(dāng)也會(huì)引起濾料的流失，如沖洗時(shí)間過長(zhǎng)、氣沖洗階段未開啟放空閥等。

舊水廠V型濾池運(yùn)行中部分濾頭的破損、濾板與濾板及濾板與濾池池壁之間的縫隙填充物膠泥的附著力降低而脫離，使得濾料流失。同時(shí)，在濾池使用中，由于濾頭的微生物堵塞、松動(dòng)，導(dǎo)致反沖洗不均勻，也會(huì)使濾料流失。

2 舊水廠V型濾池運(yùn)行濾料減少問題的解決措施

解決舊V型濾池運(yùn)行濾料減少問題，最重要的是分析V型濾池運(yùn)行濾料減少原因，再針對(duì)具體的原因采取相應(yīng)的解決措施。

通過觀察V型濾池的使用現(xiàn)狀外觀，設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)情況，日常運(yùn)行工況來判斷濾池的濾料減少原因。例如V型濾池使用中，沖洗排水槽排水不均勻，則排水槽高低不平造成；濾池表面有凹現(xiàn)“漏斗”狀，凹凸明顯不平情況，則濾頭或?yàn)V板出現(xiàn)裂縫或斷裂；濾池濾料流失高度的一致，濾層頂距排水槽高度基本相同，則濾池濾料流失反沖洗強(qiáng)度過大造成等，通過上述簡(jiǎn)易的方法判斷相應(yīng)的情況。

2.1 針對(duì)設(shè)計(jì)原因引起濾料減少的解決措施

因設(shè)計(jì)導(dǎo)致反沖洗系統(tǒng)的反沖洗強(qiáng)度過大，造成濾料減少，可以通過降低氣水沖洗階段的氣沖洗強(qiáng)度或水沖洗強(qiáng)度措施來處理。比如在氣管、水管的總管道上做一路分流、分壓支管來降低反沖洗強(qiáng)度。在投資允許情況下，也可以適當(dāng)更換調(diào)整設(shè)備，使反沖洗滿足使用要求。

設(shè)計(jì)的沖洗排水槽頂高出濾料層表面高度的要求不滿足，此為排水槽頂?shù)母叨炔蛔?，需要增加排水槽頂部的高度。這可以通過加裝與原來相同的瓷磚來增加高度，此法需要明確具體的加裝高度，靈活性較差；也可以通過安裝可調(diào)節(jié)的水平三角偃板，增加排水偃高度，此法靈活性強(qiáng)，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需要實(shí)時(shí)調(diào)整，適應(yīng)性強(qiáng)。現(xiàn)階段按照《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50013-2018)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的問題。

2.2 針對(duì)施工原因引起濾料減少的解決措施

舊水廠V型濾池施工方面的原因，主要來自V型濾池施工隊(duì)伍的技術(shù)水平以及施工現(xiàn)場(chǎng)的管理，導(dǎo)致建設(shè)施工中產(chǎn)生質(zhì)量問題。濾板間的安裝接縫、濾板與濾池池壁之間的縫隙填充物的安裝質(zhì)量問題，需要濾池分格停水清理濾板上方的濾料層，對(duì)濾池濾板的整改，重新填充固定膠泥，調(diào)整濾板的水平度等。對(duì)于施工原因造成破損、未擰緊的濾頭，須更換濾頭及擰緊處理。H型排水槽高度未按照設(shè)計(jì)施工，導(dǎo)致排水槽高度不足的，也可以通過加裝與原來相同的瓷磚來增加高度，或者安裝可調(diào)節(jié)的水平三角偃板增加排水偃高度。

2.3 針對(duì)運(yùn)行原因引起濾料減少的解決措施

對(duì)于舊水廠V型濾池的人為因素引起的運(yùn)行程序問題，需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況更改相應(yīng)程序；對(duì)于氣沖洗歷時(shí)過長(zhǎng)的，要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)按照規(guī)范調(diào)整沖洗時(shí)間，同時(shí)觀察沖洗后濾層的潔凈程度進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。濾池濾頭的微生物及污泥堵塞導(dǎo)致反沖洗不均勻而使濾料流失的，建議定期用含氯量30mg/L以上的消毒劑，在濾池中浸泡24小時(shí)。同時(shí)，加強(qiáng)后期V型濾池的運(yùn)行管理，定期培訓(xùn)操作人員，提升其技術(shù)水平，及時(shí)發(fā)現(xiàn)V型濾池的運(yùn)行問題。

3 結(jié)論

舊水廠V型濾池運(yùn)行中出現(xiàn)不同程度的濾料減少問題，需要通過現(xiàn)場(chǎng)觀察濾池的運(yùn)行情況來判斷，其中既有設(shè)計(jì)和施工方面的原因，也有現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的原因。這需要通過具體情況采取相應(yīng)的解決措施?？傮w來說，濾池濾板和濾頭的問題，以及反沖洗相關(guān)因素是濾料減少的主要原因，在V型濾池運(yùn)行中需要格外注意。