给水系统中V型滤池的过滤机理与工艺设计(2)

4.1.2滤池结构尺寸及标高确定

根据流体的流动特性，为了保证反冲洗时滤池平面气、水分配的均匀，滤池平面尺寸的长宽比稍大一些为好。一般为：长:宽=4：1～3.5:1（宽度不包括中央气水分配槽，中央气水分配槽宽度一般为0.7～0.9米）V型滤池池体单室标准工艺尺寸,如表1。

表1 V型滤池池体单室标准工艺尺寸

为了确保反冲洗时滤板下面任何一点的压力均等，并使滤板下压入的空气可以尽快形成一个气垫层，滤板与池底之间应有一个高度适当的空间。我们把滤板下面清水库的高度一般设计为0.85～0.95米。这个高度足以使空气通过滤头的孔和缝得到充分的混合并均匀分布在整个滤池面积之上，从而保证了滤池的正常滤水工作和滤池的再生效果。

表面扫洗是通过由V型槽底部小孔喷出的射流来实现的。根据射流的性质，要使表面扫洗效果最佳，此射流最好为半淹没射流。因此，V型槽底部小孔中心标高的确定就显得非常关键。根据我们的经验，小孔中心标高比反冲洗水位低0.8～1.2cm为最佳。我们曾经参观过由法国德利满公司设计的一间水厂，他们设计的小孔中心标高比反冲洗水位低了1.3cm。滤池反冲洗时，表面扫洗效果不及我们设计的滤池。

4. 2 工艺设计注意要点

V型滤池工艺设计中应注意以下几个要点:

(1)根据V型滤池的工艺特点,充分发挥V型滤池的优越性,必须严格采用V型滤池的主要工艺参数进行设计,同时在设计时应注意区分滤池的工艺尺寸和建筑结构尺寸。

(2)合理设计滤池进水总渠的流速和过流面积,确保各个滤池配水均匀。 (3)合理设计滤池超负荷水量。V型滤池的最佳运行负荷为设计水量的80% - 100% ,最大的运行负荷不宜超过设计水量的110% ,因此应严格设计滤池溢流堰标高。 (4)滤池的出水堰不可取消,且每口滤池必须设一台滤池出水调节阀。国内的一些设计院认为:通过出水调节阀控制恒液位,出水堰可以取消;或多口滤池共用一台滤池出水调节阀,这是不正确的。第一,滤池的出水堰是确保滤池恒液位、恒滤速过滤;第二,取消出水堰调节阀后为自由水头,调节阀的调节精度无法保证,也就无法确保滤池恒液位、恒滤速过滤。第三,多口滤池共用一台滤池出水调节阀将无法精确调节并确保滤池恒水位,调节其中一口池时将会影响其它滤池的恒液位。

(5)国内有些设计院为了节省土建造价,取消2 缩小反冲洗水池,这是不合理。由于V型滤池对反冲洗强度有精确的要求,V型滤池设计时要求反冲洗水池的贮水

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量应满足冲洗两口以上滤池的水量,且在反冲洗水池的出水处设一定标高的出水堰,保证反冲洗水池中的水位恒定,这样也就保证了反冲洗强度的恒定。 (6)V型滤池滤料面至排水堰顶的高度为h = 0. 50m,V型槽扫洗孔高度( h1)指设计滤料面至V型槽扫洗孔中心的高度为h1 = 0. 35m,这样确保V型槽扫洗孔为淹没出流而且将表面污物推向排水槽。

(7)反冲洗进水管入池内可适当扩大有利于配水均匀,但管内底应与池底标高一致,管顶低于气垫层。 4. 3 设备和材料的选择 4. 3. 1 阀门的选型

滤池运行都是通过阀门来控制的,因此阀门的选型至关重要,在滤池阀门的设计和选型时应注意以下几个方面:

(1)滤池阀门建议都采用国际知名品牌的进口阀门,但为了节省造价,除了滤池出水调节阀,其他阀门可以采用国内知名品牌阀门或在国内组装的进口阀门。 (2)滤池出水调节阀建议采用气动调节阀,不宜采用电动阀,因为电动阀不宜频繁动作且阀位难以控制。

(3)滤池排水阀建议采用气动蝶阀,不宜采用长杆闸板阀。由于长杆闸板阀不易于安装,而且随着时间的推移土建变形,造成长杆闸板阀运行困难。 (4)阀门的气动装置(气缸)应合理配置。 4. 3. 2 机械设备的配置

滤池主要机械设备有:反冲洗水泵、鼓风机、空气压缩机等,这些设备完全可以选用国产设备,在定货时一定要注明所定设备的技术参数,到货后再根据铭牌参数校核反冲洗强度。

4. 3. 3 自动控制系统的配置

自动控制系统的元器件建议采用进口的产品,液位计和阻塞计建议选用差压式,不宜采用超声波液位计。 4.4 V型滤池生产管理

4.4.1 建立V型滤池运行维修档案制度 详细记载和保管的图档资料有:

(1) V型滤池土建安装施工竣工验收资料;

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(2)所有设备性能检测和测试资料; (3)每组滤池滤料筛分曲线; (4) V型滤池操作维修手册; 4.4.2 确定V型滤池优化运行方案

V型滤池的优化运行是指:在滤池出水水质符合标准的前提下,尽可能降低滤池运行成本,且便于安全生产管理。因此滤池的优化运行是一项系统工程,在确定优化运行方案时必须综合考虑以下几个方面:

(1)根据水厂整个工艺流程生产状况以及国家或本水司的水质标准合理确定待滤水和滤后水水质标准;

(2)合理设定 V 型滤池反冲洗控制参数过滤时间和堵塞值。过滤时间是 V 型滤池在常态下便于生产管理的主要控制参数 ,堵塞值是非常态下的应急控制参数 ,因此过滤时间设定应综合考虑滤后水水质、堵塞值以及滤料再生等因素。 (3)合理设定 V型滤池反冲洗步骤。滤池反冲洗时 ,先关闭进水气动闸板阀 ,滤池继续过滤并将水位降至砂面以上5cm ,然后打开反冲洗排水阀和进水闸板阀,开始反冲洗,这样的反冲洗步骤避免了砂面以上待滤水在反冲洗时被排放,降低运行成本。

4.4.3 确定V型滤池运行日常巡检、定期维护保养、大修检查事项,并建立档案制度

(1)V型滤池日常巡检事项有: 24小时在线监测滤后水浊度、水头损失、过滤时间、滤池运行状态; 每 2小时检查和记录一次滤池过滤、反冲洗设备以及控制柜的运行状况。

(2)V型滤池定期维护保养有:

1)每周定期检查压缩空气的压力和清理过滤器; 2)定期更换鼓风机、空压机的润滑油;

3)每半年校核液位计、堵塞计、调节阀角度转换器的信号输出值; 4)每年检测一次 V型滤池自控系统。

5)每年对滤池进行一次技术测定 ,内容包括:滤速、滤料筛分曲线、滤料厚度、滤料含泥率、反冲洗强度、反冲洗时间、反冲洗前后滤后水浊度等; 6)每年检测一次滤池配水均匀性;

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7)每年定期检查 V型滤池混凝土构筑物。 (3)V型滤池大修检查事项有: (1)滤头更换; (2)滤料补充; (3)滤料置换;

(4)机械设备大修理检查。

4.4.4生产运行的自动控制

对V型滤池过滤和再生的自动控制是滤池正常生产运行的保障。采用了可编程序控制器和工业电脑（PLC+IPC）组成的实时多任务集散型控制系统，对滤池的过滤和反冲洗实行控制。[22] (1)过滤控制

我们在滤池的相应部位安装了水位传感仪、水头损失传感器。滤池的过滤就是通过它们测出滤池的水位和水头损失，将水位值及滤后水阀门的开启度送入每一个PLC柜中安装的一块专用模块，调整模块就可以调整阀门的开启度，使滤池达到进出水平衡，从而实现恒水位、恒滤速的自动过滤。 (2)反冲洗控制

一组滤池的反冲洗由一台公用的PLC来控制。当过滤达到过滤周期或滤池压差（水头）设定值时，滤池提出反冲洗请求，PLC根据滤池的优先秩序，组成一个请求反冲洗队列。一旦响应某格滤池的请求，PLC实施反冲洗的整个过程，在一组滤板中，不允许两个滤池同时进行反冲洗，当一只滤池正在反冲洗时，其它滤池请求反冲洗的信号则存入公用的PLC中，然后再按存储秩序，对滤池依次进行反冲洗。

当滤池反冲洗时，公用PLC的控制过程是：①关闭待滤水进水阀，当滤池水位下降到洗砂排水槽顶时，关闭滤后水控制阀，打开反冲洗排水阀；②启动鼓风机，5秒钟后，打开滤池反冲洗气阀，对滤池进行1分钟气预冲；③打开反冲洗水阀，启动反冲洗水泵，进行7分钟的气水同时反冲洗；④关闭反冲洗气阀，5 秒钟后，停鼓风机，打开空气隔膜阀排气，进行5分钟清水反冲漂洗后，停反冲水泵。5秒钟后，关闭水反冲洗阀，然后关闭反冲洗排水阀，打开待滤水进水阀，滤池恢复过滤。整个反冲洗过程历时约25分钟。

另外，PLC还能控制滤池的开启个数，它根据滤池进水流量确定滤池的开启个数，按先停先开，先开先停的原则确定某格滤池的开、停。 5.结语

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综上所述，V型滤池的先进之处，就在于采用了均质滤料和先进的气、水反冲洗兼表面扫洗相结合技术。其主要特点是：采用粒径相对较粗的石英砂均质滤料及较厚滤层的截污、纳污能力，并延长滤池工作周期；气水反冲洗加表面扫洗，滤层不膨胀或微膨胀；其配水系统为长柄滤头配水系统；运行实现“公用冲洗PLC+各滤池PLC”的自动控制模式。

这种全新的设计，满足了高速滤池的三个基本要求[23']：即在整个过滤周期中都能获得优质的出水；运行使用周期长，运行费用低，而反冲洗循环次数少；反冲洗可采用三种流体：压缩空气，滤后水和原水。因此可用较小的水头损失和同样的电耗获得较高的效率。

这一技术除在新建净水厂应用外，我们还可以把这一技术推广到旧厂改造中去，依靠科学进步，采用新的科学技术，进行技术改造，充分发挥其最大的潜力，可在短时间内使产水量大幅增长，是实现供水行业“提高供水水质，提高供水安全可靠性，降低药耗、降低能耗、降低漏耗。”较好途径。

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