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1、将虹吸滤池改为气水反冲滤池的工程实践储岳胜 袁东日单位：胜利油田供水公司 玉环净化集团有限公司通讯地址：山东省东营市胜利油田供水公司计划科邮编：257097电话（传真）：（0546）8783974手机：13345066719邮箱：CHUYSSLOF.COM提要 为提高供水水质，节约反冲洗用水量，降低工程投资，结合胜利油田供水公司辛安水厂工程实例，介绍了将虹吸滤池改造为气水反冲洗 V 型滤池的设计特点及运行情况 ，运行表明，该工艺改造技术可靠、运行稳定、操作维护简单、工程投资小，能切实提高供水水质。关键词 虹吸滤池 气水反冲洗 V 型滤池 水质1、概况虹吸滤池具有无需大型阀门及相应的启闭控制设备
2、，利用滤池本身的出水量、水头进行冲洗、正水头等速过滤、造价低及操作管理方便等优点。因而在中小型水厂中得到了广泛的应用，我国自上世纪六十年代以来，已建成了一百多座。但虹吸滤池池深较大，不能排除初滤水，冲洗耗水量大，冲洗强度随滤池出水量的降低而降低，因冲洗条件限制，往往使用不长时间就会出现滤层含泥量增加、过滤周期缩短、冲洗时间延长、产水量下降等现象，出水水质较差。胜利油田供水公司辛安水厂共有三座虹吸滤池，单座滤池设计水处理规模 5 万 m3/日，每座滤池分为 12 格，单格面积：5.8m4.75m=27.5m2 ；原设计滤速为 7m/h ；反冲洗强度为 15L/m2.s ；滤床底部采用小阻力穿孔板
3、加设 20 目和 40 目尼龙网各一层，穿孔板上布有10 喇叭形小孔，开孔率为 1.28%；承托层厚 250mm，采用粒径 216mm 的多层级配砾石； 滤料层使用粒径 0.81.2mm 的石英砂，厚 700mm。在使用中存在反冲洗布水不均、反冲洗效果差、出水水质差等问题，难以适应原水水质恶化、供水量变化系数大、水质要求越来越高等要求。辛安水厂首先对一座 5 万 m3/日的虹吸滤池进行了技术改造。以 V 型滤池的相关技术为基础实现均质滤料深床过滤、气水联合反冲洗以及 PLC 自动控制，滤速提升到 10m/h，较好地解决了以上虹吸滤池存在的问题。改造尽量利用原有主体构筑物，将每两格滤池合并为一格
4、滤池（原 12 格滤池合并为 6格滤池） ，中间隔墙在上部浑水区和下部清水区分别进行开孔连通，隔墙两旁设置双层渠道，下层为滤后出水、反冲洗进气进水总渠，上层为反冲洗排水渠，单池过滤面积改为5.8m4.0m2=46.4m2。虹吸滤池反冲洗排水堰口矮墙予以加高封闭，使原排水渠上层成为 管廊，安放排水管件与控制阀门等，下层排水渠继续利用，采用阀门代替原进水和反冲洗排水虹吸控制。重新安装清水出水和反冲洗配水、配气等管线及控制阀门。新建反冲洗泵房及风机房一座，安装新增的反冲洗水泵和鼓风机等设备。控制阀门采用气动阀门，安装 PLC 等自控设备，实现无人操作全自动监测与控制。2、改造后的构造和工作原理改造后
5、的滤池构造见图 1。过滤时的工作情况：浑水通过原进水廊道，经进水管 1 流入型槽 5 后，均匀地分布在滤料层 6 上，通过滤料层 6、承托层 7、滤头滤板 8 进入底部配水空间 9，滤后水从底部配水空间 9 经配水孔 12 进入滤后出水总渠 13，通过清水管汇入DN630 清水汇管，最后流入清水池。3-43改造后单格滤池平面图4DN630清水管 DN500水冲管ADN300气冲管DN150放空管B BAA剖面图614156BB剖面图2A5131591283-471011图1 改造后的单格滤池结构 1 进水管 2 排水管 3 清水管 4 反冲水管 5 V型槽 6 滤料层 7 承托层 8 滤板滤头
6、 9 清水区 10反冲气管 11放气管 12配水孔 13配气孔 14滤后 出水及反冲洗进气进水总渠 15反冲洗排水渠 DN250进水阀 DN450排水阀 DN350清水调节阀 DN450反冲阀 DN80 放空阀 DN300气冲阀 DN40放气阀反冲洗时的工作情况：反冲洗时，首先关闭进水阀，待滤池水位降到规定值（一般为排水堰顶）关闭清水调节阀，打开排水阀和气冲阀，开启鼓风机两台，进行气冲洗，同时打开进水阀（保持合理水量的开启度）进行扫洗；待气冲洗时间到（一般气洗 3min） ，开启一台冲洗水泵，打开水冲阀进行气水联合冲洗；待气水联合冲洗时间到（一般为4min） ，停止鼓风机两台，关闭气冲阀，打开
7、放气阀进行余气释放，开启第二台冲洗水泵进行单独清水漂洗；待单独清水漂洗时间到（一般为 5min） ，关闭放气阀、排水阀和水冲阀，停止两台冲洗泵，打开进水阀和清水调节阀，冲洗结束，过滤重新开始。3、技术改造要点及其分析（1）改用滤头滤板及单层均质石英砂滤料层。清除原滤料，拆除原排水槽、滤板、滤梁。将原池内池底加高 500mm，在滤池内沿原来滤梁方向做 5 道高 1200mm，宽 120mm 的滤梁（靠池壁的两道宽 60mm） ，滤梁顶面达到水平，并保证预埋锚固滤板用的不锈钢件定位准确，滤梁内配筋与池底筋接牢，池中间的每条滤梁顶面预留均匀分布 140mm5mm 配气平衡孔 4 个，确保反冲洗配气的
8、均匀性，滤梁下部开 800mm800mm 孔 2 个，使配水室贯通，确保反冲洗配水的均匀性。在每格滤池内安装 940mm993mm100mm 的滤板 48 块，找平后用不锈钢压板固定，滤板间嵌缝采用防渗专用胶拌水泥砂浆（不用水）填实、衬平。每块滤板上安装 49 只滤头，每格滤池安装 2352只，单个滤帽缝隙总面积为 2.8cm2，滤板开孔率为 1.46%。仅铺设粒径为 28mm 砾石承托层，厚 100mm。滤料层采用粒径 0.851.10mm 的均质石英砂滤料，厚 1200mm。（2）改变浑水进水方式。取消原虹吸滤池的进水虹吸管，改用管道阀门控制进水。在滤池两侧设置两条进水 V 型槽，对应 V
9、 型槽在原有进水廊道及新加高池壁开孔安装 DN250 钢管进水，进水管接入 V 型槽内，采用气动调节蝶阀控制进水量和扫洗水量。进水管在进水廊道上的取水管口标高要合适，中心位置偏差不得超过 5mm，以免影响各滤池的进水量平衡。进水 V 型槽采用不锈钢制做，与原有池壁成 450角安装，采用膨胀螺栓固定。（3）V 型槽表面扫洗配水孔口标高的确定。按滤池气水冲洗设计规程（CECS50:1993）中规定，低于排水槽顶面的垂直距离一般可为 150mm。不锈钢 V 型槽表面扫洗配水开孔采用 DN25 间距 116mm 水平布置。但在扫洗时发现孔口淹没水深较大，且成 450角向下出流，造成横向扫洗力度不足而使
10、冲洗过程中产生的浑浊液及泡沫粘附在池壁上，反冲洗后初始进水通过孔口将砂面冲出一条沟槽，影响冲洗效果和过滤效果。为此，进行改造，可将配水孔标高抬高至排水槽顶以上 30mm，并将孔口加水平短管调整为水平出流，以加强冲洗水的横向流动，及时排除悬浮固体。（4）改变滤后出水方式。拆除原汇水渠间的隔墙及平板阀，盲板封堵原滤池出水孔口，原出水汇水渠改为管廊。在隔墙两边新建清水汇水渠（兼作反冲洗配水配气总渠） ，渠顶与滤板标高一致，中间隔墙开设 800mm800mm 孔联通，在渠底部两边分别设通向滤池清水区的汇水支孔（兼作反冲洗配水孔） ，采用 DN100 管预埋，每边均匀分布 30 个。对应汇水渠底部安装
11、DN450 出水管（反冲洗时兼作配水管） ，通过阀门调节出水量，控制滤池水位和滤速。滤后水通过清水管、清水汇管流入清水池。（5）改变冲洗方式，采用气水反冲洗。在新建反冲洗配水配气总渠（即清水汇水渠） ，在顶部两边分别设通向滤池清水区的配气支孔，采用 DN25 管预埋，每边均匀分布 48 个，对应渠顶部安装 DN250 配气管，通过阀门控制进气。反冲洗过程：首先单独气洗，然后气、水混合冲洗，最后单独水洗。各反冲洗方式的历时根据现场试验而定，初步设定各为 4min。为了加强冲洗效果，缓冲对其它滤池的负荷变化冲击，可在整个反冲洗过程中一直维持部分滤前水进水进行表面扫洗。各反冲洗方式的强度如下：a、
12、单独气洗：15L/m2.s b、 气、水混合冲洗：气 15L/m2.s ； 水 46L/m2.sc、 单独水洗：68L/m2.s d、 表面扫洗：12L/m2.s（6）滤池反冲洗排水。撤除原排水虹吸管，在隔墙两边清水汇水渠上面新建反冲洗排水汇水渠，中间隔墙开设 800mm800mm 孔联通，对应排水汇水渠安装 DN450 排水管，接入原排水渠下的排水总渠，用阀门控制排水。排水汇水渠堰顶标高在不影响配水均匀性的情况下适当降低，减少滤料层上的水层深度，可适当缩短漂清时间，减少冲洗水的耗水量。此次改造中排水渠堰顶距离砂面 500mm。（7）新建反冲洗泵房及风机房一座。安装 KRTK200-280 电
13、潜泵 3 台（两用一备） ，SSR-150 型罗茨鼓风机 3 台（两用一备） ，分别给滤池反冲洗提供压力水和压缩空气；安装JX5FF 型空气压缩机 2 台（一用一备） ，给气动阀门提供压缩空气。（8）采用工业控制计算机、可编程序控制器（PLC） 、仪表及控制按钮等组成一套控制系统，对滤池进水、水位、过滤运行和气水反冲洗的全过程进行自动控制。进水阀和清水调节阀采用气动调节蝶阀，排水阀、气冲阀和水冲阀采用气动开关蝶阀，放气阀采用气动挤压蝶阀。电潜泵和鼓风机采用 A-B 软启动装置。水位、水阻采用压阻式在线检测。控制界面及软件使用工控组态王开发。滤池反冲洗采用水阻、水位、工作周期三个条件进行判断，实
14、现了全自动、中控室点动、现场一步化、现场全手动共四级操作。4、运行情况胜利油田辛安水厂水源取自黄河最下游，污染较为严重，水质较难处理。本次改造工程于 2002 年 5 月 30 日投入运行，改造后的滤池与未改造的虹吸滤池对比表明：改造后的滤池达到无人操作，运行稳定，工作周期比虹吸滤池大大延长，滤后水的浑浊度低于 1NTU，出水水质明显优于虹吸滤池，虹吸滤池的出水浑浊度处于 2 NTU 以上。5、结束语辛安水厂的滤池改造，达到了预期的目标，经与该公司新建的纯化水厂 V 型滤池相比，取得相同的出水水质效果，但改造比建造一座同等规模新滤池节省一半的投资，经济效益明显。随后该公司于 2003 年和 2004 年采用相同工艺，对胜利油田河口水厂、孤东水厂各 5 万m3/日的工艺进行了改造。 虹吸滤池具有池深较大，相对改造空间较大的特点，还可进行采用翻板滤池等技术改造的研究，并可尝试使用生物陶粒和石英砂或活性碳和石英砂双层滤料。目前，胜利油田河口水厂正在进行一座 5 万 m3/日的虹吸滤池采用翻板滤池技术的改造，预计 2006 年 7 月份投产。参考文献1、许保玖 给水处理理论 中国建筑工业出版社 2000 年 10 月
