v型滤池滤料气水联合冲洗阶段设计规范
发布时间：
2024-04-16
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V型滤池采用均匀级配粗砂作为滤料，纳污能力强，过滤周期长，耐水力负荷冲击，而且采用了气水联合反冲洗方式，过滤效果好，近年来在我国地表水厂的应用日益广泛。华北某县3万吨地表水厂采用传统混凝沉淀过滤消毒处理工艺，笔者负责V型滤池工艺设计，亲身体会到V型滤池结构复杂，控制仪表众多，气冲水冲管件多，因此设计时要仔细认真，认真做好与其它专业的相互配合。
1、V型滤池空间构造
V型滤池常分为两组，每组又分为若干个滤格，每格尺寸一般按照长柄滤头生产厂商模板要求取模板模数整数倍。整个滤池设置有进水总渠、出水总樂、反冲洗进水总管、反冲洗进气总管、排气管、排水渠等管渠系统，结构较为复杂。各管道一般集中布置在管廊中，方便管理。V型滤池上层分布有V型进水槽、滤料层、排水渠等，下层分布有气水分配渠、模板等，模板下有一定高度的底部空间，用以均匀布水布气及集水。
2、V型滤池工作流程
2.过滤过程
过滤时，反冲洗进水阀、反冲洗排水阀关闭，进水阀门与清水出水阀门开启，待滤水由进水总渠经主进水口与表面扫洗水进水口流人每格滤池前端溢流堰。溢流出水通过V型进水槽配水口流人滤格，在水压作用下流经滤料，通过长柄滤头流人底部空间，再集水至配水配气渠，经清水管、水封：井、溢流井溢流入出水总渠，后由滤池出水总管输送到下一道处理工艺，至此待滤水完成过滤。每：格滤池溢流井水位与滤池滤料层表面水位之差即为过滤水头损失。
2.2反冲洗过程
当预定的反冲洗周期或预定的过滤水头损失值到达时，滤池即开始反冲洗。自控系统首先关闭主进水口、清水管出水阀门、排气管阀门，同时打开排水渠阀门，待水位下降至一定高度后，启动鼓风机，打开进气阀，此时空气经滤头均匀喷出，对滤料进行高强度气冲，附着在滤料上的杂质由于滤料相互摩擦及气体剪切作用脱落下来。气冲几分钟后，随即启动反冲洗水泵，同时打开反冲洗进水阀，反冲洗水与空气经长柄滤头混合后均匀对滤料进行气水联合反冲洗，持续几分钟后，关闭鼓风机与反冲洗进气阀门，此后只进行单独的水冲洗。在反冲洗过程中滤料经气冲、气水联合冲洗及单独水冲洗，杂质在气液固三相作用下去除彻底，同时表面扫洗历经反冲洗全过程，脱落的杂质在表面扫洗水作用下扫人排水渠排走。
2.3 V型滤池工艺特点
V型滤池工艺突出特点是恒水头等速过滤。保持恒水头等速过滤的方法是利用阀门控制，使滤池过滤阻力与出水阀门阻力之和恒定，这样就维持了恒水头，使得滤料表面与进水渠水位差基本不变，由此实现等速过滤。过滤初期关小阀门，此时阀门阻力大而过滤阻力小，随着过滤的进行，滤料层截留杂质增多，过滤阻力增大，此时开大阀门，减小阀门阻力，以阀门阻力的减小来补偿滤料层水头损失的增大，从而保证过滤过程始终以恒水头工况运行。
2.4 V型滤池优缺点
V型滤池采用了均匀级配粗砂滤料，反冲击时滤料水力分级小，膨胀程度低，不易流失，同时杂质能够进入深层滤料，含污层较厚，因此廷长了滤池工作周期，反冲洗次数较少，出水水质好。但V型滤池由于反冲洗排水渠设置在滤格中间，并不是滤池表面全部为有效过滤面积，由此造成滤池面积略大。此外V型滤池要求自控系统可靠性高，任何一处自控单元失效都将对滤池运行造成较大影响。
2.5 V型滤池设计要点
2.5.1滤速
V型滤池滤速取值一般参照规范取小值。滤速过大，单位时间内过滤水量大，反冲洗较频繁，而且容易导致出水水质不佳；滤速过小，滤池面积较大，增加投资。滤速规范取值在8~12m/h之间，设计时常取8m/h左右，笔者参与的V型滤池正常滤速7.8m/h，强制滤速9.4m/h。
2.5.2滤池分格数
滤池分格数越多，单格面积越小，所需反冲洗设备规模就小，但阀门管道等配件相应增多，一次性投资增大，运行管理较复杂；滤池分格数少，单格面积大，虽节省了阀门管件等配件数量，但所需反冲洗设备功率增大，而且有可能导致反冲洗时气水分布不均。一般在设计时取4~8格为宜，对于3万吨/日地表水厂，笔者采用了6格。
2.5.3滤料层及滤头
滤料层厚度是良好过滤效果的基本保证。一般根据规范取1 200-I 500mm，在设计时要注意滤池池壁与滤料接触面要做成粗糙面，以提高过滤与反冲洗效果。滤池反冲洗效果直接取决于滤板平整度及滤头质量。目前较流行的做法是整体浇筑滤板，再在滤板已定位基座中安装滤头，这样形成的滤板容易保证表面水平，安装的滤头水平高程误差小，再辅以校正仪器，基本可保证滤头在同一水平面上。设计时一般选取专业厂商生产的长柄滤头，按不同模板规格每块模板上布置一定数量滤头。
2.5.4管渠系统
为了保证进水分配均匀，V型滤头常用可调式溢流堰，保证进入每格滤池的水量基本相等。V型滤池管道较多，反冲洗管路系统通常设计在两组滤池中间的管廊中，方便管理与维护。管渠设计除需要考虑管道高程与平面布置外，还需考虑初滤水排放。反冲洗进水、进气总管一般按规范取流速定管径，阀门常采用气动控制而不用电动。注意进气总管高程不低于整个滤池高液位，以免发生倒灌。
同时，在进水段要考虑溢流管与放空管，以便事故与检修时使用。
2.5.5反冲洗泵房
反冲洗泵房可单独设置，也可与滤池布置在一起，后者可减小管道输送的距离，节省能量。笔者参与的工程就把反冲洗水泵与鼓风机组放置在滤池边的基坑中，水泵自出水渠中吸水，整个滤池与基坑构成一个水处理车间，封闭管理。反冲洗泵房设计除要满足相应泵站设计规范外，因反冲洗水泵工作频繁，应注意滤池出水水位与水泵进水口处进水液位须满足水泵自灌要求。
总之，V型滤池构造复杂，设备较多，设计时工艺专业要做好与其它专业的配合，互提资料要仔细认真，特别是预留孔洞定位要准确，仔细核对，这样才能高质量完成V型滤池设计。
3、结论
①V型滤池宜采用整体浇筑滤板；
②滤池的分格数以4~8为宜；
③滤速常取8m/h左右；
④工艺专业要仔细认真做好与其它专业的配合，特别注意预留孔洞定位。
