浅析变孔隙滤池的特点、设计及安装

摘 要 变孔隙滤池采用两种粒径明显不同的滤料，按照一定比例掺混填装成滤床，介质之间形成大小不均匀的孔隙，带有杂质的水经这些孔隙时，细小悬浮颗粒就会迁移到下层滤床，使整个滤床的滤料基本都参与过滤，增加杂质穿透深度，提高滤料的纳污能力。具有滤速较高、纳污容量高、阻力损失小、抗冲击能力强、反洗周期长等特点。目前变孔隙滤池多应用在热电厂凝聚澄清池后。文章对变孔隙滤池的工作原理、特点、设计及安装运行等多个角度，进行了介绍。

关键词 变孔隙滤池；热电厂；滤料气水反洗冲

中图分类号 TM6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）161-0179-01

热电厂循环冷却水补充水的水源多采用城市中水，前端预处理系统一般处理工艺为机械搅拌澄清池+变孔隙滤池，变孔隙滤池作为最后一道屏障，其作用非常重要，主要是进一步去除机械澄清遗漏的细小悬浮颗粒，降低后续反渗透处理系统的负荷，延长膜的使用寿命。

1 变孔隙滤池的过滤原理

水中悬浮颗及粒经过具有孔隙的介质或滤网被截留分离出来的过程称为过滤。变孔隙滤池过滤的过程主要去除的是水中的细小悬浮物、胶体物质、有机物等对循环水运行不利的成分，使得经过过滤后的出水水质满足设计的需要。变孔隙滤池正流深床滤池，依据“同向絮凝”理论。它采用粗、细两种粒度差别很大的两种砂滤料按照一定的体积比例混掺在一起填充成床。为了保证两种滤料的混掺度，在投运前，采用气水联合反冲洗，使粗细两种滤料充分混合，使得细砂在整个滤床中均匀分布，粗砂之间的孔隙经细砂的切割形成不规则的小孔隙，这样的孔隙在整个滤床中向各个维度延伸，这样形成的孔隙就是变孔隙，杂质经过这样的孔隙时，不会仅在滤料上层停留，而是随水流至滤料的更深层，可大大提高滤池的纳污能力，延长滤料的反洗周期。

2 结构特点

滤池池体采用钢筋砼结构，其整体结构组成与其他滤池类似，也是由滤料、承托层、“丰”字管配水、“丰”字管+小滤头配气、进水配水装置堰、阀门等组成。

跟其他滤池不同之处在于，变孔隙滤池采用粗、细两种滤料混掺填装。两种滤料的比例有着严格的要求，粗滤料采用粒度为2mm～3mm的粗稀土瓷砂，细滤料采用粒度为0.5mm～1mm的细稀土瓷砂，两种滤料按照体积为30：1的比例，混掺在一起填充成约不低于1.5m高的滤床。细滤料均匀的分布在粗滤料形成的孔隙中，降低了粗滤料的孔隙度，大大提高了过滤效果。滤层的高度以粗滤料计。承托层采用大阻力配水系统，即从滤料底向池子底以此分别为：粒径为2mm～4mm，厚度100mm；4mm～8mm，厚度100mm；8mm～16mm，厚度100mm；16mm～32mm，厚度应高出“丰”字管配水孔眼100mm。

每个变孔隙滤池均在滤池的一侧设置进水配水堰，进水堰可以做成可调性，也可以做成固定性，形状为V型槽，不仅可以保证进水量均匀分配，还可以缓冲反洗后重新过滤室的滤速变化。

滤池阀门共设置进水、出水、反洗进水、反洗进气、反洗排水5个功能的自动阀门。滤池出水自动阀门采用可调节型，目的是为保证滤池恒水头过滤，阀门的开启动随着滤料的阻力慢慢加大开启度，以保证运行水位的稳定。

3 设计参数

以某热电再生水回用工程为例，其中过滤工艺采用了在电厂中普遍应用的过滤工艺―气水反冲洗变孔隙滤池，于2014年设计完成，2015年建设并安装完毕，同年底正式调试且出水效果良好。

池体采用钢筋混凝土结构，室内布置。设计规模为净总产水量300m3/h，共设置3格变孔隙滤池，其中2格运行，1格备用，每格均可单独运行。单格出力150m3/h，最大出力210m3/h，单池最大设计空床滤速为13.3m/h。单格过滤面积为4.2m×3.75m。运行周期为36h～48h，水反洗强度12～16L/m2・s，气反洗强度13～17L/m2・s。

共设置2台反洗水泵，1用1备，卧式离心式，变频控制，单台水泵的工艺参数为：Q=907.2m3/h，H=16m（标准水柱）。根据厂家样本，流量选用910m3/h。

共设置2台反洗风机，1用1备，罗茨风机，单台风机的工艺参数为：Q=14.18m3/min，P=0.05MPa.根据厂家样本，流量选用14.2m3/min。

进、出水管流速为0.8m/s～1.0m/s，反洗进水管流速为2.0m/s～2.5m/s，反洗进气管流速为10m/ s～15m/s，反洗排水管流速为1.0m/s～1.5m/s，根据以上算的各自管径。

变孔隙滤池“丰”字管配水流速为1.0m/s，～1.5m/ s，其他与普通快滤池相同，采用支母管形式，母管DN500，支管DN80，支管斜下45°交错开直径为10mm的孔。为保证配水的均匀性及方便安装，支管净距为300mm，配水孔间距80mm，支管布置的数量及管上的开孔数量，按照大阻力配水的计算方法设计，开孔面积占过滤总面积的0.28%左右。安装支管时，要严格保证水平，这样才能达到均匀配水的目的。

“丰”字管+小滤头配气装置由DN150母管、DN80下支管、DN40支管和小滤头及支架等组成。为避免扰动承托层，滤池布气管布置在承托层之上。滤头多采用小型滤头，布置数量约32只/m2，孔隙宽度

变孔隙滤池的反洗水泵采用变频控制。反洗前，先采用大流量反洗水泵进行冲洗，再接着进行气水联合洗，最后采用小流量反洗。在大流量冲洗过程中，不同级配的滤料会被水力部分筛分，细砂因质轻大分部被分离到滤床的上层，采用气水联合洗，不仅使粗细滤料重新混合均匀，形成变孔隙；又可擦洗滤料以剥落粘附在上面的悬浮物，使滤料得到充分洁净。

4 注意事项

1）为了配水配气的效果，应严格保证配水、配气装置安装的水平性。承托层装填滤料安装前，必须进水进行布气试验，以检验布气均匀性。配水装置安装完毕后，进行装填承托层，做好一定的防护措施，避免与装置直接碰撞，造成砸伤、砸裂等问题。配气装置安装时，要注意承托层高度不得超过母管的高度。

2）设置进出水堰室的目的是均匀分配水量，当一组滤池反洗时，进水堰室可有效缓冲了正在运行滤池的滤速变化。

5 调试结果

序号单格进水水量（m3/h）实际滤速进水浊度度（NTU）实际出水浊度度（NTU）要求出水浊度（NTU）过滤周期：

1 100 6.35 7 0.7 3 45

2 150 9.5 7 1 3 40

3 210 13.3 7 1.2 3 38

4 300 19 7 1.6 3 36

6 结论

本项目设计相对保守，孔隙滤池的最大水空床流速为13.3m/h，正常空床滤速为9.5m/h。按照调试结果看，设计滤速在19m/h也是没有问题的，依然有非常好的过滤效果和较长的过滤周期。