浅析V型滤池新工艺的应用与施工

摘要：本文介绍了V型滤池工艺特点,总结了V型滤池的工艺设计、施工安装和生产管理工作经验。

关键词：V型滤池;气水反冲洗;表面扫洗;工艺设计;工艺尺寸

Abstract: This paper introduces the V filter process characteristics, summed up the technological design of V type filter, and construction of the installation of production management experience.

Key words: V type filter; air water backwashing; surface cleaning; process design; process dimension

中图分类号： TU71 文献标识码： A 文章编号：

V型滤池就是由法国德利满公司在20世纪70年展的一种重力式快滤池[。它采用了较粗、较厚的均匀颗粒的石英砂滤层,采用了不使滤层膨胀的气、水同时反冲洗兼有待滤水的表面扫洗,采用了气垫分布空气和专用的长柄滤头进行气、水分配等工艺。具有出水水质好、滤速高、运行周期长、反冲洗效果好、节能和便于自动化管理等特点。20世纪80年代后期,我国南京、西安、重庆等地开始引进使用。20世纪90年代以来,我国新建的大、中型给水厂差不多都采用了V型滤池这种滤水工艺。近几年来,V型滤池作为工艺处理核心单元出现在我国很多钢铁企业总排口的废水处理及回用工程中。

1、前言

V型滤池是均粒滤料和气/水反冲洗滤池的结合体，其优点是石英砂滤料粒径比较均匀、滤层厚、滤层吸附污泥能力较高；与其它滤料相比，在同样的滤速下，过滤周期长；在相同过滤周期时，滤速可以提高，水头损失增长慢。反冲洗耗水量少于普通快滤池。气/水反冲洗，应用空气擦洗滤料上的污泥，然后用水反冲洗使污泥排除。可以延长过滤周期，提高过滤水水质，降低电耗，达到较好的冲洗效果。这种全新的设计，满足了高速滤池的三个基本要求：(1)在整个过滤周期中都能获得优质的出水；(2)运行使用周期长，运行费用低，而反冲洗循环次数少；(3)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。

2、V型滤池工作原理、工艺特点

滤池是水厂过滤工艺中的重要构筑物,而滤池过滤能力的再生,是滤池稳定高效运行的关键。若采用较好的反冲洗技术,使滤池经常处于最优条件下工作,不仅可以节水、节能,还能提高水质,增大滤层的截污能力,延长工作周期,提高产水量。V型滤池过滤能力的再生,采用了先进的气、水反冲洗兼表面扫洗这一技术,因此滤池的过滤周期比单纯水冲洗滤池延长了75%左右,截污水量可提高118%,而反冲洗水的耗量比单纯水冲洗滤池减少40%以上。滤池在气冲洗时,由于用鼓风机将空气压入滤层,因而从以下几方面改善了滤池的过滤性能:①压缩空气的加入增大了滤料表面的剪力,使得通常水冲洗时不易剥落的污物在气泡急剧上升的高剪力下得以剥落,提高了反冲洗效果;②气泡在滤层中运动,可使滤料颗粒不断涡旋扩散,促进了滤层颗粒循环混合,由此得到一个级配较均匀的混合滤层,其孔隙率高于级配滤料的分级滤层,改善了过滤性能,提高了滤层的截污能力;③压缩空气的加入,气泡在颗粒滤料中爆破,使得滤料颗粒间的碰撞摩擦加剧,在水冲洗时,对滤料颗粒表面的剪切作用得以充分发挥,加强了水冲清污的效能;④气泡在滤层中的运动,减少了水冲洗时滤料颗粒间的相互接触阻力,使水冲洗强度大大降低,从而节省冲洗的能耗。综上所述,气、水反冲洗时,由于气泡的激烈湍动作用,大大加强了污物剥落能力及截污能力。在滤池实际反冲洗时,反冲时间约5 min时的滤层污物剥落高达95%以上,因此V型滤池的反冲洗效果是肯定的。此外反冲洗时,原水通过与反冲洗排水槽相对的2个V型槽底部的小孔进入滤池,扫洗滤层的表面,将滤层反冲上来的污物、杂质推向排水槽,同时扫洗了水平速度等于零的一些地方,在这些地方漂起来的砂又重新沉淀下来。滤池的表面扫洗还加快了反冲水的漂洗速度,同时也节约了冲洗水量。表面扫洗水是利用原水进行表面清扫的一个特别优点,事实上,它还起到了在一个滤池反冲洗时防止其他滤池在最大输出负荷下运行的作用。

3、合理选用设计参数

3.1主要设计参数的采用

滤料：石英海砂,最好选择海水冲刷强度比较大的海边砂场的石英砂。粒径0.90-1.20 mm;不均匀系数K80=1.2-1.4;滤层厚度1.2-1.5 m。

滤速：7-15 m/h。滤层上水深在过滤工况时一般为1.2-1.3 m。

反冲洗强度:压缩空气15-16 L/(s·m2);水反冲4-6L/(s·m2);水表面扫洗1.5-1.8 L/(s·m2)。

滤头：采用QS型长柄滤头,滤头长24-40 cm;滤帽上有缝隙36-40条;滤柄上部有 2 mm进气孔,下部有约100mm2条缝;材质为ABS工程塑料。滤头均匀分布在滤板上,每m2布置40-50个[2]。

滤板为钢筋砼预制件。滤板制成矩形或正方形,但边长最好不要超过1.2 m。滤梁的宽度为10 cm,高度和长度根据实际情况决定。

3.2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(当单池内的分格布置采用双格对称形式时,宽度不包括中央气水分配室,中央气水分配室宽度一般为0.7-0.9 m)。滤池中央气水分配室将滤池宽度分成两半,每半的宽度都不宜超过4 m。

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。把滤板下面清水区的高度一般设计为0.85-0.95 m。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。每座滤池的进水孔一般有2个,即主进水孔及扫洗进水孔。待滤水通过进水总渠,经主进水孔和扫洗进水孔后,再通过过水堰板进入每座滤池的进水槽,然后通过V型槽流入各个滤池。在设计时,把主进水孔(用W1表示)的启闭采用手电两用闸板阀来控制,这个闸板阀一般情况下是常开的(只有在滤池维修时才关上)。扫洗进水孔(用W2表示)的启闭采用手用闸板阀来控制。滤池反冲洗时,表面扫洗水由扫洗进水孔经溢流堰进入。把两边的进水方孔(分别用W1和W2表示),设计成2个大小相等的方孔,滤池反冲洗时,此主进水孔被电动闸门关闭。进水孔流速一般控制在0.40-0.5 m/s。此处需要强调的是:V型槽在滤池过滤时,一定是处于淹没状态的,只有这样,滤池的的布水才能均匀,过滤效果也是最好的。表面扫洗是通过由V型槽底部布水孔喷出的射流水来实现的。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0.8-1.2 cm为最佳。笔者曾经参观过某企业的一个回用水处理厂,其V型滤池的小孔中心标高高于反冲洗水位,滤池反冲洗时,表面扫洗就没有达到预计的效果。