应用V型滤池先进技术取代落后过滤工艺成效可观

【摘 要】本文介绍了自上个世纪和本世纪初以来一些供水企业在水厂扩建工程中引进法国得利满（Degremont）公司净化设备V型滤池先进净水技术，并从其构造、工作原理及工作特点进行剖析，归纳总结出该设备高效节能的效果，证明了践行科学发展观，采用先进技术是建设节能环保型水务的关键。

【关键词】V型滤池;构造;原理;工作特点;节能降耗

The remarkable effect in using V-filter advanced technology to replace the old filter process

Jiang Jing1 Wei Wenzhang2

【Abstract】This article introduced, since the end of the twentieth century and the beginning of this century, a number of water supply enterprises had imported advanced water purification technology of V-filter form French Degremont Company in the water extension projects. They analyzed V-filter’s structure, the principle of working and the operating features, summarized this equipment’s highly effective energy conservation effect. And this proved that the commuting of scientific development concept and using advanced technology are the key to build energy conservation and environmental protection water supply.

【Key words】V-filter; Structure; Principle; Operating feature; Energy conservation and consume falling

随着国民经济飞速发展和构建和谐社会的需要，近年来国家对自来水的质量要求越来越高，比如2007年7月1日实施的GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》比旧标准GB5749-85《生活饮用水卫生标准》的检测项目多72项（新标准107项，旧标准35项），并且新标准的要求更为严格。就浑浊渡这项指标来说，新标准要求小于1~3NTU，旧标准要求小于3~5mg/l（相当于提高6~10NTU），即新标准对自来水浑浊度的要求应好于旧标准的6~10倍。按照最新水质标准的要求，净水工艺中上个世纪九十年代以前的絮凝、沉淀、过滤等旧的传统工艺构筑物是难以达标的，以过滤工艺为例，近年来随着一些发达国家高效滤池的相继出现，启发人们，要想使自来水满足最新水质标准要求，必须从国外引进新的净水技术，一些城市如大庆、吉林、绵阳从法国得利满公司引进了恒水位等速过滤V型滤池等先进工艺技术，取代了效果差、耗能高、落后产能的普通快滤池，收到了水质好、节能减排、节省人力的好效果，开辟了水质全面达标的新路子。在此，仅就高效、节能的V型滤池浅析于下：

1. V型滤池的构造

一个设计能力为10万m3/d的水厂一般设8座滤池，单池尺寸为12m×7m×4.05m,池体为钢筋混凝结构，按功能由以下6部分组成：

进水及布水系统。由进水总渠、控制闸阀、溢流堰、过水堰板及V型槽组成。

过滤系统。由粒径0.9～1.3mm,k80=1.5,厚115m 均粒石英砂滤料层和粒径2～4mm,厚50～100mm粗石英砂承托层组成。

反冲洗系统。由鼓风机、潜水泵、配气配水渠、滤板、滤头组成。

排水系统。由池中排水渠和管廊的排水干渠组成。

计量系统。在滤后总干管上安装1台TDS型超声波流量计。

自控系统。采用SCADA集散型控制系统，可实现中心控制室、现场监控子站和现场手动操作的分级控制。

2. V型滤池的工作原理

在过滤工序之前的前置构筑物中，水中漂浮物、水草、藻类、悬浮物等已大部分被除掉，过滤的作用就是将前置工序中未除掉的微小悬浮颗粒、无机物和一部分水微生物进一步除去再经消毒后，水便达到饮用标准。V型滤池的运行包括过滤工况和反冲洗工况两个过程（见图1）

过滤工况。关排水闸阀、反冲洗阀和气阀，开进水阀和滤水阀，此时沉后水便经进水及布水系统均匀地进入滤池中，自上而下经由滤料层、承托层、滤头过滤，使水进一步由浊变清，再通过滤板进入清水渠。其工作原理可以概括为滤料层的三个作用：机械筛隔作用、砂粒表面生成滤膜其间的接触凝聚作用、砂粒缝隙间的沉淀作用。

反冲洗工况。滤池工作一定时间，随着滤料层拦截污物的增多而使阻力增加，滤速降低，直至滤后水变差，即应停止运行，进行反冲洗。冲洗时关进水阀和滤水阀。开进气阀与潜水泵进水阀，而后先开2台鼓风机以15.8L/m2s的反冲洗强度气洗3分钟；接着开一台鼓风机和一台潜水泵以7.9L/m2s的气洗强度和2.2L/m2s的水洗强度混合洗3分钟；最后开2台潜水泵，以4.3 L/m2s的冲洗强度冲洗4分钟，同时V型槽照常进水，以1.2L/m2s的强度进行表面扫洗。冲洗一座滤池共历时10分钟。

注：V型滤池反冲洗的表面扫洗强度1.2L/m2s的数值是按前苏联水利专家м・д・чермоусов的明渠水力学《ГИДРАВЛИКА》一书180页的堰流计算公式Q=mB12gH03/2 算得。

式中：m=0.32+0.01×3-p0H00.46+0.75p0H0流量系数

B――堰宽，为4.3米，

H0――堰上水头，为0.065米，

P0――堰高，为0.465米

B、H0、P0均为吉林市三水厂的实测值。

3. V型滤池的工作特点及高效节能效果

V型滤池与普通快滤池主要经济技术参数对比列于表1

编号内容名称滤池池型

普快V型V型滤池比普通快滤池节约 (%)备注

a反冲洗用水量(在V型滤池48h周期内）18.72m3/m22.748m3/m285普通快滤池工作周期为16小时

b反冲洗电耗(在48h周期内）1.2kWh/m20.15kWh/m287.5普通快滤池工作周期为16小时

c排污量（排水量）18.72m3/m22.748m3/m285普通快滤池工作周期为16小时

d混凝剂（药）单耗kg/km31126641药剂为PAC

e值班人数8275V型滤池自动控制普通快滤池人工操作

f滤后水平均浑浊度1.1NTU0.3NTU67提高

（1）表1中各项数据计算依据说明

a. V型滤池工作周期为48小时，根据反冲洗时气水混洗、水洗和表面扫洗强度与历时（分钟）计算得单位面积的反冲洗用水量为：

2.2L/m2s60s×3+4.3L/m2s×60s×4+1.2L/m2s×60s×4=2748 L/m2=2.748m3/m2

即V型滤池每个工作周期（48小时）单位面积反冲洗用水量为2.748m3/m2。

普通快滤池的工作周期为16小时，反冲洗用水强度为13L/m2s，每次单池冲洗8分钟，即在V型滤池48小时的工作周期内，普通快滤池需冲洗3次，其反冲洗用水量为：

13 L/m2s×60s×8×3=18720 L/m2=18.72 m3/m2

2.748÷18.72×100%=15%，即V型滤池比普通快滤池节水85%。

b. 耗电计算:V型滤池反冲洗时耗电量主要是鼓风机（每台45KW）和反冲洗潜水泵（每台30KW）的耗电量，其分别为：

气洗时2台鼓风机3分钟耗电：45KW×2×(3/60)h÷84m2=0.054KWh/m2（其中84m2为V型滤池单池过滤面积）。

气水混洗时1台鼓风机3分钟耗电：45KW×(3/60)h÷84m2=0.027KWh/m2

混洗时1台潜水泵3分钟耗电：30KW×(3/60)h÷84m2=0.018KWh/m2

2台潜水泵4分钟耗电：30KW×2×(4/60)h÷84m2=0.048KWh/m2

以上V型滤池反冲洗时每平方米总用电量合计为：

（0.054+0.027+0.018+0.048）KWh/m2=0.15 KWh/m2

普通快滤池单池面积为25m2，在48小时内冲洗3次，每次冲洗8分钟，反冲洗泵电机功率75kw，耗电量为：75KW×[（8×3）/60]h÷25m2=1.2 KWh/m2

0.15 KWh/m2÷1.2 KWh/m2×100%=12.5%

说明V型滤池在反冲洗时单位面积的耗电量仅为普通快滤池的12.5%，节电87.5%。

c. 排污量（排水量）:其量值与反冲洗用水量相同，即V型滤池较普通快滤池减排85%。

d. 因V型滤池净化效率高，所用絮凝剂（PAC）单耗较普通快滤池净化系统降低41%。

e. 普通快滤池是手工操作，每班有2个值班的，实行4班3倒，一共8人；V型滤池完全是自动控制，全厂所有净化工序完全由中控室控制，安排2个人对过滤间、管廊的闸阀、仪表设备、渗漏、卫生等状况进行巡查和处理，以确保安全，做到万无一失。

f. V型滤池滤后水平均浑浊度为0.3NTU，比普通快滤池提高67%，（普通快滤池出厂水平均浑浊度为1.1NTU）。

（2）V型滤池工作特点及高效节能效果

①恒水位等速过滤。滤池出水阀随水位变化不断调节开启度，池内水位在整个过滤周期内保持不变，滤池不出现负压，不产生气阻，整个池面始终处于均衡工作状态，运行稳定。

②采用均粒石英砂滤料，滤层厚度比普通滤池厚，为1150mm，普通快滤池滤料层厚700 mm，故截污量大、滤速高、水质好、过滤周期长。正常滤速为8~10m/h（普通快滤池为7~9 m/h），水质浊度一般达 0.5NTU以下，（普通快滤池为3NTU以下），过滤周期一般为48小时（普通快滤池为16小时）。

③V型进水槽（冲洗时兼做表面扫洗水槽）和排水槽沿池长方向布置，单池面积大时，有利布水均匀，其单池面积为普通快滤池3~5倍，适于大中型水厂，可节省闸门和仪表1/5~1/3，降低工程造价，便于维护管理。

④承托层较薄（50mm~100mm）普通快滤池为450mm~600mm，便于施工和维护，节省材料费用。

⑤采用空气、空气加水、水、表面扫洗四种反冲洗方式，提高了冲洗效果并节水、节电、减排。经统计，节水91%、节电87.5%、减少反冲洗排水85%（以上三个百分数计算依据是普通快滤池单池面积25m2，反冲洗泵配套电机功率为75KW，反冲洗强度为13L/m2S，每池一次冲洗历时8分钟；V型滤池反冲洗潜水泵电机功率30KW，鼓风机电机功率45KW）。

⑥冲洗时滤层保持微膨胀状态，避免砂粒间的磨损和跑砂现象，既防止滤膜损坏又延长滤料的使用年限。

⑦与前置混凝沉淀工艺衔接顺畅，配套默契，较传统工艺降低混凝剂投量41%。

⑧自动控制，无人值班，只经常有人巡查即可，节省人力75%。

⑨按GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》要求，出厂水质全面达标。

综上所述，只要水务行业的工程技术人员在水厂扩建工程中践行科学发展观，坚持采用现代化的先进工艺设备，就能取得高质量，节能减排的好效果，为水务事业和谐可持续发展，建设资源节约型、环境友好型社会做出一定的贡献。

【文章编号】1006-2688(2010)12-0027-03

【作者简介】姜晶，工程师，项目经理。魏文章，吉林市水务集团有限公司总经理董事长技术顾问，高级工程师。