V型濾池運行管理中的一些體會
在水廠的水處理工藝中，濾池對水的凈化起到關鍵作用。V型濾池由于具有出水水質好、濾速高、濾水周期長、反沖洗效果好和便于自動化管理等特點，因而在國內得到了廣泛的應用。但大量實踐也表明，V型濾池對工藝設計、施工精度和管理水平要求甚嚴，任何環節出現疏忽，都會影響其運行效果。筆者現結合廣東省惠州市江北水廠V型濾池的使用情況，在V型濾池的在設計、管理方面提出一些個人的看法和建議。
2.江北水廠V型濾池概況
江北水廠設計規模為60萬m3/d，分三期建設，現已建成投產20萬m3/d。凈水工藝采用的氣水反沖洗V型濾池，分設十組濾格。濾池運行三年多來，濾池運行穩定，在濾前水＜5NTU時，出水濁度基本保持在0.2NTU以下。濾料流失率不高，濾層厚度比設計值下降僅5.4cm，占原來濾層厚度的5%左右（估計主要是濾料粒徑變細，濾層孔隙率下降所致）。此外，濾池四角及周邊也均未出現泥團，濾層也未出現板結現象。濾池的設計參數如下表：
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3. 濾池設計的改進方案
3.1V型槽掃洗孔高度的確定
V型濾池的表面掃洗功能是通過濾池兩側的V型槽底部掃洗孔噴出的射流來實現的。研究表明，表面掃洗對濾池的反沖洗效果起到巨大作用，不但能把濾層反沖上來的污物推向排水槽，不致產生滯流，同時還加快了反沖洗水的漂洗速度，減少沖洗水量。但如果V型槽掃洗孔標高設計不當，其效果會適得其反。江北水廠V型槽掃洗孔中心高于濾料面350mm ，低于排水堰150mm，其斷面圖如圖一所示。掃洗孔采用該設計，在實際使用中導致兩個問題。（一）表面掃洗效果不理想。由于反沖洗時掃洗孔全部淹沒于水下接近200mm，射流幾乎起不到掃洗水面漂浮物的作用。（二）存在著沖砂現象。濾床在反沖洗時會有100mm左右的微膨脹（膨脹率按5~8%計），此時，掃洗孔中心僅高出濾床膨脹面250mm，低于反沖洗水面200mm，掃洗孔的射流沖向流動水層的中部，將懸浮的小粒徑濾料沖向排水堰，使之出現濾料面傾斜現象。經檢測，江北水廠濾料傾斜面存在著2~4mm的高差，幸未造成明顯影響，未導致濾后水水質降低和濾池周期縮短等現象。經驗表明，掃洗孔中心標高宜稍高于排水堰口，和水漂洗階段水槽上水頭一致（可根據漂洗水量和槽長計算得出），使掃洗孔處于半淹沒狀態，表面掃洗的橫向推力將達最佳。
3.2初濾水排放口的設置
盡管目前國家仍未要求排放初濾水，而各地排放初濾水的也并不多，但在設計中必須考慮設置初濾水排放口。江北水廠的各組濾格均未設置初濾水的排放口，僅在總排污渠內設有放空閥，而且還存在著操用不便的問題。一旦反沖洗過程失敗，濾料脫落的污物將進入濾層下的配水空間并將流入集水總渠，勢必嚴重污染濾后水水質。為此，在每格濾池濾后水跌水堰處設置初濾水排放口是必需的。
4.V型濾池運行管理
4.1氣動蝶閥的技術改造
氣動蝶閥在V型濾池的過濾和反沖洗階段都起到重要作用，因此對它的使用管理是V型濾池運行能否成功的關鍵因素之一。江北水廠采用的是法國Amri的氣動蝶閥，按類型可分為比例調節型的出水閥和開關型的反沖洗水閥、反沖洗氣閥、放氣閥，使用效果良好。為使這些氣動蝶閥的動作更符合生產實際，我們對它們進行了三次技術改造：
4.1.1出水閥動作頻率的整定
在濾池的氣動閥門中，出水閥的控制作用最為關鍵，它直接關系到V型濾池恒水位過濾能否實現，這也決定了它頻繁工作的特性。江北水廠出水閥最初的調節頻率就高達2次/秒。頻繁動作使閥門構件出現了不同程度的磨損，其執行構件——三位四通氣路分配器（圖二中B點）更是經常損壞，致使出水閥動作失控。為此，我們對其線路板的靈敏度（Sensitivity）和死區（Dead band）（圖二中的S、D點）電阻進行了調整，降低靈敏度，增大死區，重新設定閥體氣動與電動的配比參數。在保證濾池的液位變化能控制在±1cm的情況下，出水閥動作頻率由2次/秒下降到了0.05次/秒，大大延長了氣路分配器的使用壽命。目前，正在調整濾池PLC站的出水閥PID三個參數，同時擬擴大液位控制范圍到±3cm，相信可以進一步降低出水閥的動作頻率。
4.1.2反沖洗閥門電磁閥降壓改造
V型濾池的反沖洗水閥、反沖洗氣閥和放氣閥的能否正常啟閉關系到濾池反沖洗過程的成敗。反沖洗閥門內采用了AC220V的電磁閥（圖二中A點），通過電磁閥對氣路的通斷作用實現開關閥門的目的。其原理如圖三（1）。但水廠運行不到兩年，就有17個電磁閥燒壞。我們嘗試通過降低電磁閥的輸入電壓來實現減少電磁閥燒壞的目的。首先，我們通過變壓器將原來的AC220V輸入電壓降為AC110V，并在電路中增加中間繼電器以控制電源的開斷，改造原理如圖三（2）。但隨后的使用情況表明這一改造效果不明顯。為此，我們在反沖洗閥門改用DC24V電磁閥，再將交流110V的輸入電壓改為直流24V，其改造原理如圖三（3）。改造至今一年多的時間內再無電磁閥燒壞現象。
4.1.3出水閥開度控制值的調整
由于江北水廠V型濾池出水閥口徑偏大于實際需要，因而閥口可自動調節控制值被設置在0~60之間。隨著供水高峰的到來，濾池的濾水量由9000m3/h 上升到11000m3/h ，濾池的濾速也因此由設計的8.6m/h提高到10.5m/h，此時出水閥控制值開至60仍無法完全處理，唯有通過手動將出水閥開啟度加大來降低濾池水位。在此高低水位調整期間，最大濾速能達到了13.5m/h，大大超過了濾池的負荷，導致濾層的早期濁度穿透，不但污染濾后水水質，也縮短了濾池過濾周期。這解決這一問題，我們將出水閥的最大可自動調節控制值由60提高到68，使自控濾速可達到11.5 m/h，稍大于最大需濾水量的強制濾速，以保證濾池水位恒定。濾閥控制值經調整后，濾后水的水質較調整前有了顯著的改善。
4.1.4三位四通先導閥改造
由于出水閥內三位四通先導閥（即DC24V電磁閥和氣路分配器，圖二中的B點）價格昂貴，且采購周期長，現擬對其進行改造，將它移出閥體，用國產三位四通電磁閥取代之，原先導閥氣路與閥體氣缸接口處用訂做的快速接頭及氣管連接。該方案現正實施中，如改造成功，改造后的設備成本僅為原來的1/10，并且日后給設備維護和采購帶來極大的方便。
4.2反沖洗設備的合理使用
江北水廠濾池反沖洗設備最初設計采用的是二臺鼓風機（C80-15型，Q=80m3/min）和二臺水泵（20SA-22B型，Q=1500m3/h），后因考慮到在氣洗混沖階段沖洗強度太大，故此方案被淘汰了。目前，濾池配置了三臺鼓風機（BE200型，Q=44.1m3/min）和三臺水泵（300S12型，Q=790m3/min），濾池反沖時開機狀態為二臺鼓風機→一臺鼓風機、一臺水泵→二臺水泵。根據反沖洗的經驗，混沖階段反沖強度宜達到最大，而江北水廠由于混沖階段僅開一臺鼓風機和一臺水泵，使得反沖效果稍差，導致反沖洗時間偏長。現擬通過程序調整，使混沖階段運行二臺鼓風機和一臺水泵，使反沖洗達到氣沖14L/m2·s、水沖2.4L/m2·s的強度。
5.小結和探討
5.1在V型濾池的設計、施工、管理每一個環節都要細致謹慎，吸取濾池的使用經驗，以避免因疏忽而造成不良后果。
江北水廠V型濾池濾后水集水總渠頂部根據構筑要求設置了橫梁，然而該橫梁在工藝圖紙和參數設計中卻均未得到體現，結果造成集水渠頂部橫梁間產生氣囊，影響到集水渠的過流能力。對此，應當引起足夠的重視。
5.2加強對濾池配套設備的使用管理，使之運行達到最佳狀態，再通過PLC程序的調整使軟硬件配全實現最優化，這是V型濾池高效、穩定運行的重要保障，同時對減少維護量和降低維護費用均大有俾益。
5.3 為實現濾池的優化運行，需對氣水反沖洗設計參數和運行情況進行系統的運行評估。V型濾池的運行管理中，應對濾池運行參數進行追蹤分析，包括對濾池周期、反沖洗強度的調整，對濾后水濁度、PH值水頭損失、濾料層的截污率等的監控，使濾池運行適應不斷變化的生產情況，以充分發揮V型濾池在常規水處理工藝中優勢。
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