氣水反沖洗的V型濾池
一、摘要
廈門水務(wù)集團(tuán)有限公司在高殿水廠擴(kuò)建二期工程引進(jìn)了在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上均處于國際領(lǐng)先地位的法國DEREMONT水務(wù)處理公司獨(dú)有專利的AQUAZUR V型濾池。V型濾池在工藝技術(shù)上主要納入了均粒濾料、氣水沖洗、恒位恒載運(yùn)行等技術(shù)措施，并運(yùn)用簡易可靠的監(jiān)控技術(shù)手段，使之成為適用于大、中型凈水廠優(yōu)化運(yùn)行的一種新型濾池。高殿水廠經(jīng)97年投產(chǎn)運(yùn)行至今，即使濾前水濁度達(dá)到 5 NTU的情況下，濾后水濁度均低于0.05 NTU，濁度去除率可達(dá) 98%以上。運(yùn)行結(jié)果表明：與其它類型濾池相比，V型濾池具有無可比擬的優(yōu)越性。
二 基本工藝流程
V型濾池運(yùn)行過程分為過濾周期及反沖洗周期兩部分，互相交替進(jìn)行。過濾周期進(jìn)行時(shí)，沉清水由V型濾池兩側(cè)的總配水渠通過可調(diào)進(jìn)水堰進(jìn)入各個(gè)單池，經(jīng)各濾池恒速過濾后，出水匯集于中央管廊下的總干渠，再經(jīng)出水堰后進(jìn)入清水池。由于V型濾池采用恒載恒位運(yùn)行，達(dá)到各單元池負(fù)荷一致，整個(gè)周期恒速運(yùn)行，從而避免了起始濾速過高，過濾水質(zhì)下降，運(yùn)行周期縮短，自耗水率增大等負(fù)面影響。故恒位恒載是優(yōu)化運(yùn)行必不可少的重要技術(shù)措施。當(dāng)過濾周期達(dá)到某設(shè)定時(shí)限，或當(dāng)濾層阻塞度達(dá)到設(shè)定的水頭損失時(shí)，濾池將自動(dòng)進(jìn)行反沖洗。為避免在沖洗時(shí)產(chǎn)生水力分級(jí)，影響深層截污，免致出現(xiàn)垢污經(jīng)分離后重復(fù)粘附于濾料之上的現(xiàn)象，故采用氣、水三段沖洗。先氣沖使濾料表面附著的雜質(zhì)被破碎，得到較徹底的剝落，氣、水反沖洗時(shí)，由于氣泡的激烈遄動(dòng)作用，大大加強(qiáng)了污物剝落能力及截污能力。反沖洗時(shí)，原水通過與反沖洗排水槽相對(duì)的兩個(gè)V型槽底部的小孔進(jìn)入濾池，它掃洗濾層的表面，并把濾層反沖上來的污物、雜質(zhì)推向排水槽。此外濾池的表面掃洗，還加快了反沖水的漂洗速度，最后用低強(qiáng)度清水反沖漂洗，將殘存雜質(zhì)徹底清除（反沖水回收到源水吸水井，進(jìn)行回收利用），從而獲得明顯優(yōu)越于其它反沖洗模式的最理想沖洗效果。
三 運(yùn)行控制
（一） 運(yùn)行控制網(wǎng)及PLC配置
V型濾池的運(yùn)行控制網(wǎng)及PLC配置如圖1所示。每一單元池均配置一臺(tái)PLC（TSX47—40），用作單元池恒位恒載運(yùn)行控制和濾池水頭損失的測(cè)示，及確定沖洗信號(hào)的傳送；每一單元池同時(shí)配備一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)XBT—B（人工智能接口），它通過XBT CABLE（電纜）與PLC聯(lián)系，它可以對(duì)單元池進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。公共沖洗PLC（TSX37300）負(fù)責(zé)沖洗水泵、鼓風(fēng)機(jī)等設(shè)備的監(jiān)控，各單元濾池PLC通過TELWAY網(wǎng)絡(luò)與公共沖洗PLC相連，公共沖洗PLC通過ETHWAY進(jìn)入水廠中央控制室ETHWAY集線器與中央控制室PLC和微機(jī)聯(lián)網(wǎng)，故系統(tǒng)亦能在中央控制室內(nèi)對(duì)濾池運(yùn)行實(shí)施遠(yuǎn)端監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了中央控制室計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控、PLC遠(yuǎn)程控制、現(xiàn)場(chǎng)XBT操作的三級(jí)控制，從而確保了濾池生產(chǎn)運(yùn)行的安全可靠性。
 |
(二)濾速的控制
單元濾池是根據(jù)濾池水位變化自動(dòng)調(diào)節(jié)出水閥開啟度來實(shí)現(xiàn)等速過濾的。由于濾池的閘閥和溢流堰確保了進(jìn)水的均勻性，使一組濾池的各濾格可以得到相同的待濾水流量。依據(jù)水池中水位的變化調(diào)節(jié)出水閥的開啟度來實(shí)現(xiàn)等速的恒水位過濾。系統(tǒng)根據(jù)所接受到的水位信號(hào)，調(diào)節(jié)閥門的開啟度，當(dāng)水位信號(hào)高于設(shè)定的恒水位時(shí)，開大出水閥；當(dāng)水位信號(hào)低于設(shè)下的恒水位時(shí)，關(guān)小出水閥；當(dāng)水位信號(hào)等于恒水位時(shí)，保持出水閥開啟度。濾格水位的控制是一個(gè)典型的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制過程是：具有參數(shù)可調(diào)的PID方程根據(jù)設(shè)定值和過程變量輸入之間的誤差，經(jīng)運(yùn)算后把輸出信號(hào)傳送給輸出附加處理程序，再輸出給控制閥，對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行控制。即實(shí)際水位比設(shè)定水位的值大得越多，輸出的開度就越大。開度增大的數(shù)值是由一定累積時(shí)間內(nèi)水位上升的速度及實(shí)際水位和設(shè)定水位的差共同決定的。反映為進(jìn)水流速越快，清水出水閥開度越大，反之亦然。PID方程計(jì)算的目標(biāo)是把受控的過程變量保持在設(shè)定值，附加值可作為補(bǔ)償添加到輸出控制中。輸出附加處理程序是把PID方程的運(yùn)算結(jié)果按一定的規(guī)律輸出給清水閥。濾速的控制系統(tǒng)如圖（ 2 ）所示。
 |
（三） 濾池反沖洗
1． 控制系統(tǒng)
當(dāng)過濾周期達(dá)到某設(shè)定時(shí)限、或當(dāng)濾層阻塞度達(dá)到設(shè)定的水頭損失或系統(tǒng)接收到手動(dòng)強(qiáng)制沖洗信號(hào)時(shí)，單元濾池PLC向公共沖洗PLC發(fā)出反沖洗請(qǐng)求，若有其它單元池也發(fā)出請(qǐng)求時(shí)，該信號(hào)被存入公共沖洗PLC的存儲(chǔ)器中，然后按存儲(chǔ)先后順序進(jìn)行沖洗。濾池反沖洗由PLC系統(tǒng)自動(dòng)控制，也可由現(xiàn)場(chǎng)XBT控制。整個(gè)控制系統(tǒng)示意如圖（3）所示：
2． 沖洗控制程序
（1）、關(guān)閉單元濾池進(jìn)水氣動(dòng)閘板，保持進(jìn)水閥二側(cè)進(jìn)水孔仍繼續(xù)向V型槽進(jìn)水，經(jīng)小孔分布到濾池，起表面掃洗作用。
（2）、開啟濾池排水氣動(dòng)碟閥，使砂面水位下降至排水槽頂，此時(shí)砂面上仍保持水深0.5米，排水歷時(shí)2分鐘。
（3）、啟動(dòng)一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，開啟單元池氣動(dòng)蝶閥，進(jìn)行氣沖，歷時(shí)1分鐘。
（4）、開啟反沖水氣動(dòng)蝶閥，同時(shí)啟動(dòng)一臺(tái)反沖洗水泵和第二臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行氣、水混合沖洗，歷時(shí)6分鐘。
（5）、關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)和氣沖蝶閥，再啟動(dòng)第二臺(tái)反沖洗水泵，進(jìn)行反沖水水漂洗，歷時(shí)6分鐘。
（6）、完成單元池沖洗，關(guān)閉反沖水氣動(dòng)蝶閥和沖洗水泵。開啟濾池排氣隔膜閥，排除配氣總渠中殘存氣體，約10秒后，待氣排盡后關(guān)閉。關(guān)閉排水氣動(dòng)閘板，開啟進(jìn)水氣動(dòng)閘板，隨著池中水位達(dá)到過濾水位后，自動(dòng)開啟清水出水閥。
3． 沖洗泵房
羅茨鼓風(fēng)機(jī)3臺(tái)，2用1備。2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量供1格濾池反沖洗使用，鼓風(fēng)機(jī)性能為Q=3080m3/h，P=1.35bar，配用電機(jī)：N=45kW，n=1500r.p.mIp44。
臥式離心水泵3臺(tái)，2用1備。2臺(tái)水泵出水量供1格濾池反沖洗使用，離心水泵性能為Q=847m3/h，H=10m，配用電機(jī)：N=37kW，n=1500r.p.mIp44，總出水管為DN=500mm，并裝有一臺(tái)超聲波流量計(jì)。
微型空壓機(jī)2臺(tái)，1用1備，Q=45m3/h，P=8bar，N=5.5kW，用于操作濾池氣動(dòng)閘板和蝶閥等氣源設(shè)備。
四．經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
由于高殿水廠在沉淀處理前增加了靜態(tài)混合器，提高了混凝效果，濾前水質(zhì)相當(dāng)好，從而延長了濾池的運(yùn)行周期，最長周期可達(dá)一個(gè)星期。然而太長的運(yùn)行周期可能引致濾床內(nèi)部有機(jī)物集聚和菌群增長，使濾后水變臭、變味，及濾池內(nèi)部產(chǎn)生難以清除的粘滯物，另一方面，運(yùn)行周期短則造成濾水時(shí)間減少，反沖洗水量增加，降低了生產(chǎn)能力。因此，高殿水廠根據(jù)運(yùn)行需要，設(shè)定一個(gè)運(yùn)行周期為24小時(shí)，水頭損失極限設(shè)定為1.0m。
經(jīng)過七年使用時(shí)間，即使在夏季高峰供水及臺(tái)風(fēng)引起源水高渾濁度時(shí)，只要保證濾前水渾濁度在10NTU以下，濾后水濁度均低于1NTU，濁度去除率可達(dá)98%以上。此外，濾池運(yùn)行至今，由于采用氣、水同時(shí)反沖及表面漂洗效果良好，砂層內(nèi)不積存泥球，亦無需定時(shí)把砂移出外面進(jìn)行徹底清洗，由于所選用砂粒耐磨度高，破碎度小，反沖洗時(shí)砂床不膨脹，并無顯著砂粒被水沖走的現(xiàn)象，從而節(jié)省了維持費(fèi)及帶來操作上的方便。
與其它類型濾池相比，V型濾池至少具有以下三個(gè)無可比擬的優(yōu)越性：
——濾速可達(dá)7—10m/h，即使在高濾速運(yùn)行時(shí)，在整個(gè)過濾周期中都能獲得優(yōu)質(zhì)水。
——運(yùn)行周期最長，而運(yùn)行費(fèi)用低反沖水循環(huán)次數(shù)較少。
——反沖洗采用三種流體：壓縮空氣、濾后水和源水，因此可用最小的水頭損失和電耗獲得最高的效率。
綜上所述，我們認(rèn)為V型濾池在水廠中的廣泛應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)供水行業(yè)提高供水水質(zhì)，提高供水安全可靠性，降低藥耗、降低能耗、降低漏耗的較好途徑。
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網(wǎng)”
