給水廠濾池的優化技改與運行
導讀：濾池濁度去除效果較差。濾池的反沖洗水頭僅1.2m。技術改造后。反沖洗水，給水廠濾池的優化技改與運行。
關鍵詞：濾池，反沖洗水，技術改造
1 前言
烏魯木齊市某水廠始建于1985年，1987年投產運行，采用直接過濾工藝。1997年經過擴建后形成完整的水處理工藝，設計處理能力8萬m3/d。工藝流程為：原水 預沉池 水力混合井 機械攪拌澄清池虹吸濾池 清水池。該水廠虹吸濾池設計規模為8萬m3/d，分為兩組，每組規模為4萬m3/d。每組濾池分為6格，共12格，單格面積為30m2，平面尺寸為5m×6m，池深5.lm。濾料采用單層石英砂濾料，濾料粒徑d=0.5-1.2mm，濾料層總厚度為900mm。，反沖洗水。卵石承托層厚度為250mm。作為控制水廠水質的關鍵構筑物，虹吸濾池存在出水水質未能達標、反沖洗耗水量大以及虹吸設備工作不正常等較為突出的問題。對水廠的正常運營造成了影響。出于滿足日益提高的水質要求及降低水廠制水成本的考慮，對原有虹吸濾池進行技術改造。
2 技改前運行中存在問題
2.1 濾后水水質不達標
濾池濁度去除效果較差。從改造前運行的資料來看，在進水濁度≤15NTU時，其出水濁度僅達到1.2NTU，濁度的去除效果較差，特別時原水濁度較高時，濾池出水濁度相應升高，造成出廠水水質不能達標。畢業，反沖洗水。
2.2 反沖洗耗水量大、濾池過濾周期短
原有工藝中的虹吸濾池，采用真空系統控制進水和反沖排水的虹吸管，真空系統的穩定性較差，而且建設時間較長(1985年建設)，存在漏水漏氣現象，個別濾池己經出現了無法反沖洗的狀況，濾池的反沖洗水頭僅1.2m，反沖洗時濾料懸浮層偏低，濾料的膨脹率達不到設計要求，濾料沖洗不干凈，導致濾料中沉泥越來越多，致使濾池沖洗周期為8h，沖洗時間也比正常濾池長，濾池的反沖洗水量比正常濾池多一倍多。
2.3 自動化水平低
原有濾池自動化控制系統設計功能簡單、整體自控等級低、效果差，無法有效的實現濾池的自動化運行，增加了現場工作強度，濾池水位誤差大，出水水質不能保證。同時給管理和運行也帶來了很大的困難。
2.4 反沖洗水排放不徹底
反沖洗廢水采用虹吸管排除，從虹吸管工作原理分析，在反沖洗停止，排水把虹吸破壞后，勢必有部分反沖洗廢水回落到濾池中，造成反沖洗廢水排放不徹底，對過濾水質造成影響[1]。
3 優化技改方案
濾池優化技改最主要的目標是提高出水水質、節省沖洗水量兩個方面。提高出水水質最重要的是過濾方式的選擇，按照過濾理論[2]，提高濾池截污能力最好的辦法是采用反粒度過濾。畢業，反沖洗水。節省沖洗水量實現主要在于沖洗方式的選擇，而氣水聯合反沖洗可以大大降低沖洗水量。
3.1 虹吸濾池改為反向過濾氣水反沖洗濾池
鑒于原有濾池工況差，對虹吸濾池進行改造，從節省投資考慮，不改變原有池型，對現有的虹吸濾池進行技改，采用深圳清泉公司的專利技術——反向過濾氣水反沖洗濾池。畢業，反沖洗水。將正向過濾改為反方向過濾;增加氣水反沖洗系統，實現三段式氣水反沖洗;沖洗方式為閉閥沖洗，沖洗時不排水，避免了濾料流失的問題[2]。改造后濾池剖面圖見圖1，具體實施措施如下：
a改造前b改造后
圖1 濾池改造前后剖面圖
3.1.1進、出水系統
進水：拆除原濾池進水渠道和進水虹吸管，改為由濾池底部管道進水，每組濾池進水總管管徑為DN900，單格濾池進水管管徑為DN400，配置全數字氣動調節蝶閥控制進水。拆除原有濾池底部配水結構，將池底兩側填高1.0m，單格濾池中間部分留出B×H=0.8×1.0的進水渠道，進水管伸入池壁和此進水渠相連。
出水：在池壁兩邊內側設兩個出水堰槽(尺寸為B×H=0.6×1.0)，在池壁上開孔，接兩根濾后水出水管(DN300)。各單格濾池的出水管分別接至出水總管(DN800)，總管再和原通向清水池的管道相連接。單格濾池出水管上設氣動閥板，保持單格出水的控制。
3.1.2排水及放空系統
排水：拆除原濾池排水虹吸管和池內3條排水渠，將排水積水槽整體抬高，在其內墻上設置氣動翻板排水閥，通過翻板閥將沖洗水排至外墻和內墻間的排水槽，并從槽底部接出排水管(DN500)，排入原濾池的排水渠內。每格的沖洗水單獨排放。將原積水槽外墻的下部拆除，以擴大濾池管廊的面積，方便管道布置，改造后管廊寬度為4.9m。另外，為了避免閉閥沖洗不排水時廢水溢流到其他單元，在濾池外側池壁上開孔，設置溢流堰槽，并以管道接至排水溝渠。
放空：自濾池進水管三通處接出放空管(DN200)和反沖水排水管相連接，引入原濾池排水渠內，放空管上設氣動蝶閥。畢業，反沖洗水。
3.1.3承托層及濾料
卵石承托層厚為350mm，仍然采用單層石英砂濾料，粒徑為0.8~1.65，K80=1.8，濾料厚度為1.15m。
3.2 完善反沖洗系統
對原有工藝管道加以改造并改變反沖洗方式，由自身水力反沖洗改為外加動力氣水反沖洗。
水反沖系統：增加3臺反沖洗水泵(2用1備),反沖洗水管管徑為DN400，接到待濾水進水管上，每單元濾池增加反沖洗進水自動蝶閥1套。
氣反沖系統：增加反沖洗鼓風機2臺(1用1備)，每單格濾池增加反沖洗進氣自動蝶閥和排氣電磁閥1套。反沖洗氣管管徑為DN200，伸入到中間填高的進水渠中。
3.3 提高自動化水平
保留原電動蝶閥配電控制柜，將原濾池控制柜改為濾池控制柜1個，增設水頭損失儀、反沖洗鼓風機控制(配電)柜以及空壓機控制(配電)柜。建立由濾池上位機、PLC主站與PLC就地站組成的集散控制系統。
4 運行效果
4.1改造前、后濾池出水濁度對比
改造前后濾池出水濁度見表1、2。畢業，反沖洗水。
表1 改造前進出水平均濁度(NTU)
| 月份 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 |
| 進水平均濁度 | 6.7 | 4.8 | 4.8 | 3.8 | 5.9 | 6.5 | 72.2 | 8.5 | 9.0 | 9.3 | 9.9 | 5.7 |
| 出水平均濁度 | 1.2 | 0.9 | 0.9 | 0.8 | 1.0 | 1.3 | 1.6 | 1.3 | 1.4 | 1.4 | 1.5 | 0.9 |
| 月份 | 1月 | 2月 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月 | 10月 | 11月 | 12月 |
| 進水平均濁度 | 2.2 | 1.7 | 1.2 | 1.7 | 2.9 | 6.6 | 65 | 80 | 1.4 | 1.0 | 1.5 | 2.1 |
| 出水平均濁度 | 0.4 | 0.3 | 0.2 | 0.3 | 0.5 | 0.4 | 0.9 | 1.0 | 0.3 | 0.2 | 0.2 | 0.3 |
表2 改造后進出水平均濁度(NTU)
由表1和表2可以看出，不論濾池進水濁度如何變化，出水濁度都能控制在1.6NTU以下，改造前出水平均濁度1.2NTU，改造后為0.4NTU，平均下降了67%，出水水質達標率100%。
4.2改造前、后濾池反沖洗周期對比
改造前，濾池反沖洗周期為8h，技術改造后，濾池反沖洗周期≥36h;濾池技改后，可滿足日處理水量8萬m3的處理要求，考慮自用水水量，實際濾池日處理量約8.25萬m3，過濾濾速由原來的9.1m/h提高到10.8m/h，仍可滿足過濾工藝要求;
4.3改造前、后濾池反沖洗耗水量對比
改造前，濾池反沖洗耗水量約150m3/次.格，改造后，反沖洗耗水量節省70%以上。反沖洗水耗控制在產水量的2.0%以內，每年節約水量150萬m3。
4.4改造前、后濾池自動化程度對比
改造前，濾池自動化控制系統設計功能簡單，無法有效的實現濾池的自動化運行，增加了現場工作強度，濾池水位誤差大，出水水質不能保證。改造后，自動化程度提高，達到“無人值守、定時巡查”的程度。
5 結語
通過對原有虹吸濾池改為反向過濾氣水反沖洗濾池的技術改造，在很大程度上改善了過濾效果，并且提高了自動化程度，提高了濾池出水水質，同時節約了反沖洗水量，帶來很大的經濟效益和社會效益。
參考文獻：
[1]北京市市政工程設計研究院.給水排水設計手冊(第3冊)[M].北京：中國建筑工業出版社，2002.
[2]郭修梅.過濾技術的重大發展[J].冶金礦山設計與建設，2002，34(2):32-35.
[3]許保玖，安鼎年.《給水處理理論與設計》[M].北京：中國建筑工業出版社，1992.
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