重力式滤池发展论文

摘要：深床反硝化滤池作为我国城市污水深度处理的重要方式之一，其污水处理效果好、效率高且成本较低，能够有效确保出水SS、TN稳定达标，因而在城市污水深度处理方面有着极高的推广应用价值。本文结合在既往城市污水处理中的经验，针对城市污水深度处理中深床反硝化滤池的应用展开全面细致探讨，以供相关人员参考借鉴。下面是小编整理的《重力式滤池发展论文(精选3篇)》的相关内容，希望能给你带来帮助!

重力式滤池发展论文 篇1：

河水滴灌重力沉沙过滤池物理试验研究

摘要：农业高效节水技术在新疆地区发展很快，但作为主要供水水源的地表水含沙量较高，影响了该技术的广泛推行。为此，需要研究能有效处理地表水泥沙、满足滴灌水质要求、投资相对较少的除沙装置，河水滴灌重力沉沙过滤池比较好地解决了这一问题。以河水滴灌重力沉沙过滤池为研究对象，通过物理试验研究沉淀池长25m，侧向溢流堰长分别为5，3，2m的沉沙过滤池除沙效果，结果表明：在沉淀池长25m的工况下泥沙总处理效率可达50%以上，侧向溢流堰长度选取3m比较合适，满足出池水质要求的进口最大含沙量约为1.5kg/扩。

关键词：重力沉沙过滤池；过滤网；溢流堰；含沙量；泥沙拉径

作为我国最大的农业高效节水区，新疆每年完成农业高效节水面积20万hm2以上，发展速度居全国前列，到2020年全区农业高效节水面积将达到286万hm2，而以微灌为主的节水灌溉模式已经确立了主导地位[1]。对于微灌系统，由于其灌水器孔径比较小，容易被堵塞，因此对水质的要求很高。而新疆地表水多为山溪性河流，水中泥沙含量大，未被排除的超过微灌系统灌水器指标的泥沙颗粒会把灌水器堵塞，使其无法正常工作，因此在水进入微灌系统之前，采用水沙分离设备或工程措施对来流河水进行泥沙处理十分必要[2]。目前泥沙处理主要有水库沉降泥沙、灌区上游沉沙池处理泥沙、滴灌系统首部沙石过滤器和网式过滤器除沙等多种方法。

河水滴灌重力沉沙过滤池是用来沉降河水或渠道水流中大于设计沉降粒径的悬移质泥沙，并通过不锈钢滤网处理泥沙、漂浮物、浮游生物等杂物的建筑物，主要由沉淀池、溢流堰、过滤网、清水池、集污槽等几部分构成；与目前滴灌工程中普遍采用的机械加压设施相比，具有占地面积小、投资少、易维护、控制面积大、不耗能、运行成本低等优势[3]。

通过对呼图壁县石梯子乡白杨河村沉沙过滤池、大丰镇联丰村沉沙过滤池、红山村沉沙过滤池，玛纳斯县凉州户镇五圣宫村沉沙过滤池进行现场跟踪测试与研究发现[4-7]：侧向溢流堰长度与沉淀池长度相等，水流在沉淀池的首端就开始溢流，不仅影响过滤效果，还会造成滤网浪费，同时增加了维修成本。经过不断改进，2013年建設的工程中将溢流堰布置在沉淀池的尾部，但侧向溢流堰的适宜长度还有待研究，沉沙过滤池的泥沙处理效果、出池泥沙含量及泥沙粒径能否满足设计要求，还缺乏理论依据。为此，笔者通过试验研究了沉淀池长25m，尾部侧向溢流堰长分别为5、3、2m的沉沙过滤池除沙效果，旨在得到25m沉淀池所对应的最佳溢流堰长度及进口适宜含沙量，为实际工程中河水滴灌重力沉沙过滤池的建设及运行提供参考。

1 物理模型试验

1.1 试验设计

河水滴灌重力沉沙过滤池可分为双向内斜跨式重力沉沙过滤池、双向外斜跨式重力沉沙过滤池和单向斜跨式重力沉沙过滤池等3种类型[8-9]。根据试验场地大小、泵房水循环出力及浑水搅拌系统供沙能力，同时参考地方标准，确定本次试验采用单向斜跨式重力沉沙过滤池，模型比尺1：1，设计流量0.05m3/s。根据试验要求及现场试验沉沙过滤池除沙效率，进水含沙量选用1.0～2.5kg/m3。试验模型的平面布置和剖面见图1。

其中，沉淀池进口设置导流墙，导流墙后设置调流板（桩号0+00.00m）。沉淀池长25m，宽1.50m，池底坡度为1%。沉淀池尾部设置侧向溢流堰，其长度可通过调节溢流堰上游处挡水板来确定。侧向溢流堰下方铺设100目的不锈钢滤网，根据2013-2014年工程现场试验可知，滤网角度在35°～40°之间除沙效果比较好，本次试验滤网角度为38°。清水池设于滤网下方，清水池长25m，宽0.75m。为了实现水力冲沙，清水池底坡倾斜方向与沉淀池的一致，坡度为1%。集污槽长25m，宽0.75m。

1.2 试验材料和仪器

本试验取试验地天然沙土作为模型沙，颗粒级配见图2。粒径大于0.075mm的沙占52.5%，小于0.075mm的沙占47.5%，小于0.005mm的沙占10%，中值粒径为0.1mm。

试验仪器主要有LGY-Ⅲ型智能流速仪、颗分粒度仪，0.1mm电子水准仪，0.0001g电子天平、0.01℃电子温度计、50mL锥形瓶等。

1.3 试验方案

1.3.1 试验内容

在沉淀池长25m，侧向溢流堰长分别为5、3、2m工况下，重力沉沙过滤池设计流量为0.05m3/s，改变进口含沙量，得到沿程水位、流速、含沙量分布、颗分数据，确定重力沉沙过滤池的泥沙处理效率，分析25m沉淀池所对应的最佳溢流堰长度，得到满足出口水质要求的进口最大含沙量。

1.3.2 试验步骤

确认系统正常运转、模型进入工作状态时注入浑水，当进水流量与出水流量稳定时，开始试验。在设计流量和其他参数相同的情况下开展以下工作：在侧向溢流堰长5m的工况下，调节上游加沙量，取出口水样测量含沙量；在满足出口含沙量分别为<0.5kg/m3、0.5～0.6kg/m3、>0.6kg/m3的情况下，测量进口及各断面的含沙量；出口含沙量满足要求时测量水位、流速，观测流态。以上数据采集后停止进水，待池中水渗透完毕，采集沉淀池和清水池内各断面的沙样进行颗分试验。改变溢流堰长度，分别为3、2m，重复上述步骤。

1.3.3 试验方法

沿X方向（水流方向）在沉淀池桩号分别为-0.17、2.00、6.25、12.5、18.75、24.5m处设6个断面，其中-0.17m断面位于调流板（0断面）之前，以便于观测水流通过调流板后的变化。

（1）水位测量。每个断面沿Y方向设0.4、1.1m两个测点（见图3），每个测点测量3次，取平均值。

（2）流速测量。每个断面沿Y方向设置0.4、1.1m两个测点，各测点沿Z方向设水面以下0.1m处、水深1/2处、水深2/3处3个位置（见图3），每个位置测量3次，取平均值。

（3）含沙量测量。针对25m长沉淀池和5、3、2m侧堰长度进行组合，共3种结构工况，每种结构工况下安排满足出口含沙量分别为<0.5kg/m3、0.5～0.6kg/m3、>0.6kg/m3的小、中、大3组进水口含沙量，共9种工况。沉淀池中每断面沿Y方向设置0.4、1.1m两个测点，每个测点沿Z方向设表层0.1m处、水深1/2处、距底0.1m处3个位置（见图3），每个位置测量3次，取平均值。

2 试验结果及分析

2.1 水位

图4为不同溢流堰长度的沉淀池水位及溢流堰水头测量结果。由图4可知，沉淀池不同位置的水位基本相同，水流较平稳，没有大的水位落差，有利于泥沙的沉降。水深与侧向溢流堰长度成反比，侧向溢流堰越长，沉淀池水位及溢流堰水头越小。经流态观测发现，在侧向溢流堰长度为2～3m时，过滤网上过流面积较大，能够比较充分地利用过滤网。

2.2 流速

图5为不同溢流堰长度的沉淀池流速分布。由图5可知，水流通过-0.17m断面及调流板后流速迅速减小到0.1m/s以下，说明调流板在降低流速、调整流态方面效果明显[10]。除受到调流板影响外，上游连接段采用的是扩散形式，使水流流速降低后均匀扩散至沉淀池左、右室[11]。由沉沙池设计规范可知[12]：当沉降泥沙最小粒径在0.05～0.1mm范围内时，工作段平均流速可选0.05～0.15m/s，所以沉淀池内流速有利于泥沙的沉降。不同溢流堰长度的沉淀池内流速分布规律基本相同，流速沿程变化大致可分为3个阶段：①X=-0.17～1.00m为流速迅速降低阶段；②X=1.00～18.75m为流速恒定阶段；③X=18.75～25.00m为流速缓慢降低阶段。侧向溢流堰上流速随溢流堰长度的减小而增大，溢流堰上流速增大会对泥沙的沉降有不利的影响，所以侧向溢流堰的长度不宜过小。

2.3 含沙量

除沙效率是判断沉淀池泥沙处理能力的一个重要参数，除沙效率越高说明泥沙处理能力越好，其表达式为式中：η为除沙效率，%；S为初始时刻（t=0）的浑水含沙量，kg/m3；S1为t时刻的平均含沙量，kg/m3。

将9种工况下的试验数据代入式（1），得到重力沉沙过滤池总除沙效率约为52.96%，其中沉淀池除沙效率为38.44%，清水池除沙效率为6.88%，过滤网除沙效率为7.64%。限于篇幅，表1只列出了堰长分别为5、3、2m时满足出口含沙量为0.5～0.6kg/m3的进口含沙量测量值，以及沉淀池、溢流堰、清水池这三个主要部位的除沙效率，在堰长5、3、2m时总除沙效率分别为51.32%、55.38%、52.17%。图6为堰长分别为5、3、2m时，出口含沙量为0.5～0.6kg/m3的沉淀池内的断面平均含沙量分布。图7为堰长3m时，出口含沙量为0.5～0.6kg/m3的沉淀池内不同水深处的含沙量分布。

由图6、图7可知，浑水从上游流向沉淀池，经过扩散段和调流板后，流速迅速降低，此时泥沙大部分沉降在-0.17～5.00m段内，5.00～20.00m段各层含沙量均缓慢减小，此时表层水中泥沙因重力沉降而进入中层及底层，故中层及底层水中的含沙量减小速率要比表层的小，同时泥沙含量分层现象比较明显，表层含沙量小，中层及底层含沙量大。20.00～25.00m段，因沉淀池中的细颗粒泥沙未在其前段沉降而汇集于此，各层含沙量呈增长趋势。

根据9种工况下的含沙量试验数据统计分析，在0.05m3/s来水流量下，清水池出口含沙量为0.421～0.889kg/m3时所对应的进口含沙量为1.012～1.942kg/m3，重力沉沙过滤池出口含沙量满足0.5～0.6kg/m3要求时，对应的进口最大含沙量不宜超过1.5kg/m3。

2.4 颗粒级配

滴灌用水主要有两个控制指标[13]：出口含沙量范围为0.5～0.6kg/m3，出口泥沙粒径小于0.05mm。本次颗分试验数据共21组，限于篇幅，只给出溢流堰长3m的重力沉沙过滤池不同断面处的泥沙颗分曲线和5、3、2m堰长分别在沉淀池18.75m断面和24.50m断面的颗分结果曲线，见图8、图9。

由21组颗分试验结果分析可知，不同堰长的沉淀池内泥沙沉积粒径沿程分布基本相同。0.1mm以上的泥沙主要分布在沉淀池前半段，处理率在50%-90%之間，后半段主要是0.05～0.1mm粒径的泥沙。沉淀池前半段淤积泥沙中值粒径为0.2mm，尾部淤积泥沙中值粒径为0.07mm，清水池出口淤积泥沙中值粒径为0.05mm，满足灌溉与排水工程设计规范要求[14]。对于5、3、2m堰长的沉淀池，0.1mm以上的泥沙主要沉积在14.5～19.5m范围内，处理率在50%90%之间，故可考虑将沉淀池缩短至20m。而小于0.1mm的细颗粒泥沙主要沉降在沉淀池尾部20～25m段内，受侧向溢流堰的影响其沉降情况不同，图9中18.75m和24.50m断面处，对应2、3、5m堰长的运行工况，沉淀池内泥沙中值粒径依次减小，即随着溢流堰长的增大，侧堰水流对泥沙扰动能力不断减弱，其中3、5m侧堰工况时在沉淀池两断面处的中值粒径相差不大。综合考虑除沙效率和过滤网造价，选用3m溢流堰比较合适。

3 结论

（1）池长25m的重力沉沙过滤池总除沙效率约为52.96%，其中：沉淀池除沙效率为38.44%，清水池除沙效率为6.88%，过滤网除沙效率为7.64%。增加过滤网对于净化滴灌水质非常必要，过滤网清除水生物及杂质后，河水可以直接进入滴灌系统，省去了田间过滤设备，为整个灌溉系统节约了投资。

（2）由含沙量和颗分结果可以看出，对于长25m的沉淀池，0.1mm以上粒径的泥沙主要沉积在14.5～19.5m范围内，故沉淀池长度可减小至20m。同时根据颗分试验结果可知，侧向溢流堰长为3m时，其综合除沙效果较好。

（3）通过试验结果分析可以得出，沉淀池长25m、设计流量为0.05m3/s、清水池出口泥沙含量满足0.5-0.6kg/m3时，对应的进口最大含沙量不宜超过1.5kg/m3。

参考文献：

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[3]董新光.以标准化规范化为抓手努力提升田间高效节水技术水平[J].新疆水利，2012（3）：11-14.

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[5]孙娟.河水滴灌重力沉沙过滤池的设计与推广研究[J].泥沙研究，2014（3）：71-80.

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[7]何建村.河水滴灌重力沉沙过滤池的设计、施工及运行管理[J].节水灌溉，2014（9）：87-90.

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[9]何晓宁，王新.河水滴灌重力沉沙过滤池设计、施工与运行管理技术要求[R].乌鲁木齐：新疆维吾尔自治区水利厅，2012：1-51.

[10]昊均，马金凤，汤骅.沉沙池调流板水头损失研究[J].人民黄河，2011，33（2）：25-26.

[11]宗全利，刘焕芳，吴心蓉.沉沙池水流流场分布均勻化改进研究[J].人民黄河，2007，29（4）；73-75.

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[13]中华人民共和国水利部.微灌工程技术规范：GB/T50485-2009[S].北京：中国计划出版社，2009；21-23.

[14]中华人民共和国水利部.灌溉与排水工程设计规范：GB50288-99[S].北京：中国计划出版社，1999；28-30.

作者：刘亚丽 赵涛 戚印鑫 陶洪飞 张明强

重力式滤池发展论文 篇2：

城市污水深度处理中深床反硝化滤池的应用探讨

摘要：深床反硝化滤池作为我国城市污水深度处理的重要方式之一，其污水处理效果好、效率高且成本较低，能够有效确保出水SS、TN稳定达标，因而在城市污水深度处理方面有着极高的推广应用价值。本文结合在既往城市污水处理中的经验，针对城市污水深度处理中深床反硝化滤池的应用展开全面细致探讨，以供相关人员参考借鉴。

关键词：污水深度处理;深床反硝化滤池;处理机理;注意事项

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.058

Key word：Advanced sewage treatment;Deep bed denitrification filter;Treatment mechanism;Matters needing attention

1 深床反硝化滤池的工艺特点

深床反硝化滤池工艺是将生物氧化脱氮结合深床过滤为一体的污水处理单元，是污水脱氮与过滤较为先进的处理工艺。该处理工艺对于去除水中悬浮物（SS）、总氮量（TN）具有显著的效果，其主要是利用规格以及形状较为特殊的石英砂作为反硝化生物的挂膜介质，并将深床作为去除水中SS以及硝酸盐氮（NO3-N）的场所。该工艺具有如下特点：

（1）该工艺处理流程较短、耗费能源低、操作管理便捷，相比其他污水处理工艺运行成本较低，适用性及可靠性好。（2）深床反硝化滤池通过降流式重力滤池，对于水中SS的去除效果较好，且后续处理不需要设置终沉池或过滤池，滤池设计十分合理。（3）深床反硝化滤池可根据不同水质的实际情况，在深床过滤池与反硝化过滤池间进行灵活切换，实现了一池两用，减少了成本[1]。例如，可转化为去除SS的深床过滤池，或通过加入适量碳源转化为污水脱氮的反硝化滤池，从而有效满足水中SS、总氮的排放要求。（4）深床反硝化滤池的气、水反冲技术使得滤池反冲洗效果好（清洗效果高达100%）、耗水量小（仅为总水量2%～4%），并能显著提升反冲洗效率，减少滤池反冲洗的次数及成本。

2 城市污水深度處理中深床反硝化滤池的应用

2.1 应用机理

2.1.1 过滤机理

深床过滤池主要采用规格以及形状较为特殊的石英砂作为滤料，在运行的过程中机理主要分为截留、吸附以及脱附等3个环节。

首先，截留机理。截留分为机械过滤与滤料沉积两种类型，其中，机械过滤主要是通过滤料所组成的滤床对污水中的悬浮颗粒或已沉积的颗粒物集团等粒径大于滤料筛孔尺寸的颗粒物进行截留，滤料筛孔越小截留作用越明显，反之，由粗滤料所构成的滤床截留作用较小。滤料层通过截留能够不断截留、吸附由生化处理后出水中的悬浮物以及反硝化兼性异养菌群微生物（如微球菌属、变形杆菌属、芽抱杆菌属等），且能够轻松达到污水处理对于浊度<2NUT或SS<5mg/L（通常要求SS<2mg/L）的要求。滤料上沉积主要是由于液体流动，使得部分悬浮物穿过滤料而未被截留，此时就会沉积在滤料上。

其次，吸附机理。污水的深度处理时，颗粒物吸附于滤料表面，且在不同的滤速下滤料的吸附作用也有所不同，由此可通过控制滤速对吸附效果予以调整，从而确保污水的处理效果[2]。该原理是由于挤压、内聚力等的作用力，使分子间因吸力而吸附即物理吸附。

另外，脱附机理。通过上述一系列反应之后，被沉积颗粒物包裹的滤料间缝隙越来越小，使得进水流速升高，滤床阻力升高。被截留的颗粒物极有可能出现脱附并被带至滤料深层累积。因此，需要在滤床的过滤作用失效前，对滤床截留颗粒物予以反冲洗，使截留的悬浮颗粒物全部冲洗出池，从而恢复滤床的过滤作用。

2.1.2 脱氮机理

在缺氧的环境下，深床反硝化滤池滤料层表面会存在大量反硝化生物菌群附着，经二级生化处理后的出水在重力流的作用下进入滤池并通过滤料层，此时，进入滤池的污水中的硝酸盐氮（NO3-N）被石英砂表面的生物膜反硝化并转换为N2释放，由此而完成污水的反硝化脱氮。整个过程的反应为：硝基氮+碳源+反硝化微生物→N2↑。缺氧条件下，反硝化生物菌利用NO3-N中的N5+和N3+（还原为N2）作为能量代谢中的电子受体，O2-作为受氢体生成H2O和OH-碱度，有机物作为碳源及电子供体提供能量并被氧化降解[3]。因此，在反硝化深床滤池滤层中，只有在滤池进水溶解氧较低，滤层处于无氧状态才能起到脱氮作用，由此可见，对进水溶解氧予以严格把控对于减少碳源投加成本、提高滤池出水处理效果有着重要作用。

2.2 应用效果

污水经二级生物处理构筑物处理后，为进一步强化TN及SS的去除效率和稳定性，在循环澄清池后加设深床反硝化滤池。通过向滤池中投加碳源，并通过滤池中生物膜的异养型反硝化菌将硝酸盐被还原成氮气，从而使出水总氮达标。并通过滤料的过滤作用，使出水SS同步达标。

（1）出水水质好，采用传统重力流滤池，在污水处理时，能够确保出水稳定，水质好，抗冲击负荷能力强。（2）滤层堵塞风险低，反冲洗无盲区，冲洗效率高，即使进水水质较差时，通过反冲洗也能彻底恢复滤料的截污能力。（3）对溶解氧的影响较低，深床反硝化滤池采用弧形堰板及恒水位对滤池运行液位予以控制，有效规避了高落差跌水而导致的进水DO增加（控制溶解氧增加值<1mg/L。）。（4）冬季低温条件下，针对反硝化处理不彻底的现状，可通过在污水处理时投加适量碳源，确保TN能够实现稳定达标。（5）夏季气温条件良好，出水TN如若能稳定达标，则可对工艺运行予以调整，将碳源投加系统关闭转化为深床滤池，确保出水SS达标。（6）深床过滤池配备有独特的反冲洗系统，其独特的配水、配气系统，高密度分布的孔口以及高强度的气水反冲技术，能够实现全方位无死角反冲洗，显著提升了反冲洗效率，延长了滤池运行周期，减少了滤池反冲洗的次数及成本。

需要注意的是，在污水处理的过程中，应根据季节与实际情况，精准把控碳源投加量，避免碳源投量过大而影响反硝化效果;另外，进水SS偏低或水量偏少时，应适当延长反冲洗周期，若为首次使用需每10天冲洗一次，如此才能有效提升污水处理效果，确保出水SS、TN均能滿足排放标准。

3 结语

深床反硝化滤池作为时下较为先进且应用较为广泛的污水深度处理工艺，其能够同步实现去除SS、脱氮等功能，同时，其工艺技术成熟、使用性能稳定、处理效果较好、运行成本较低，并能够根据污水水质情况进行深床过滤功能与反硝化脱氮功能的灵活转化，真正实现了一池两用，节约了大量成本，因此极具进一步深度推广应用价值。

参考文献

[1]张亮平.深床反硝化滤池在市政污水深度处理中的应用[J].净水技术，2015，34（05）：109-111.

[2]骆一宁.环境工程中污水处理深床反硝化滤池中试研究[J].环境与发展，2017，29（09）：101-102.

[3]谭新刚.改进的生物反硝化滤池在污水深度处理中的应用研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2007.

收稿日期：2020-02-11

作者简介：方振敏（1986-），女，汉族，硕士研究生学历，环境保护工程工程师职称，研究方向为水污染治理。

作者：方振敏

重力式滤池发展论文 篇3：

发挥高效过滤设备的优势确保优质和谐供水

【摘 要】本文通过吉林市水务集团在上个世纪末与本世纪初的二水厂和三水厂扩建工程中引进法国得利满公司(Degremont)的V型滤池过滤工艺,与原来的传统旧滤池相比,技术先进、节能减排,具有明显的社会经济效益,证明了践行科学发展观、采用先进技术是建设优质节能环保型水务的重要环节。

【关键词】滤池:滤速:周期:水质:反冲洗:节能降耗

Display the superiority of the highly effective filter plant to guarantee the highly quality harmonious water supply

Zhou Xue-ying Wei Wen-zhang2

(Jilinshi the limited company of the water duty group Jilin Jilin 132011)

【

【Key words】Filter tank; Filtration rate; Cycle; Water quality; the Counter-flushing; the energy conservated and consume fall

1. 采用现代高效过滤技术是优质、安全供水的重要环节

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。就浑浊度这项指标来说,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。吉林市水务集团已建厂82周年,虽经几次改造,净化设备仍属20世纪90年代以前的传统工艺,达不到新的水质标准和设计规范要求,在节能和环保方面也很落后。以过滤工艺为例,自1927年建厂以来至今这82年中,曾经采用过鲍尔曼滤机、普通快滤池、移动罩滤池、单阀滤池,这些过滤设备均属耗能高、产量低、水质差的设备,按照新的水质检测标准是不能达标的。特别是过滤设备在自来水生产的22道工序中是最关键的一道工艺,不能有丝毫的疏忽。为满足吉林市160平方公里区域内140万用水人口安全高质用水的需要,集团公司在上个世纪末和本世纪初二、三水厂扩建工程中,经公司与东北市政工程设计研究院认真调研考察,结合吉林市松花江原水低温低浊低碱水质净化难度大的特点,设计中采用了当今国内外最先进的净化工艺,其中在过滤工程中采用了法国恒水位等速过滤的V型滤池技术,收到了水质好、节能减排、节省人力的好效果。在此,仅就高效、节能减排、节省人力、操作方便的V型滤池浅析于下:

2. V型滤池的引进

V型滤池的基本形式是由法国得利满(Degremont)公司开发的一种重力式快滤池。1998年7月1日投产的吉林市二水厂扩建工程引进了法国的V型滤池,设计能力为10万m3/d。净化效果明显好于现有的传统式滤池,故在三水厂扩建工程中选择了V型滤池,设计能力为10万m³/d。经过认真研究消化吸收后,在设计中依据国标GB50013-2006《室外给水设计规范》结合松花江原水水质特点选择设计参数,并本着优先采用国产设备和材料的原则,对进水系统、配水系统、出水系统和自控系统中的闸阀、溢流堰、反冲洗潜水泵、鼓风机、滤头、测压表、流量计、程控仪等均采用国产设备,上马快,投资少,较进口设备节省建设资金37%(进口设备投资需1781万元,而国产设备需投资为1300万元,(1781-1300)÷1300=37%)。

3. V型滤池的构造

共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:

3.1 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。

3.2 过滤系统由粒径0.9～1.3mm,k80=1.5,厚1.15m 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。

3.3 反冲洗系统由鼓风机、潜水泵、配气配水渠、滤板、滤头组成。

3.4 排水系统由池中排水渠和管廊的排水干渠组成。

3.5 计量系统在滤后总干管上安装1台TDS-100-DI600超声波流量计。

3.6 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。

4. 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。

4.1 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。

4.2 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。

5. 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。

V型滤池的工作特点是:

(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)。

(3)V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25m 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,可见吉林市水务集团有限公司践行科学发展观,在二水厂和三水厂扩建工程中引进了当代最高效的法国V型滤池技术,并在全公司五个水厂中优化调度,充分发挥V型滤池的优势,使二、三水厂的V型滤池在全公司制水生产中担负60～65%的过滤水量,收到了节能降耗,水质全面达标的好效果,取得了显著的社会经济效益,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了一定的贡献。

作者：周雪鹰 魏文章