V型滤池新工艺的应用
[提 要] 本文介绍了V型滤池工艺特点,总结了V型滤池的工艺设计、施工安装和生产管理工作经验。
[关键词] V型滤池;气水反冲洗;表面扫洗;工艺设计;工艺尺寸
1995年福州市自来水总公司在城门水厂(10万m3/d)第 一次引进法国得利满公司V型滤池,并取得成功,之后在西 区水厂二期(15万m3/d)、三期(15万m3/d)、新东区水厂(30 万m3/d)都采用法国得利满公司V型滤池,现笔者就近几年 与法国得利满公司在V型滤池的联络设计以及现场施工安 装和生产管理取得了一些实践经验介绍如下,以供参考。
1V型滤池工艺特点
V型滤池是法国得利满公司经过长期水力模型试验研究 设计出来的第五代滤池,具有先进的过滤工艺和反冲洗技术。 法国得利满公司V型滤池与其它滤池比较具有以下突出的 工艺特点:
(1) V型滤池采用恒液位、恒滤速的重力流过滤方式,滤 料上有足够的水深(1-1. 2m),以保持有效的过滤压力从而 保证过滤介质的各个深度均不产生负压。
(2)滤料采用较大的有效粒径和较厚的砂滤层,能使污 物更深地渗入过滤介质中从而充分发挥滤料的截污能力,并 增加过滤周期。
(3)先进的气水联合反冲洗工艺,可防止滤床膨胀,防止 滤砂的损失。单独气冲洗时压缩空气加入增大了滤料表面的 剪力,从而使得通常水冲洗时不易剥落的污物在气泡急剧上 升的高剪力下得以剥落。气水联合反冲洗时气泡在颗粒滤料 中爆破,使得滤料颗粒间的碰撞磨擦加剧,同时加入水冲洗 时,对滤料颗粒表面的剪切作用也得以充分发挥,加强了水冲 清污的效能。气泡在滤层中的运动,减少了水冲洗时滤料颗 粒间的相互接触的阻力,使水冲强度大大降低,从而节省冲洗 的能耗和水耗。
(4)均质的滤料,加上气水联合反冲洗工艺,能避免滤床 形成水力分级。气泡在滤层中运动产生混合后,可使滤料的 颗粒不断涡旋扩散,促进了滤层颗粒循环混合,由此得到一个 级配较均匀的混合滤层,其孔隙率高于级配滤料的分级滤层, 改善了过滤性能,从而提高了滤层的截污能力。
(5)在整个气水反冲洗过程中持续进行表面扫洗,可以 快速地将杂质排出,从而减少反冲洗时间节省冲洗的能耗。 更重要的是持续表面扫洗所消耗全部或部分的待滤水,使得 在此期间同一滤池组的其他滤池的流量和流速不会突然增加 或仅有一点增加,不会造成冲击负荷,滤池出水调节阀也不要 频繁调节。
(6)冲洗后滤池的过滤是通过缓慢升高水位的方法重新 起动的,滤池冲洗后重新起动时间约10-15分钟,使滤床得 到稳定,确保初滤水的水质。
2V型滤池工艺设计
2. 1设计参数
法国得利满公司V型滤池的设计参数都是经过长期水 力模型试验而得来,因此V型滤池的主要工艺参数是一种优 化组合的设计参数,在设计中应严格参照选用设计,其主要设 计参数有:
(1) V型滤池池体单室标准工艺尺寸,如表1。表1 V型滤池池体单室标准工艺尺寸
(2)滤速: 7-20m /h,通常采用8m /h。
(3)滤料为均质石英砂滤料,有效粒径d10=为0. 95mm, 极限值为dmin=0. 7mm、dmax=2. 0mm,不均匀系数K60=1. 3 一1. 6,卵石垫层粒径d=4-8mm,厚L=5cm。
(4)单独气冲洗强度30m3/m2. h,联合反冲洗水强度5 -7m3/m2. h、气冲强度50-60m3/m 2. h,单独水冲洗强度13 -15m3/m2. h,表面水冲洗强度6-8m3/m2. h。
2. 2工艺设计
经过几次与法国得利满公司的联络设计,并对照国内的 一些设计院设计的气水反冲洗滤池,笔者认为在V型滤池工 艺设计中应注意以下几个要点:
(1)根据V型滤池的工艺特点,充分发挥V型滤池的优 越性,必须严格采用V型滤池的主要工艺参数进行设计,同 时在设计时应注意区分滤池的工艺尺寸和建筑结构尺寸。
(2)合理设计滤池进水总渠的流速和过流面积,确保各 个滤池配水均匀。
(3)合理设计滤池超负荷水量。V型滤池的最佳运行负 荷为设计水量的80% -100%,最大的运行负荷不宜超过设 计水量的110%,因此应严格设计滤池溢流堰标高。
(4)滤池的出水堰不可取消,且每口滤池必须设一台滤 池出水调节阀。国内的一些设计院认为:通过出水调节阀控 制恒液位,出水堰可以取消;或多口滤池共用一台滤池出水调 节阀,这是不正确。第一,滤池的出水堰是确保滤池恒液位、 恒滤速过滤;第二,取消出水堰调节阀后为自由水头,调节阀 的调节精度无法保证,也就无法确保滤池恒液位、恒滤速过 滤。第三,多口滤池共用一台滤池出水调节阀将无法精确调 节并确保滤池恒水位,调节其中一口池时将会影响其它滤池 的恒液位。
(5)国内有些设计院为了节省土建造价,取消戓缩小反 冲洗水池,这是不合理。由于V型滤池对反冲洗强度有精确 的要求,V型滤池设计时要求反冲洗水池的贮水量应满足冲 洗两口以上滤池的水量,且在反冲洗水池的出水处设一定标 高的出水堰,保证反冲洗水池中的水位恒定,这样也就保证了 反冲洗强度的恒定。
(6) V型滤池滤料面至排水堰顶的高度为h=0. 50m,V 型槽扫洗孔高度(h1)指设计滤料面至V型槽扫洗孔中心的 高度为h1=0. 35m,这样确保V型槽扫洗孔为淹没出流而且 将表面污物推向排水槽。
(7)反冲洗进水管入池内可适当扩大有利于配水均匀, 但管内底应与池底标高一致,管顶低于气垫层。
2. 3设备和材料的选择
2. 3. 1阀门的选型
滤池运行都是通过阀门来控制的,因此阀门的选型至关 重要,在滤池阀门的设计和选型时应注意以下几个方面:
(1)滤池阀门建议都采用国际知名品牌的进口阀门,但 为了节省造价,除了滤池出水调节阀,其他阀门可以采用国内 知名品牌阀门或在国内组装的进口阀门。
(2)滤池出水调节阀建议采用气动调节阀,不宜采用电 动阀,因为电动阀不宜频繁动作且阀位难以控制。
(3)滤池排水阀建议采用气动蝶阀,不宜采用长杆闸板 阀。由于长杆闸板阀不易于安装,而且随着时间的推移土建变形,造成长杆闸板阀运行困难。
(4)阀门的气动装置(气缸)应合理配置。
2. 3. 2机械设备的配置
滤池主要机械设备有:反冲洗水泵、鼓风机、空气压缩机 等,这些设备完全可以选用国产设备,在定货时一定要注明所 定设备的技术参数,到货后再根据铭牌参数校核反冲洗强度。
2. 3. 3自动控制系统的配置
自动控制系统的元器件建议采用进口的产品,液位计和 阻塞计建议选用差压式,不宜采用超声波液位计。
2. 3. 4滤料的选用
根据V型滤池的反冲洗技术的要求,建议滤料采用质量 较好的海砂,不宜选用河砂。 3V型滤池施工、安装、调试 由于V型滤池对工艺参数有严格的要求,因此在V型滤 池土建施工和安装调试中应注意以下几个方面: 3. 1 V型滤池安装、调试步骤和注意事项 V型滤池土建施工(包括装修)基本完工后才能交付设 备安装调试,防止交叉施工损坏设备,V型滤池安装、调试步 骤和注意事项如下:
(1)核对装修后滤池各尺寸是否满足V型滤池工艺尺 寸的要求;
(2)预制安装滤梁、滤板;
(3)制作安装反冲洗管道及阀门系统;
(4)安装机械设备、控制柜、仪器仪表,敷设各种电缆及 电缆桥架;
(5)设备单体调试、测试、记录;
(6)彻底清理池体和管道内卫生,安装滤头;
(7)每座滤池进行气密性试验。第一,先打开冲洗水进 口阀向滤池注水,检查所有滤头出水是否良好,如在某个滤头 处出现强烈泡沫意味着滤头破损,则更换所有的有缺陷的滤 头;第二,向滤池注水,使滤板层上的水深为大约8 cm,开启 鼓风机打开进气阀观察滤池表面的气体分配是否均匀,同时 检查滤板和接头的紧密性,如在某个滤头附近出现强烈泡沫 意味着滤头破损,则更换所有有缺陷的部件;
(8)安装滤料。滤料填放之前,确认砾石承托层及石英 滤砂是否符合得利满标准,然后将水注入到滤板层之上至少 50 cm,装填工作必须特别小心,无论任何装填方式,都不能损 坏滤头。一旦滤头被覆盖,允许加快装填,当所有滤料装填到 位,即可平整表面。确定滤料层高度符合图纸技术要求,建议 增加5%的滤砂填放量,以弥补在滤池投运初期冲洗过程中 的损耗;
(9)进水前检查调试。检查调节各池进水堰板,确保滤 池配水均匀;调试仪器、仪表、自控系统和反冲洗系统等;
(10)进水过滤调试。在初次过滤调试期间,经充分混合 沉淀的沉淀水进入滤池,要投入一定量的氯或添加次氯酸盐 对滤池进行消毒。首先打开滤池放空阀,让初次过滤水排放, 直至出水符合标准。然后尽可能投入最大数量的滤池在最低的滤速下进行手动运行,滤后水调节阀一般控制在15%至 25%的开度,滤后水仅用于滤池的首次反冲洗,不进入清水 池。逐个冲洗滤池,每池冲洗3-4次后,滤后水满足出水标 准,即可投入试生产;最后根据各池滤料损失情况适当补充滤 料;
(11)联动调试生产。检查校核反冲洗强度;检查测试仪 器、仪表及自控系统。
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