V型滤池运行管理中的一些体会
在水厂的水处理工艺中，滤池对水的净化起到关键作用。V型滤池由于具有出水水质好、滤速高、滤水周期长、反冲洗效果好和便于自动化管理等特点，因而在国内得到了广泛的应用。但大量实践也表明，V型滤池对工艺设计、施工精度和管理水平要求甚严，任何环节出现疏忽，都会影响其运行效果。笔者现结合广东省惠州市江北水厂V型滤池的使用情况，在V型滤池的在设计、管理方面提出一些个人的看法和建议。
2.江北水厂V型滤池概况
江北水厂设计规模为60万m3/d，分三期建设，现已建成投产20万m3/d。净水工艺采用的气水反冲洗V型滤池，分设十组滤格。滤池运行三年多来，滤池运行稳定，在滤前水＜5NTU时，出水浊度基本保持在0.2NTU以下。滤料流失率不高，滤层厚度比设计值下降仅5.4cm，占原来滤层厚度的5%左右（估计主要是滤料粒径变细，滤层孔隙率下降所致）。此外，滤池四角及周边也均未出现泥团，滤层也未出现板结现象。滤池的设计参数如下表：
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3. 滤池设计的改进方案
3.1V型槽扫洗孔高度的确定
V型滤池的表面扫洗功能是通过滤池两侧的V型槽底部扫洗孔喷出的射流来实现的。研究表明，表面扫洗对滤池的反冲洗效果起到巨大作用，不但能把滤层反冲上来的污物推向排水槽，不致产生滞流，同时还加快了反冲洗水的漂洗速度，减少冲洗水量。但如果V型槽扫洗孔标高设计不当，其效果会适得其反。江北水厂V型槽扫洗孔中心高于滤料面350mm ，低于排水堰150mm，其断面图如图一所示。扫洗孔采用该设计，在实际使用中导致两个问题。（一）表面扫洗效果不理想。由于反冲洗时扫洗孔全部淹没于水下接近200mm，射流几乎起不到扫洗水面漂浮物的作用。（二）存在着冲砂现象。滤床在反冲洗时会有100mm左右的微膨胀（膨胀率按5~8%计），此时，扫洗孔中心仅高出滤床膨胀面250mm，低于反冲洗水面200mm，扫洗孔的射流冲向流动水层的中部，将悬浮的小粒径滤料冲向排水堰，使之出现滤料面倾斜现象。经检测，江北水厂滤料倾斜面存在着2~4mm的高差，幸未造成明显影响，未导致滤后水水质降低和滤池周期缩短等现象。经验表明，扫洗孔中心标高宜稍高于排水堰口，和水漂洗阶段水槽上水头一致（可根据漂洗水量和槽长计算得出），使扫洗孔处于半淹没状态，表面扫洗的横向推力将达最佳。
3.2初滤水排放口的设置
尽管目前国家仍未要求排放初滤水，而各地排放初滤水的也并不多，但在设计中必须考虑设置初滤水排放口。江北水厂的各组滤格均未设置初滤水的排放口，仅在总排污渠内设有放空阀，而且还存在着操用不便的问题。一旦反冲洗过程失败，滤料脱落的污物将进入滤层下的配水空间并将流入集水总渠，势必严重污染滤后水水质。为此，在每格滤池滤后水跌水堰处设置初滤水排放口是必需的。
4.V型滤池运行管理
4.1气动蝶阀的技术改造
气动蝶阀在V型滤池的过滤和反冲洗阶段都起到重要作用，因此对它的使用管理是V型滤池运行能否成功的关键因素之一。江北水厂采用的是法国Amri的气动蝶阀，按类型可分为比例调节型的出水阀和开关型的反冲洗水阀、反冲洗气阀、放气阀，使用效果良好。为使这些气动蝶阀的动作更符合生产实际，我们对它们进行了三次技术改造：
4.1.1出水阀动作频率的整定
在滤池的气动阀门中，出水阀的控制作用最为关键，它直接关系到V型滤池恒水位过滤能否实现，这也决定了它频繁工作的特性。江北水厂出水阀最初的调节频率就高达2次/秒。频繁动作使阀门构件出现了不同程度的磨损，其执行构件——三位四通气路分配器（图二中B点）更是经常损坏，致使出水阀动作失控。为此，我们对其线路板的灵敏度（Sensitivity）和死区（Dead band）（图二中的S、D点）电阻进行了调整，降低灵敏度，增大死区，重新设定阀体气动与电动的配比参数。在保证滤池的液位变化能控制在±1cm的情况下，出水阀动作频率由2次/秒下降到了0.05次/秒，大大延长了气路分配器的使用寿命。目前，正在调整滤池PLC站的出水阀PID三个参数，同时拟扩大液位控制范围到±3cm，相信可以进一步降低出水阀的动作频率。
4.1.2反冲洗阀门电磁阀降压改造
V型滤池的反冲洗水阀、反冲洗气阀和放气阀的能否正常启闭关系到滤池反冲洗过程的成败。反冲洗阀门内采用了AC220V的电磁阀（图二中A点），通过电磁阀对气路的通断作用实现开关阀门的目的。其原理如图三（1）。但水厂运行不到两年，就有17个电磁阀烧坏。我们尝试通过降低电磁阀的输入电压来实现减少电磁阀烧坏的目的。首先，我们通过变压器将原来的AC220V输入电压降为AC110V，并在电路中增加中间继电器以控制电源的开断，改造原理如图三（2）。但随后的使用情况表明这一改造效果不明显。为此，我们在反冲洗阀门改用DC24V电磁阀，再将交流110V的输入电压改为直流24V，其改造原理如图三（3）。改造至今一年多的时间内再无电磁阀烧坏现象。
4.1.3出水阀开度控制值的调整
由于江北水厂V型滤池出水阀口径偏大于实际需要，因而阀口可自动调节控制值被设置在0~60之间。随着供水高峰的到来，滤池的滤水量由9000m3/h 上升到11000m3/h ，滤池的滤速也因此由设计的8.6m/h提高到10.5m/h，此时出水阀控制值开至60仍无法完全处理，唯有通过手动将出水阀开启度加大来降低滤池水位。在此高低水位调整期间，最大滤速能达到了13.5m/h，大大超过了滤池的负荷，导致滤层的早期浊度穿透，不但污染滤后水水质，也缩短了滤池过滤周期。这解决这一问题，我们将出水阀的最大可自动调节控制值由60提高到68，使自控滤速可达到11.5 m/h，稍大于最大需滤水量的强制滤速，以保证滤池水位恒定。滤阀控制值经调整后，滤后水的水质较调整前有了显著的改善。
4.1.4三位四通先导阀改造
由于出水阀内三位四通先导阀（即DC24V电磁阀和气路分配器，图二中的B点）价格昂贵，且采购周期长，现拟对其进行改造，将它移出阀体，用国产三位四通电磁阀取代之，原先导阀气路与阀体气缸接口处用订做的快速接头及气管连接。该方案现正实施中，如改造成功，改造后的设备成本仅为原来的1/10，并且日后给设备维护和采购带来极大的方便。
4.2反冲洗设备的合理使用
江北水厂滤池反冲洗设备最初设计采用的是二台鼓风机（C80-15型，Q=80m3/min）和二台水泵（20SA-22B型，Q=1500m3/h），后因考虑到在气洗混冲阶段冲洗强度太大，故此方案被淘汰了。目前，滤池配置了三台鼓风机（BE200型，Q=44.1m3/min）和三台水泵（300S12型，Q=790m3/min），滤池反冲时开机状态为二台鼓风机→一台鼓风机、一台水泵→二台水泵。根据反冲洗的经验，混冲阶段反冲强度宜达到最大，而江北水厂由于混冲阶段仅开一台鼓风机和一台水泵，使得反冲效果稍差，导致反冲洗时间偏长。现拟通过程序调整，使混冲阶段运行二台鼓风机和一台水泵，使反冲洗达到气冲14L/m2·s、水冲2.4L/m2·s的强度。
5.小结和探讨
5.1在V型滤池的设计、施工、管理每一个环节都要细致谨慎，吸取滤池的使用经验，以避免因疏忽而造成不良后果。
江北水厂V型滤池滤后水集水总渠顶部根据构筑要求设置了横梁，然而该横梁在工艺图纸和参数设计中却均未得到体现，结果造成集水渠顶部横梁间产生气囊，影响到集水渠的过流能力。对此，应当引起足够的重视。
5.2加强对滤池配套设备的使用管理，使之运行达到最佳状态，再通过PLC程序的调整使软硬件配全实现最优化，这是V型滤池高效、稳定运行的重要保障，同时对减少维护量和降低维护费用均大有俾益。
5.3 为实现滤池的优化运行，需对气水反冲洗设计参数和运行情况进行系统的运行评估。V型滤池的运行管理中，应对滤池运行参数进行追踪分析，包括对滤池周期、反冲洗强度的调整，对滤后水浊度、PH值水头损失、滤料层的截污率等的监控，使滤池运行适应不断变化的生产情况，以充分发挥V型滤池在常规水处理工艺中优势。
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