V型濾池反沖洗排水系統的設計探討

論文類型	技術與工程	發表日期	2001-02-01
來源	《中國給水排水》2001年第2期
作者	王爭元,徐強,胡寶娣
關鍵詞	V型濾池反沖洗排水系統濾料漂移
摘要	王爭元1，徐強1，胡寶娣2 (1.中國市政工程華北設計研究院，天津300074；2.大同市熱力有限公司，山西大同037006) 　　摘要：V型濾池反沖洗排水系統的排水堰頂、V型槽掃洗孔及濾料面標高的設計不當會導致濾料面傾斜，進而影響濾池的正常運行和濾后水質。在對若干個V型濾池的運行狀況進行調查分析 ...

王爭元1，徐強1，胡寶娣2
(1.中國市政工程華北設計研究院，天津300074；2.大同市熱力有限公司，山西大同037006)

　　摘要：V型濾池反沖洗排水系統的排水堰頂、V型槽掃洗孔及濾料面標高的設計不當會導致濾料面傾斜，進而影響濾池的正常運行和濾后水質。在對若干個V型濾池的運行狀況進行調查分析的基礎上，提出了改進設計的建議。
　　關鍵詞：V型濾池；反沖洗排水系統；濾料漂移
　　中圖分類號：TU991.24
　　文獻標識碼：C
　　文章編號 ：1000-4602(2001)02-0050-03

　　V型濾池是近年來國內給水處理廠普遍選用的一種池型，已建成運行的約在20座以上，頗有取代四閥和雙閥濾池之勢。

　　1 V型濾池的工藝概況

　　從V型濾池的構造和運行情況看，與四閥和雙閥濾池相比，具有如下優點：
　　①反沖洗的排水系統簡單，施工方便，省去了為排水均勻而設的眾多集水槽。
　　②濾層厚，采用等粒徑粗顆粒濾料，截污能力強，截污量大，過濾周期長。
　　③采用氣水反沖洗，反沖洗效果好，節水。
　　④自動化程度高，控制系統成熟。
　　但也存在一些問題：
　　①配水、配氣系統復雜，施工要求高，造價高。
　　②反沖洗時濾料有向排水堰方向漂移的現象，影響了濾池的正常工作，需定期平整。
　　一次在某給水廠工作時發現V型濾池濾料面傾斜，近排水堰一側濾料面高，近V型槽一側濾料面低，兩者相差約0.10～0.15 m，如圖1所示。

　　該廠為新建給水廠，運行時間僅三個月左右就發生濾料面傾斜0.10～0.15m，可以說是比較嚴重的。如果長時間運行，濾料漂移量會大大增加，濾料面的傾斜度也會加大，這種情況會影響濾池的正常運行，并容易引起下列問題：
　　①濾速大小不一，影響濾后水質。由于濾層厚薄不均，在過濾時會出現濾速大小不一，濾層厚的部位阻力大，濾速小；濾層薄的部位阻力小，濾速大，還有可能出現穿透現象，降低出水水質。反沖洗也會出現強度不一，阻力大的部位，反沖洗強度小，濾料可能沖洗不凈；阻力小的部位，反沖洗強度大。
　　②出現水力篩分，縮短過濾周期。反沖洗時漂移的成分是細顆粒濾料(因其重量輕)，這樣在排水堰一側，濾層加厚部位的濾料粒徑多為小粒徑濾料，其孔隙小，容易堵塞，縮短了過濾周期。

　　2 濾池運行情況的調查

　　為了防止或減小V型濾池在運行過程中出現濾料面傾斜，保證V型濾池正常運行，必須找出造成濾料漂移、濾料面傾斜的原因及解決辦法，為今后設計V型濾池提出修正意見。
　　為此，對國內一些正在運行的V型濾池進行了調查，現將有代表性的調查結果簡述如下：
　　2.1 廣東某給水廠的V型濾池
　　煤、砂雙層濾料，煤濾料有效粒徑為1.5mm，層厚為0.85m；石英砂濾料有效粒徑為0.75mm，層厚為0.45m；承托層厚為0.1 m，過濾層總厚度為1.30m。排水堰高出設計濾料面0.7m，V型槽掃洗孔中心高出設計濾料面0.35m。濾池掃洗水強度為2.8L/(s·m²)，單水沖洗強度為15L/(s·m²)，氣水同時沖洗的水洗強度為2～4L/(s·m²)，氣洗強度為15L/(s·m²)。濾池橫斷面如圖2所示，調查時該濾池運行時間約三個月，濾料面傾斜0.1～0.15m。

　　2.2 海口某給水廠的V型濾池
　　單層石英砂濾料濾池的濾料粒徑為0.95～1.35mm，濾層厚為1.25m，承托層厚為0.05m，排水堰頂高出設計濾料面0.4m，V型槽掃洗孔中心高出設計濾料面0.25m，單格濾池寬度為3.53m。濾池掃洗水強度為2.8L/(s·m²)，水洗強度為4L/(s·m²)，氣洗強度為15L/(s·m²)。濾池橫斷面如圖3所示。該濾池已運行一年多，濾料面傾斜，且有明顯的折點，排水堰一側濾料面高，V型槽一側濾料面低，兩者相差0.15～0.20m。

　　2.3 深圳某給水廠的V型濾池
　　單層石英砂濾料濾池的濾料粒徑為0.8～1.2mm，層厚為1.5m，排水堰頂高出濾料面0.5m，V型槽掃洗孔中心高出濾料面0.515m，單格濾池寬為3.5m。濾池掃洗水強度為2.8L/(s·m²)，單水沖洗強度為15L/(s·m²)，氣水同時沖洗的水洗強度為2～4L/(s·m²)，氣洗強度為15L/(s· m²)。濾池橫斷面如圖4所示，濾料面無明顯變化。
　　從上述調查中可知，V型濾池運行過程中濾料漂移、濾料面傾斜是較普遍的現象，究其原因，主要是V型槽掃洗孔的設計標高不當所致。

　　例1，廣東某給水廠V型濾池(圖2)為雙層濾料，該濾池V型槽掃洗孔中心的設計標高大大低于反沖洗時濾料膨脹高度(濾料反沖洗時膨脹面高出設計濾料面0.5m，而掃洗孔中心僅高出設計濾料面0.35m，在濾料膨脹范圍內)。當濾池反沖洗時，V型槽掃洗孔出流水和反沖洗水將懸浮著的濾料沖向排水堰一側，久而久之即出現濾料面傾斜現象。
　　例2，海口某給水廠V型濾池(圖3)為單層石英砂濾料，V型槽掃洗孔中心高于設計濾料面僅0.25m，而低于排水堰0.15m，在反沖洗時盡管濾料只是微膨脹，但其膨脹高度仍達0.10～0.125m(微膨脹率按8%～10%計)，V型槽掃洗孔中心僅高出濾料膨脹面0.15～0.125m，而低于反沖洗時排水堰頂水面近0.2m。在這種情況下，反沖洗時掃洗孔的出水沖向流動水層的中部，也必然將懸浮著的小粒徑濾料沖向排水堰，造成濾料面傾斜。
　　例3，深圳某給水廠V型濾池(圖4)，石英砂濾料，濾層厚為1.5m，排水堰頂高出設計濾料面0.5m，V型槽掃洗孔中心高出設計濾料面0.515m，反沖洗時濾料為微膨脹狀態，最大膨脹高度0.15m(按10%膨脹率計)。該濾池已運行了五年，濾料面未出現傾斜現象，主要原因是V型槽掃洗孔中心標高設計比較合理，其標高既接近排水堰頂標高，充分發揮了掃洗作用和起點的推動作用，又高于濾料反沖洗時的膨脹面，有較多安全余量(0.365m)，保證了反沖洗濾料微膨脹時懸浮著的濾料不被掃洗水沖動，使濾料面穩定，保證了濾池正常工作和濾后水質。

　　3 幾點建議

　　據前述V型濾池運行過程中出現的問題及其設計情況，參考國外有關V型濾池的設計資料和我國現行氣水反沖洗濾池的設計規程，對今后V型濾池排水系統設計參數的取值提出如下建議：
　　①排水堰高度(h)——指設計濾料面至排水堰頂之間的高差，其高度的確定依據以下情況(見圖5)：a.對于單層濾料微膨脹V型濾池，設計濾料面至排水堰頂的高度h＝0.50m；b.對于雙層濾池和其他非微膨脹V型濾池，設計濾料面至排水堰頂的高度h＝0.35m+濾料膨脹高度，但濾料的最小膨脹高度按0.15m計。