给水厂滤池的优化技改与运行
导读：滤池浊度去除效果较差。滤池的反冲洗水头仅1.2m。技术改造后。反冲洗水，给水厂滤池的优化技改与运行。
关键词：滤池，反冲洗水，技术改造
1 前言
乌鲁木齐市某水厂始建于1985年，1987年投产运行，采用直接过滤工艺。1997年经过扩建后形成完整的水处理工艺，设计处理能力8万m3/d。工艺流程为：原水 预沉池 水力混合井 机械搅拌澄清池虹吸滤池 清水池。该水厂虹吸滤池设计规模为8万m3/d，分为两组，每组规模为4万m3/d。每组滤池分为6格，共12格，单格面积为30m2，平面尺寸为5m×6m，池深5.lm。滤料采用单层石英砂滤料，滤料粒径d=0.5-1.2mm，滤料层总厚度为900mm。，反冲洗水。卵石承托层厚度为250mm。作为控制水厂水质的关键构筑物，虹吸滤池存在出水水质未能达标、反冲洗耗水量大以及虹吸设备工作不正常等较为突出的问题。对水厂的正常运营造成了影响。出于满足日益提高的水质要求及降低水厂制水成本的考虑，对原有虹吸滤池进行技术改造。
2 技改前运行中存在问题
2.1 滤后水水质不达标
滤池浊度去除效果较差。从改造前运行的资料来看，在进水浊度≤15NTU时，其出水浊度仅达到1.2NTU，浊度的去除效果较差，特别时原水浊度较高时，滤池出水浊度相应升高，造成出厂水水质不能达标。毕业，反冲洗水。
2.2 反冲洗耗水量大、滤池过滤周期短
原有工艺中的虹吸滤池，采用真空系统控制进水和反冲排水的虹吸管，真空系统的稳定性较差，而且建设时间较长(1985年建设)，存在漏水漏气现象，个别滤池己经出现了无法反冲洗的状况，滤池的反冲洗水头仅1.2m，反冲洗时滤料悬浮层偏低，滤料的膨胀率达不到设计要求，滤料冲洗不干净，导致滤料中沉泥越来越多，致使滤池冲洗周期为8h，冲洗时间也比正常滤池长，滤池的反冲洗水量比正常滤池多一倍多。
2.3 自动化水平低
原有滤池自动化控制系统设计功能简单、整体自控等级低、效果差，无法有效的实现滤池的自动化运行，增加了现场工作强度，滤池水位误差大，出水水质不能保证。同时给管理和运行也带来了很大的困难。
2.4 反冲洗水排放不彻底
反冲洗废水采用虹吸管排除，从虹吸管工作原理分析，在反冲洗停止，排水把虹吸破坏后，势必有部分反冲洗废水回落到滤池中，造成反冲洗废水排放不彻底，对过滤水质造成影响[1]。
3 优化技改方案
滤池优化技改最主要的目标是提高出水水质、节省冲洗水量两个方面。提高出水水质最重要的是过滤方式的选择，按照过滤理论[2]，提高滤池截污能力最好的办法是采用反粒度过滤。毕业，反冲洗水。节省冲洗水量实现主要在于冲洗方式的选择，而气水联合反冲洗可以大大降低冲洗水量。
3.1 虹吸滤池改为反向过滤气水反冲洗滤池
鉴于原有滤池工况差，对虹吸滤池进行改造，从节省投资考虑，不改变原有池型，对现有的虹吸滤池进行技改，采用深圳清泉公司的专利技术——反向过滤气水反冲洗滤池。毕业，反冲洗水。将正向过滤改为反方向过滤;增加气水反冲洗系统，实现三段式气水反冲洗;冲洗方式为闭阀冲洗，冲洗时不排水，避免了滤料流失的问题[2]。改造后滤池剖面图见图1，具体实施措施如下：
a改造前b改造后
图1 滤池改造前后剖面图
3.1.1进、出水系统
进水：拆除原滤池进水渠道和进水虹吸管，改为由滤池底部管道进水，每组滤池进水总管管径为DN900，单格滤池进水管管径为DN400，配置全数字气动调节蝶阀控制进水。拆除原有滤池底部配水结构，将池底两侧填高1.0m，单格滤池中间部分留出B×H=0.8×1.0的进水渠道，进水管伸入池壁和此进水渠相连。
出水：在池壁两边内侧设两个出水堰槽(尺寸为B×H=0.6×1.0)，在池壁上开孔，接两根滤后水出水管(DN300)。各单格滤池的出水管分别接至出水总管(DN800)，总管再和原通向清水池的管道相连接。单格滤池出水管上设气动阀板，保持单格出水的控制。
3.1.2排水及放空系统
排水：拆除原滤池排水虹吸管和池内3条排水渠，将排水积水槽整体抬高，在其内墙上设置气动翻板排水阀，通过翻板阀将冲洗水排至外墙和内墙间的排水槽，并从槽底部接出排水管(DN500)，排入原滤池的排水渠内。每格的冲洗水单独排放。将原积水槽外墙的下部拆除，以扩大滤池管廊的面积，方便管道布置，改造后管廊宽度为4.9m。另外，为了避免闭阀冲洗不排水时废水溢流到其他单元，在滤池外侧池壁上开孔，设置溢流堰槽，并以管道接至排水沟渠。
放空：自滤池进水管三通处接出放空管(DN200)和反冲水排水管相连接，引入原滤池排水渠内，放空管上设气动蝶阀。毕业，反冲洗水。
3.1.3承托层及滤料
卵石承托层厚为350mm，仍然采用单层石英砂滤料，粒径为0.8~1.65，K80=1.8，滤料厚度为1.15m。
3.2 完善反冲洗系统
对原有工艺管道加以改造并改变反冲洗方式，由自身水力反冲洗改为外加动力气水反冲洗。
水反冲系统：增加3台反冲洗水泵(2用1备),反冲洗水管管径为DN400，接到待滤水进水管上，每单元滤池增加反冲洗进水自动蝶阀1套。
气反冲系统：增加反冲洗鼓风机2台(1用1备)，每单格滤池增加反冲洗进气自动蝶阀和排气电磁阀1套。反冲洗气管管径为DN200，伸入到中间填高的进水渠中。
3.3 提高自动化水平
保留原电动蝶阀配电控制柜，将原滤池控制柜改为滤池控制柜1个，增设水头损失仪、反冲洗鼓风机控制(配电)柜以及空压机控制(配电)柜。建立由滤池上位机、PLC主站与PLC就地站组成的集散控制系统。
4 运行效果
4.1改造前、后滤池出水浊度对比
改造前后滤池出水浊度见表1、2。毕业，反冲洗水。
表1 改造前进出水平均浊度(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 |
| 进水平均浊度 | 6.7 | 4.8 | 4.8 | 3.8 | 5.9 | 6.5 | 72.2 | 8.5 | 9.0 | 9.3 | 9.9 | 5.7 |
| 出水平均浊度 | 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 |
| 进水平均浊度 | 2.2 | 1.7 | 1.2 | 1.7 | 2.9 | 6.6 | 65 | 80 | 1.4 | 1.0 | 1.5 | 2.1 |
| 出水平均浊度 | 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 改造后进出水平均浊度(NTU)
由表1和表2可以看出，不论滤池进水浊度如何变化，出水浊度都能控制在1.6NTU以下，改造前出水平均浊度1.2NTU，改造后为0.4NTU，平均下降了67%，出水水质达标率100%。
4.2改造前、后滤池反冲洗周期对比
改造前，滤池反冲洗周期为8h，技术改造后，滤池反冲洗周期≥36h;滤池技改后，可满足日处理水量8万m3的处理要求，考虑自用水水量，实际滤池日处理量约8.25万m3，过滤滤速由原来的9.1m/h提高到10.8m/h，仍可满足过滤工艺要求;
4.3改造前、后滤池反冲洗耗水量对比
改造前，滤池反冲洗耗水量约150m3/次.格，改造后，反冲洗耗水量节省70%以上。反冲洗水耗控制在产水量的2.0%以内，每年节约水量150万m3。
4.4改造前、后滤池自动化程度对比
改造前，滤池自动化控制系统设计功能简单，无法有效的实现滤池的自动化运行，增加了现场工作强度，滤池水位误差大，出水水质不能保证。改造后，自动化程度提高，达到“无人值守、定时巡查”的程度。
5 结语
通过对原有虹吸滤池改为反向过滤气水反冲洗滤池的技术改造，在很大程度上改善了过滤效果，并且提高了自动化程度，提高了滤池出水水质，同时节约了反冲洗水量，带来很大的经济效益和社会效益。
参考文献：
[1]北京市市政工程设计研究院.给水排水设计手册(第3册)[M].北京：中国建筑工业出版社，2002.
[2]郭修梅.过滤技术的重大发展[J].冶金矿山设计与建设，2002，34(2):32-35.
[3]许保玖，安鼎年.《给水处理理论与设计》[M].北京：中国建筑工业出版社，1992.
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