V型濾池新工藝的應用
[提 要] 本文介紹了V型濾池工藝特點,總結了V型濾池的工藝設計、施工安裝和生產管理工作經驗。
[關鍵詞] V型濾池;氣水反沖洗;表面掃洗;工藝設計;工藝尺寸
1995年福州市自來水總公司在城門水廠(10萬m3/d)第 一次引進法國得利滿公司V型濾池,并取得成功,之后在西 區水廠二期(15萬m3/d)、三期(15萬m3/d)、新東區水廠(30 萬m3/d)都采用法國得利滿公司V型濾池,現筆者就近幾年 與法國得利滿公司在V型濾池的聯絡設計以及現場施工安 裝和生產管理取得了一些實踐經驗介紹如下,以供參考。
1V型濾池工藝特點
V型濾池是法國得利滿公司經過長期水力模型試驗研究 設計出來的第五代濾池,具有先進的過濾工藝和反沖洗技術。 法國得利滿公司V型濾池與其它濾池比較具有以下突出的 工藝特點:
(1) V型濾池采用恒液位、恒濾速的重力流過濾方式,濾 料上有足夠的水深(1-1. 2m),以保持有效的過濾壓力從而 保證過濾介質的各個深度均不產生負壓。
(2)濾料采用較大的有效粒徑和較厚的砂濾層,能使污 物更深地滲入過濾介質中從而充分發揮濾料的截污能力,并 增加過濾周期。
(3)先進的氣水聯合反沖洗工藝,可防止濾床膨脹,防止 濾砂的損失。單獨氣沖洗時壓縮空氣加入增大了濾料表面的 剪力,從而使得通常水沖洗時不易剝落的污物在氣泡急劇上 升的高剪力下得以剝落。氣水聯合反沖洗時氣泡在顆粒濾料 中爆破,使得濾料顆粒間的碰撞磨擦加劇,同時加入水沖洗 時,對濾料顆粒表面的剪切作用也得以充分發揮,加強了水沖 清污的效能。氣泡在濾層中的運動,減少了水沖洗時濾料顆 粒間的相互接觸的阻力,使水沖強度大大降低,從而節省沖洗 的能耗和水耗。
(4)均質的濾料,加上氣水聯合反沖洗工藝,能避免濾床 形成水力分級。氣泡在濾層中運動產生混合后,可使濾料的 顆粒不斷渦旋擴散,促進了濾層顆粒循環混合,由此得到一個 級配較均勻的混合濾層,其孔隙率高于級配濾料的分級濾層, 改善了過濾性能,從而提高了濾層的截污能力。
(5)在整個氣水反沖洗過程中持續進行表面掃洗,可以 快速地將雜質排出,從而減少反沖洗時間節省沖洗的能耗。 更重要的是持續表面掃洗所消耗全部或部分的待濾水,使得 在此期間同一濾池組的其他濾池的流量和流速不會突然增加 或僅有一點增加,不會造成沖擊負荷,濾池出水調節閥也不要 頻繁調節。
(6)沖洗后濾池的過濾是通過緩慢升高水位的方法重新 起動的,濾池沖洗后重新起動時間約10-15分鐘,使濾床得 到穩定,確保初濾水的水質。
2V型濾池工藝設計
2. 1設計參數
法國得利滿公司V型濾池的設計參數都是經過長期水 力模型試驗而得來,因此V型濾池的主要工藝參數是一種優 化組合的設計參數,在設計中應嚴格參照選用設計,其主要設 計參數有:
(1) V型濾池池體單室標準工藝尺寸,如表1。表1 V型濾池池體單室標準工藝尺寸
(2)濾速: 7-20m /h,通常采用8m /h。
(3)濾料為均質石英砂濾料,有效粒徑d10=為0. 95mm, 極限值為dmin=0. 7mm、dmax=2. 0mm,不均勻系數K60=1. 3 一1. 6,卵石墊層粒徑d=4-8mm,厚L=5cm。
(4)單獨氣沖洗強度30m3/m2. h,聯合反沖洗水強度5 -7m3/m2. h、氣沖強度50-60m3/m 2. h,單獨水沖洗強度13 -15m3/m2. h,表面水沖洗強度6-8m3/m2. h。
2. 2工藝設計
經過幾次與法國得利滿公司的聯絡設計,并對照國內的 一些設計院設計的氣水反沖洗濾池,筆者認為在V型濾池工 藝設計中應注意以下幾個要點:
(1)根據V型濾池的工藝特點,充分發揮V型濾池的優 越性,必須嚴格采用V型濾池的主要工藝參數進行設計,同 時在設計時應注意區分濾池的工藝尺寸和建筑結構尺寸。
(2)合理設計濾池進水總渠的流速和過流面積,確保各 個濾池配水均勻。
(3)合理設計濾池超負荷水量。V型濾池的最佳運行負 荷為設計水量的80% -100%,最大的運行負荷不宜超過設 計水量的110%,因此應嚴格設計濾池溢流堰標高。
(4)濾池的出水堰不可取消,且每口濾池必須設一臺濾 池出水調節閥。國內的一些設計院認為:通過出水調節閥控 制恒液位,出水堰可以取消;或多口濾池共用一臺濾池出水調 節閥,這是不正確。第一,濾池的出水堰是確保濾池恒液位、 恒濾速過濾;第二,取消出水堰調節閥后為自由水頭,調節閥 的調節精度無法保證,也就無法確保濾池恒液位、恒濾速過 濾。第三,多口濾池共用一臺濾池出水調節閥將無法精確調 節并確保濾池恒水位,調節其中一口池時將會影響其它濾池 的恒液位。
(5)國內有些設計院為了節省土建造價,取消戓縮小反 沖洗水池,這是不合理。由于V型濾池對反沖洗強度有精確 的要求,V型濾池設計時要求反沖洗水池的貯水量應滿足沖 洗兩口以上濾池的水量,且在反沖洗水池的出水處設一定標 高的出水堰,保證反沖洗水池中的水位恒定,這樣也就保證了 反沖洗強度的恒定。
(6) V型濾池濾料面至排水堰頂的高度為h=0. 50m,V 型槽掃洗孔高度(h1)指設計濾料面至V型槽掃洗孔中心的 高度為h1=0. 35m,這樣確保V型槽掃洗孔為淹沒出流而且 將表面污物推向排水槽。
(7)反沖洗進水管入池內可適當擴大有利于配水均勻, 但管內底應與池底標高一致,管頂低于氣墊層。
2. 3設備和材料的選擇
2. 3. 1閥門的選型
濾池運行都是通過閥門來控制的,因此閥門的選型至關 重要,在濾池閥門的設計和選型時應注意以下幾個方面:
(1)濾池閥門建議都采用國際知名品牌的進口閥門,但 為了節省造價,除了濾池出水調節閥,其他閥門可以采用國內 知名品牌閥門或在國內組裝的進口閥門。
(2)濾池出水調節閥建議采用氣動調節閥,不宜采用電 動閥,因為電動閥不宜頻繁動作且閥位難以控制。
(3)濾池排水閥建議采用氣動蝶閥,不宜采用長桿閘板 閥。由于長桿閘板閥不易于安裝,而且隨著時間的推移土建變形,造成長桿閘板閥運行困難。
(4)閥門的氣動裝置(氣缸)應合理配置。
2. 3. 2機械設備的配置
濾池主要機械設備有:反沖洗水泵、鼓風機、空氣壓縮機 等,這些設備完全可以選用國產設備,在定貨時一定要注明所 定設備的技術參數,到貨后再根據銘牌參數校核反沖洗強度。
2. 3. 3自動控制系統的配置
自動控制系統的元器件建議采用進口的產品,液位計和 阻塞計建議選用差壓式,不宜采用超聲波液位計。
2. 3. 4濾料的選用
根據V型濾池的反沖洗技術的要求,建議濾料采用質量 較好的海砂,不宜選用河砂。 3V型濾池施工、安裝、調試 由于V型濾池對工藝參數有嚴格的要求,因此在V型濾 池土建施工和安裝調試中應注意以下幾個方面: 3. 1 V型濾池安裝、調試步驟和注意事項 V型濾池土建施工(包括裝修)基本完工后才能交付設 備安裝調試,防止交叉施工損壞設備,V型濾池安裝、調試步 驟和注意事項如下:
(1)核對裝修后濾池各尺寸是否滿足V型濾池工藝尺 寸的要求;
(2)預制安裝濾梁、濾板;
(3)制作安裝反沖洗管道及閥門系統;
(4)安裝機械設備、控制柜、儀器儀表,敷設各種電纜及 電纜橋架;
(5)設備單體調試、測試、記錄;
(6)徹底清理池體和管道內衛生,安裝濾頭;
(7)每座濾池進行氣密性試驗。第一,先打開沖洗水進 口閥向濾池注水,檢查所有濾頭出水是否良好,如在某個濾頭 處出現強烈泡沫意味著濾頭破損,則更換所有的有缺陷的濾 頭;第二,向濾池注水,使濾板層上的水深為大約8 cm,開啟 鼓風機打開進氣閥觀察濾池表面的氣體分配是否均勻,同時 檢查濾板和接頭的緊密性,如在某個濾頭附近出現強烈泡沫 意味著濾頭破損,則更換所有有缺陷的部件;
(8)安裝濾料。濾料填放之前,確認礫石承托層及石英 濾砂是否符合得利滿標準,然后將水注入到濾板層之上至少 50 cm,裝填工作必須特別小心,無論任何裝填方式,都不能損 壞濾頭。一旦濾頭被覆蓋,允許加快裝填,當所有濾料裝填到 位,即可平整表面。確定濾料層高度符合圖紙技術要求,建議 增加5%的濾砂填放量,以彌補在濾池投運初期沖洗過程中 的損耗;
(9)進水前檢查調試。檢查調節各池進水堰板,確保濾 池配水均勻;調試儀器、儀表、自控系統和反沖洗系統等;
(10)進水過濾調試。在初次過濾調試期間,經充分混合 沉淀的沉淀水進入濾池,要投入一定量的氯或添加次氯酸鹽 對濾池進行消毒。首先打開濾池放空閥,讓初次過濾水排放, 直至出水符合標準。然后盡可能投入最大數量的濾池在最低的濾速下進行手動運行,濾后水調節閥一般控制在15%至 25%的開度,濾后水僅用于濾池的首次反沖洗,不進入清水 池。逐個沖洗濾池,每池沖洗3-4次后,濾后水滿足出水標 準,即可投入試生產;最后根據各池濾料損失情況適當補充濾 料;
(11)聯動調試生產。檢查校核反沖洗強度;檢查測試儀 器、儀表及自控系統。
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