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  从1990年以来,国内已陆续建造和改建了数百座气水反冲滤池。随着该种过滤技术的推广应用,其过滤滤速快、过滤周期长、出水水质好、冲洗水量少等特点已普遍得到用户的接受和好评。与此同时,气水反冲滤池的设计与施工也存在着管道布局走向和土建施工复杂、施工精度要求高等问题。

江门气水反冲滤池的工艺设计与施工


  1设计参数的确定

  气水反冲滤池的过滤设计负荷主要与进水浊度、温度等因素有关。理论上讲,滤速一般为8~12m/h,冲洗周期24~48h。随着强化出水水质和挖潜要求的提高,过滤滤速和周期分别有降低和减少的趋势。根据多年设计和施工的体会,建议滤速采用7~10m/h,冲洗周期仍保持24~48h。

  气水反冲滤池的反冲洗过程一般采用气冲洗、气水同时冲洗加表洗、水冲洗等。在选择设计参数时,一般气冲强度为(50±5)m3/(s?m2)、水冲洗强度13~15m3/(s?m2)、表洗强度为7~7.5m3/(s?m2);冲洗历时分别为1~3min、2~4min、1~3min。当遇特殊情况时,冲洗强度可适当增减。

  2滤池的进水、出水

  由于气水反冲滤池一般为恒水位均匀过滤,因此滤池的进、出水处均应设置堰板,但堰板形式最好采用可调式。滤池的进水渠需设置溢流井,同时排气阀出水管的标高要高于溢流水位。出水井堰板后应考虑足够的空间,便于堰后出水的消力。出水井亦应贴白瓷砖,其上应设照明设施,并加设玻璃罩。

  滤池的内外装修应由设计确定,但选择滤池内表面的装修材料时,需考虑反冲时水垢颜色的影响。

  3滤池进水、排水闸门

  滤池进水、排水闸门一般采用气动或电动提板闸,其密封要求为迎水面漏失小于0.021L/(s?m2)。一般,提板闸的密封条和金属框架直接相连,而密封条又与池壁相连,密封条的厚度只有10mm。由于土建施工不可能像设备加工那样精确,容易造成误差,产生过度漏水或提板闸垂直度不够而影响传动系统的寿命。因此在设计和施工时,安装提板闸部位的土建应留有30mm厚的找平带,便于设备安装。目前设计和施工的工程也有采用快开阀的,可降低土建要求。

  滤池进水、排水闸门洞的预留位置也非常重要,土建施工中容易造成预留洞堆模、跑模、下沉,给闸板的安装造成不便。在施工中,闸门洞口采用钢板模与主筋焊在一起(不拆除),这样不会造成过多的偏差。

  4排水渠下进气管

  滤池过滤出水渠和反冲洗进水、进气渠一般布置在排水渠下面,在出水渠和反冲洗进水、进气渠两侧,与滤板底标高相平的位置。根据过滤面积的不同,均匀布有梭形Φ32mm或Φ50mm进气管,管材一般为ABS,其要求为整池所有进气管的标高误差不得超过±5mm。由于该管的埋设与池壁混凝土浇注在一起,在混凝土震捣过程中,极容易发生下沉、偏移,会造成气反冲洗进气不均匀,影响气垫层稳定,严重时还会造成冲洗时局部雍砂。为防止这种现象的发生,在施工中应考虑用钢筋将进气管箍住,并与结构主筋焊接,这样可保证误差能满足要求;也可以采用同号或大一号镀锌钢管并注意内防腐后,直接与主筋焊接。

  进水渠底部设有进水孔,尺寸大小和分布应均匀。一般管廊侧常设有预留检修孔,便于安装和检修,但应注意安装和检修完成后需将此孔填成与其他进水孔一样的尺寸,否则会造成反冲洗不均匀。

  5滤梁

  滤梁用来支撑滤板,有现浇滤梁和预制滤梁两种形式。滤梁形式的选择与设计思想、施工经验、闭气试验要求等因素有关。从安全角度出发,笔者建议采用现浇滤梁。

  现浇滤梁最好与滤池底板连接,在1m长度方向上不少于两根Φ16mm预埋钢筋;滤梁本身宽一般为120mm,高度为600~1000mm;滤梁在制作时要注意滤板紧固螺栓的预埋(一般在滤梁板制作完成之后),应按图纸规定的尺寸放置垂直,且有固定措施,不得在浇倒过程中歪斜、移位;滤梁下边有过水孔,呈八字形,均匀布置;滤梁上面应留有30mm高的后浇找平层,单根滤梁平整度不超过±2mm,整池滤梁平整度不超过±3mm;在找平层中,每块滤板中心位置应设一个不小于300mm×30mm的通气孔,可起到平衡气垫层压力的作用。

  滤板平整与否首先是滤梁是否平整,因此滤梁的制作和安装是滤板安装的第一道工序,是气水反冲滤池施工中的重要环节。

  滤梁制作完成之后应由监理、质检进行验收,复测每根滤梁的平整度,每根滤梁的测量点数不少于梁上滤板数,并作好记录。

  6滤板的制作和安装

  滤板安装之前必须对池底进行严格的清扫、清洗,确保不得有污物。

  滤板的制作和安装是滤池过滤和气水反冲成败的关键,其主要要求是滤板整体平面的平整度。平整度不仅体现在每块滤板上,而且包括每个滤池及整个滤站所有的池子,即每块滤板的平整度不超过±2mm,单个池子滤板的平整度不超过±4mm,整个滤站(所有池)的平整度不超过±5mm。其中一个滤池两个格的平整度不超过±4mm尤为重要。这主要是因为一个滤池中,一般两个格要同时冲洗,气垫层同时形成,其平整度决定了反冲洗的均匀程度。

  滤板的制作要求很高,最好由专业厂家生产。由于每块滤板的平整度误差不得超过±2mm,这要求制作滤板模具和滤板制作的误差不得超过±1mm。生产滤板主要采用水平滤板模具和立式滤板模具,滤板的材料应符合有关卫生标准,主要材料有钢筋混凝土、玻璃钢、ABS等。从国内近几年的生产和使用情况来看,立式滤板模具工艺生产的钢筋混凝土滤板平整度好,质量相对更稳定可靠,价格低,使用周期长。

  每块滤板的四周均有25mm×50mm的燕尾形折槽,可填充胶泥,用于滤板之间及滤板与池壁之间的密封。滤板的尺寸和定位尺寸应严格按照设计要求进行,滤板定位后,每块滤板需进行平整度测量,并作好相应记录。当滤板平整度超过误差范围时,通过垫片和塞片进行调整,垫片和塞片的材料可采用S304不锈钢、ABS、聚乙烯等。

  滤板定位、平整度调整完成后,再进行滤板的固定。滤板的固定采用压板和螺栓,当为中间固定时,压板采用平面尺寸为100mm×50mm、厚8mm的S304不锈钢钢板;当为周边固定时,压板采用100mm×50mm、厚8mm的S304不锈钢角钢。对于池壁侧滤板固定的角钢,其上应采用20mm腰子孔,不平时填塞片;螺检采用Φ14S304不锈钢螺栓,在1m长度方向上不少于两个。

  滤板之间及滤板与池壁之间的密封采用胶泥,不得有漏气漏水。为避免胶泥遗落池底,在封胶泥前应垫垫片保护池底,垫片材料可采用ABS、聚乙烯等。胶泥的密封应分两次进行,第一次先封厚度60mm,24h后再封第二次,厚度40mm,养护3d以上再安装滤头。

  滤板上的滤头一般为49~64个/m2,综合考虑冲洗均匀性及土建尺寸等因素,建议采用56个/m2。滤头应采用标准长柄滤头,其上配有气孔、水孔,每个滤头开孔面积不小于2.5cm2。滤头安装时要注意标高一致、均匀,密封紧密,不得损坏。

  完成之后进行闭气或均匀性试验,由于闭气试验过程复杂,土建安全性差,建议采用均匀性试验。

  均匀性试验完成之后可装填砾石(承托层)和石英砂(滤料)。砾石(承托层)的厚度一般为100mm,粒径为3~5mm;石英砂(滤料)的厚度一般为1000~1400mm,均质滤料粒径为0.9~0.95mm±0.03mm,不均匀系数1.3~1.4,其他可参照有关规范标准。?

  7拉毛与喷浆

  滤池内滤板以上排水渠堰口以下需要拉毛或喷浆,其目的是为了改善池反冲洗的周边条件,反冲均匀,减少短路、跑砂。

  拉毛土建施工相对困难,需人工操作,施工质量随机性较大;喷浆施工可由人工操作机械设备进行,施工效率高,质量容易保证。喷浆厚度一般为6~8mm,表面粗糙度好,相对均匀,更适用于气水反冲滤池要求。

  8阀门动力管线

  滤站中工艺部分的动力线主要为设备和阀门服务,一般设备动力线都预埋在地下或走在桥架中,走向复杂。当采用电动阀时,管廊中可沿桥架走,滤池上的阀门动力线在设计时应考虑好预埋管或管槽,尽量走暗线;当采用气动阀门时,阀门动力需由管道输送,管廊中可沿桥架标高的墙壁走,滤池上最好走管槽和预埋管,管道的管材最好采用紫铜管,卡箍连接或焊接。具体参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。

  采用气动阀门时,还应注意气动头的形式。当气动头为“气保型”时,必须设置阀前过滤器;当气动头为“气散型”时,可不设置阀前过滤器,但以设置为好。

  9鼓风机和水泵

  在气水反冲滤池的设计中,鼓风机和水泵台数的选择一般为两台(一用一备);近几年多选择为三台(两用一备),这有助于气垫层形成过程稳定和减少初期反冲洗时对滤料层的冲击。

  由于鼓风机的压力一般为39~49kPa,无论采用罗茨风机还是离心风机,都不强调空车启动,但这与所选择的产品有关。鼓风机内一般有止回阀,但有时效果不理想,应考虑加设电动或气动阀连动,也可加设可靠的微阻止回阀。同时,特别要注意管廊中空气管的高度,避免反冲洗时倒水。另外,鼓风机必需设置减震垫、隔音罩、进出气过滤器等设施。

  反冲洗泵房设计时一定要设置吸水井,容积应大于单台水泵额定5min的流量,并设置通气管。同时,清水池进水端应设置进水堰(停留时间>30s),既可保证滤池反冲洗有足够的水量,又可使氯与滤后水有充分的接触消毒时间,这在水厂试运行和误操作、故障时尤为重要;反冲洗泵的工作压力一般为88~108kPa,由于止回阀的最小工作额定压力为1.0Mpa,设计时需特别注明,否则可能由于止回阀密封不严引起水泵的倒转。同时,水泵最好采用自灌式吸水和闭阀启动,一步化操作,并注意排气设施;滤池的反冲洗水管最好采用两根,并分设闸门。

  一、概述

  过滤系统作为污水处理厂、净水处理厂整个工艺过程的关键工序,对整个系统处理效果起最终的把关保安作用,其运行工况直接影响水厂产品水的质量。为提高滤池滤层截污能力的恢复效果,水厂的滤池反洗近年多采用气水联合反冲洗的方式,分为气冲过程、气水同时反洗过程、水洗过程(或省略气水同时反洗过程),同时一般伴随着表面漂洗过程,使滤池滤层内的污物能有效的被剥离和冲洗排出滤池,从而保证后续的正常过滤周期和效果。由于这种高效的再生滤层过滤能力的作用,气水反洗滤池被日益广泛地应用到了水厂改造及需要深度处理的净水和污水处理厂。由于其布水布气结构和控制系统复杂,依靠传统的操作人员凭经验手动或半自动控制其实际效果很差,很难达到设计要求。我公司自主开发的水资源远程集中在线监控管理系统(滤池分版),能针对气水反洗滤池的工艺特点,实现智能控制,系统简单易用,达到无人化管理。

  二、应用

  广泛应用于各行业给水、污水回用等较大水量的深度固液分离过程和市政给水厂的净化以及旧水厂的改造。

  三、气水反冲洗滤池工艺简介

  1 过滤机理

  气水反冲洗滤池正常工作时,通常采用等速过滤方式,即恒定水位(水压)过滤。滤层可采用单层均质滤料,也可采用多层滤料(常采用陶粒、石英砂、沸石等)。采用尽量均匀的布水方式将待处理水布到滤层表面,在恒定水位的作用下,过滤水通过滤层进入下部集水区。过滤作用主要基于以下几点:

  机械截留作用:将水中较大颗粒的悬浮状颗粒截留在滤层的颗粒空隙之间;

  吸附架桥作用:颗粒滤料吸附有机物和微生物,起到吸附架桥作用,悬浮颗粒及胶体粒子粘结在一起,形成细小絮体,通过接触絮凝作用而被去除。

  2 工艺过程

  以V型滤池为例,将气水反洗滤池的工作过程介绍如下:

  过滤过程:待过滤水由进水总渠经进水阀和两个过水窗(主要用于表面漂洗)后,溢过堰口再经侧孔进入V型槽,分别经槽底均布配水孔和V型槽堰顶进入滤池。被滤层过滤后的洁净水经滤头流入滤池底部,由配水窗汇入气水分配管渠,再经管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入清水池。滤速可达7-20m/h,一般为12.5-15m/h。

  反冲洗过程:关闭进水阀,进水阀两侧的两个过水窗依然处于常开状态,通过V型槽底部的配水孔,形成表面漂洗。然后开启排水阀将池面水从排水槽中排出直至滤池水面与V型槽顶相平。开始进行反洗操作:

  气冲:打开进气阀,开启供气设备,空气经气水分配总渠的上部小孔均匀进入滤池滤板底部,由长柄滤头喷入滤层,将滤料表面杂质擦洗下来并悬浮于水中,再由表面漂洗水冲入排水槽。

  气水同时反冲洗:在气冲的同时启动冲洗水泵,打开冲洗水阀门,反冲洗水也进入气水主分配渠,经下部配水窗流入滤池底部配水区,同反洗空气同时经长柄滤头均匀进入滤池,滤料得到进一步冲洗,表面漂洗依然继续进行。

  水冲:停止气冲,单独水冲,表面漂洗依然进行,最后水中、滤层中的杂质彻底被冲入排水槽,待滤料下沉后打开排水阀将上部反洗水排走。

  四、控制系统

  1 气水反冲洗滤池的控制原理

  多格滤池同时控制其各自的正常过滤、气洗、气水同时反洗、水洗各工况。而反洗只能对单格滤池进行,依靠传统的控制方式很难达到控制要求。恒水位控制任务、反洗工况具备条件判断、反洗依次操作进行,整个过程中的进水阀、排水阀、进气阀、反洗进水阀、排气放空阀及反洗泵和供气设备必须进行整体自动协调控制。

  2 滤池控制系统结构:

  "分散控制、集中管理"的方式,即每格滤池设就地控制系统一套,自动监控所在滤池的操作状态和上传反洗工况信号,系统设有集中管理控制系统,对就地单个滤池控制系统的反洗工况进行排序协调;一般组成为:就地分控柜、总控柜、上位监控显示系统(也可取消总控柜由上位监控系统兼顾);

  "集中控制管理"的方式,采用一套智能化管理系统对所有滤池的工况统一监控并同时进行排序协调。

  3 控制系统功能

  对单格滤池进行恒水位控制,采用超声波液位传感器作为监测参数,误差1.5%;

  对单格滤池进行气水反冲洗过程控制,采用超声波液位传感器、浊度在线监测仪、水头损失仪、时间控制器进行联合判断滤池的反洗工况条件,并通过程序智能判断反洗工况的进行,从而既保证反洗工况的进行和效率、节约产品水、保证出水水质,同时又尽量避开用水高峰期保证产品水量。

  协调各滤池进行反洗操作的顺序和内部外部网络的通讯;

  动态显示水位、水头损失、出水浊度、调节阀门的开启度及相关设备的工作状态;

  对每台阀门、电动气动执行器和机电设备进行在线监测,故障报警。

  对控制程序的基础参数进行设置和调整,并具有多重保护措施防止误操作;

  显示编辑实时数据曲线并自动生成文件,支持打印拷贝报表。

  4 配套仪表

  超声波液位传感器

  压力传感器

  水头损失仪

  在线浊度监测仪

  在线余氯、总氯、二氧化氯监测仪

  设备状态在线监测仪

  五、 布水布气系统

  为适应气水反冲洗技术的发展,我公司经过多年的研究开发,成功研制出FO-QS型气水反冲洗滤头,经力学特性测定,该滤头结构合理,无死角,不脱帽,水力损失小,可广泛用于新建水厂滤池和老水厂滤池改造工程。

  1 工作原理

  长柄滤头和滤板组成一套配水配气系统,属于小阻力配水系统。长柄滤头由上部滤帽和下部直管组成。每只滤帽上开有多条缝隙,缝隙在0.5μm~0.25mm之间,视滤料粒径决定。直管上部设有小孔,下部有一条缝隙。安装前,就把套管预先埋入滤板内。长柄滤头采用ABS工程塑料(或不锈钢)制造。当气-水反冲洗时,在滤板下面的空间内,上部为气,形成气垫,下部为水。气垫厚度大小与气压有关。气压愈大,气垫厚度愈大。气垫中的空气先由直管上部小孔进入滤头,气量加大后,气垫厚度相应增大,部分空气由直管下部的直缝上部进入滤头,此时气垫厚度基本停止增大。反冲水则由滤柄下端及缝上部进入滤头,气和水在滤头内充分混合后,经滤帽缝隙均匀喷出,使滤层得到均匀反冲。滤头布置数一般为48~60个/m2.开孔比约1.5%左右。

  2 冲洗强度和时间参考

  滤池气水反冲洗时,应注意冲洗强度及时间,选用范围参考:①气冲强度12~16L/s.m2,时间3~4min;②气水同时反冲洗强度:气冲强度10~12L/s.m2,水冲强度2~3L/s.m2,时间3~5min;③水冲强度4~8L/s.m2,时间6~8min。