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V型濾池技術

作者:神泰環保 日期:2015-08-04

 V型濾池概況

1. 概述

V型濾池是快濾池的一種形式,因為其進水槽形狀呈V字形而得名,也叫均粒濾料濾池(其濾料采用均質濾料,即均粒徑濾料)、六閥濾池(各種管路上有六個主要閥門)。它是我國于20世紀80年代末從法國Degremont公司引進的技術。

v型濾池.jpg

2.特點:

(1)恒水位等速過濾。濾池出水閥随水位變化不斷調節開啟度,使池内水位在整個過濾周期内保持不變,濾層不出現負壓。當某單格濾池沖洗時,待濾水繼續進入該格濾池作為表面掃洗水,使其他各格濾池的進水量和濾速基本不變。

(2)采用均粒石英砂濾料,濾層厚度比普通快濾池厚,截污量也比普通快濾池大,故濾速高,過濾周期長,出水效果好。

(3)V型進水槽(沖洗時兼作表面少洗布水槽)和排水槽沿池長方向布置,單池面積較大時,有利布水均勻,因此更适合用于大、中型水廠。

(4)承托層較薄。

(5)沖洗采用空氣、水反沖和表面掃洗,提高了沖洗效果并節約沖洗用水。

(6)沖洗時,濾層保持微膨脹狀态,避免出現跑砂現象。

3. 工作過程

(1)過濾過程:

待濾水由進水總渠經進水閥和方孔後,溢過堰口再經側孔進入被待濾水淹沿的V型槽,分别經槽底均勻的配水孔和V型槽堰進入濾池。被均質濾料濾層過濾的濾後水經長柄濾頭流入底部空間,由方孔彙入氣水分配管渠,在經管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入清水池。

(2)反沖洗過程:

關閉進水閥,但有一部分進水仍從兩側常開的方孔流入濾池,由V型槽一側流向排水渠一側,形成表面掃洗。而後開啟排水閥将池面水從排水槽中排出直至濾池水面與V型槽頂相平。反沖洗過程常采用“氣沖氣水同時反沖水沖”三步。

氣沖 打開進氣閥,開啟供氣設備,空氣經氣水分配渠的上部小孔均勻進入濾池底部,由長柄濾頭噴出,将濾料表面雜質擦洗下來并懸浮于水中,被表面掃洗水沖入排水槽。

氣水同時反沖洗 在氣沖的同時啟動沖洗水泵,打開沖洗水閥,反沖洗水也進入氣水分配渠,氣、水分别經小孔和方孔流入濾池底部配水區,經長柄濾頭均勻進入濾池,濾料得到進一步沖洗,表掃仍繼續進行。

停止氣沖,單獨水沖 表掃仍繼續,最後将水中雜質全部沖入排水槽。

V型濾池的特點及設計參數

濾速可達7~20m/h,一般為12.5~15.0m/h。

采用單層加厚均粒濾料,粒徑一般為0.95~1.35mm,允許擴大到0.7~2.0mm,不均勻系數1.2~1.6或1.8之間。

對于濾速在7~20m/h之間的濾池,其濾層高度在0.95~1.5m之間選用,對于更高的濾速還可相應增加。

底部采用帶長柄濾頭底闆的排水系統,不設礫石承托層。濾頭采用網狀布置,約55個/m2。

反沖洗一般采用氣沖、氣水同時反沖和水沖三個過程,反沖洗效果好,大大節省反沖洗水量和電耗。氣沖強度為50~60m3/(h.m2)(13~16L/s.m2),清水沖洗強度為13~15m3/(h.m2)(3.6~4.1L/s.m2),表面掃洗用原水,一般為5~8m3/(h.m2)(1.4~2.2L/s.m2)。

整個濾料層在深度方向的粒徑分布基本均勻,在反沖洗過程中濾料層不膨脹,不發生水力分級現象,保證深層截污,濾層含污能力高。

濾層以上的水深一般大于1.2m,反沖洗時水位下降到排水槽頂,水深隻有0.5m。

4.設計要點及數據

4.1、布置

就整體而言,均粒濾料濾池的布置可分為單排及雙排布置,就單池而言,可分為單格及雙格布置。當濾池的個數少于3個時,宜采用單排布置,反之可采用雙排布置。單池内的分格布置一般采用雙格對稱布置。

4.2、濾速和過濾周期

(1)濾速:可采用較高的濾速,根據待濾水濁度的大小,濾速一般為8-14m/h。

(2)過濾周期:過濾周期較長,可達48h甚至更長,考慮到保持濾層較好狀态,目前國内水廠一般采用24-48h進行沖洗。

(3)濾層水頭損失:沖洗前的濾層水頭損失一般采用1.5-2.0m。

4.3、個數及單池尺寸

(1)濾池個數:單純過濾面最大可達210m2.濾池個數的确定應做技術經濟比較。濾池個數減少,相應閥門及管道數量也減少,但管道口徑及沖洗設備容量将增加。

濾池個數

濾池總過濾面積(m2

濾池個數

濾池總過濾面積(m2

濾池個數

小于80

2

250-350

4-5

80-150

2-3

350-500

5-6

150-250

4

500-800

5-8

(2)單池尺寸:為了保證沖洗時表面掃洗及排水效果,單格濾池的寬度一般在3.5m以内,最大不超過5m。

濾池尺寸及面積

寬度(m)

長度(m)

單格面積(m2

雙格面積(m2

3.50

8.60-14.30

30.0-50.0

60.0-100.0

4.00

12.50-16.30

50.0-65.0

100.0-130.0

4.50

12.20-17.80

55.0-80.0

110.0-160.0

5.00

14.00-20.00

70.0-100.0

140.0-200.0

4.4、濾料及承托層

(1)濾料:濾料采用均粒石英砂,其粒徑大小根據待濾水水質、處理要求采用混凝劑等因素确定。濾料的一般技術要求如下:

①有效粒徑一般為0.90-1.20mm。②不均勻系數K為1.2-1.4。③具有良好的機械強度,經20%濃度的鹽酸溶液浸泡24h後,重量減少應小于2%。

(2)濾層厚度:濾層厚度一般為0.90-1.50之間。當濾速為8-12m/h時,一般采用1.10-1.20.濾速增大,宜相應增加濾層厚度。

(3)承托層:濾池濾帽頂至濾料層之間承托層厚度為50-100mm,采用粒徑為2-4mm的粗石英砂。

4.5、濾層上層水深

濾層上的設計水深,在過濾工況時一般為1.2-1.5m

4.6、進水及布水系統

進水及布水系統由進水總渠、進水孔、控制閘閥、溢流堰、過水堰闆及V型槽組成。

V型槽在過濾時處于淹沒狀态。槽内設計始端流速不大于0.6m/s。沖洗時,池水位下降,槽内水面低于斜壁頂約50-100mm。V型槽底部開有水平布水孔,表面掃洗水經此布水。布水孔沿槽長方向均勻布置,内徑一般為Φ20-Φ30,過孔流速2.0m/s左右,孔中心一般低于用水單獨沖洗池内水面50-150mm。

4.7、沖洗水排水系統

該系統包括排水槽及排水渠

排水槽底闆以≥0.02的坡度坡向出口;底闆面積最低處應高出濾闆底約0.1m,最高處高出0.4-0.5m,使有足夠高度安裝沖洗空氣進氣管;排水槽内的最高水面宜低于排水槽頂面50-100mm。排水槽底層為配氣配水渠。為方便施工,兩者的寬度宜一緻。

排水渠設在與管廊相對的一側。排水槽出口設置電動或氣動閘閥。出口流速可按2.0m/s左右設計。

4.8、配氣配水系統

配氣配水系統一般采用長柄濾頭。該系統由配氣配水渠、氣水室及濾闆和濾頭組成。

(1)配氣配水渠:配氣配水渠的功能是在過濾時收集濾後水,在沖洗時沿池長方向分布沖洗空氣和沖洗水。進氣幹管管頂宜平渠頂,沖洗水幹管管底宜平渠底。配氣配水渠斷面尺寸的确定應滿足以下條件:

①進口處沖洗水流速:一般≤1.5m/s;②進口處沖洗空氣流速:一般≤5m/s;③斷面尺寸應和排水槽及氣水室相配合,并能滿足施工要求。

(2)氣水室:濾池池底表面以上、濾闆地面以下,由池壁所圍成的空間,稱為氣水室。氣水沖洗時,沖洗空氣在氣水室上部形成穩定的空氣層稱為氣墊層。氣墊層的厚度一般為100-200mm。氣水室下部為沖洗水層。配氣配水渠的空氣和沖洗水分别通過配氣孔和配水孔進入氣水室。氣水室的設計要點:

①配氣孔孔頂宜平濾闆闆底,有困難時可低于闆底,但高差不宜超過30mm。過孔流速為15m/s左右,通常預埋UPVC管,配氣孔平面配置時應注意避開濾闆梁;②配水孔孔底應平池底,孔口流速為1.0-1.5m/s左右。③為了使氣墊層布氣均勻及壓力平衡,支撐濾闆的濾梁應垂直于配氣配水渠,且梁頂應留空氣平衡縫,縫高20-50mm,長為1/2濾闆長,在每塊濾闆長度的中間部位。④氣水室宜設檢查孔,檢查孔可設在管廊側池壁上,孔徑≮Φ400mm,孔底平氣水室底。

(3)濾頭及濾闆

①濾頭:濾頭由無毒塑料制成,它由濾帽、濾柄、預埋套組成。濾頭的長度為:濾闆厚度+氣墊層厚度+50mm(淹沒水深)。②濾頭個數的确定:濾頭濾帽縫隙總面積與濾池過濾面積之比(β值)應在1.2%-2.4%之間。一般每平方米濾池面積布置30-50個。③濾闆是安裝濾頭的支承闆,須具有足夠的強度和剛度,濾闆表面應光滑平整,安裝時每塊闆的水平誤差應小于±1mm,整個池内闆面的水平誤差不得大于±3mm。鋼筋混凝土濾闆内鋼筋保護厚度應符合結構設計規範。

4.9、濾後水出水穩流槽

(1)槽内水面标高與濾料層底面标高基本持平。

(2)槽内水深為2-2.5倍濾後水出水管管徑,出水管應為淹沒出流,管頂不應高出溢流堰堰頂。

(3)溢流堰堰上水深取0.2-0.25m。

4.10、管廊布置

(1)空氣幹管應架高敷設,使其高出濾池過濾時池内待濾水位,防止水流倒灌。

(2)進氣控制閥至配氣配水渠端壁間的進氣管段上應接出放氣支管,管徑為進氣管管徑的1/4-1/3,管上應設電磁閥。支管出口高出濾池液面頂面50-100mm,管口與水平面夾角45°-60°。放氣支管也可以從配氣配水渠進口端壁最高處接出。

(3)管廊門及通道應能通過最大配件,配件較重時,可考慮設置起重設備。

(4)管廊内應有良好的防水、排水設施和适當的通風、照明等設施。

4.11、管(渠)流速

管(渠)流速

名稱

待濾水進水總渠

濾後水進水總管

沖洗水輸水管

沖洗空氣輸氣管

排水總渠

流速(m/s)

0.7-1.0

0.6-1.2

2.0-3.0

10-15

0.7-1.5

4.12、沖洗強度和沖洗時間

氣水沖洗強度和沖洗時間

濾料層結構和水沖洗時濾料層膨脹率

先氣沖洗

氣水同時沖洗

後水沖洗

強度

[L/(s·m)]

沖洗時間(min)

氣強度

[L/(s·m)]

水強度

[L/(s·m) ]

沖洗時間(min)

強度

[L/(s·m)]

沖洗時間(min)

均粒石英砂

微膨脹

13-17

(13-17)

2-1

(2-1)

13-17

(13-17)

3-4

(3-4.5)

4-3

(4-3)

4-8

(4-6)

8-5

(8-5)

4.13、沖洗水的供應

沖洗水可由沖洗水泵或沖洗水箱供應。

4.14、運行控制

均粒濾料濾池采用恒水位等速過濾。

當某格濾池沖洗時,進入該格濾池的表面掃洗水量大緻與其過濾時的水量相當,因此進入其他各格的過濾水量基本保持不變。

濾池恒水位過濾可以通過調節出水系統助力來實現。控制過程采用自動控制,不受人為因素影響。

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