V型滤池的工艺设计施工安装和自动控制

1、V 型滤池的工艺设计、施工安装和自动限制滤池有多种型式,以石英砂作为滤料的普通快滤池使用历史悠久.在此根底上,人们从不同的工艺角 度开展了其它型式的快滤池. V 型滤池就是在此根底上由法国德利满公司在 70 年代开展起来的. V 型滤池采用了较粗、较厚的均匀颗粒的石英砂滤层；采用了不使滤层膨胀的气、水同时反冲洗兼有待 滤水的外表扫洗； 采用了气垫分布空气和专用的长柄滤头进行气、 水分配等工艺. 它具有出水水质好、 滤速高、运行周期长、反冲洗效果好、节能和便于自动化治理等特点.因此 70 年代已在欧洲大陆广 泛使用. 80 年代后期,我国南京、西安、重庆等地开始引进使用. 90年代以来,我国新建

2、的大、中 型净水厂差不多都采用了 V 型滤池这种滤水工艺,特别是广东省新建的净水厂几乎都采用了 V 型滤 池.91 年至 94 年我公司在沙口水厂 50 万 m3/d 的建设中, 首次自行设计、 施工安装了 V 型滤池. 此后我们就开展了 V 型滤池的设计与安装这项工作.我们先后帮高明、中山小榄、中山东凤、顺德龙 江、三水、广宁、汕头、惠州等兄弟自来水公司设计和安装了 V 型滤池.在近十年来的 V 型滤池的 设计、施工安装以及自动限制过程中,我们取得了一定的实践经验,有以下几点工作体会：一、研究掌握 V 型滤池结构、工作原理、工艺特点滤池是水厂净水工艺中的重要环节,而滤池过滤水平的再生,是滤池

3、稳定高效运行的关键.假设采用较 好的反冲洗技术,使滤池经常处于最优条件下工作,不仅可以节水、节能,还能提升水质,增大滤层 的截污水平,延长工作周期,提升产水量.而 V 型滤池过滤水平的再生,就采用了先进的气、水反冲 洗兼外表扫洗这一技术.因此滤池的过滤周期比单纯水冲洗的滤池延长了 75% 左右,截污水量可提 高 118% ,而反冲洗水的耗量比单纯水冲洗的滤池可减少 40% 以上.滤池在气冲洗时,由于用鼓风机 将空气压入滤层,因而从以下几方面改善了滤池的过滤性能： 压缩空气的参加增大了滤料外表的剪力, 从而使得通常水冲洗时不易剥落的污物在气泡急剧上升的 高剪力下得以剥落,从而提升了反冲洗效果.

4、气泡在滤层中运动产生混合后,可使滤料的颗粒不断涡旋扩散,促进了滤层颗粒循环混合,由此得 到一个级配较均匀的混合滤层,其孔隙率高于级配滤料的分级滤层,改善了过滤性能,从而提升了滤 层的截污水平. 压缩空气的参加,气泡在颗粒滤料中爆破,使得滤料颗粒间的碰撞磨擦加剧,在水冲洗时,对滤料 颗粒外表的剪切作用也得以充分发挥,增强了水冲清污的效能. 气泡在滤层中的运动,减少了水冲洗时滤料颗粒间的相互接触的阻力,使水冲洗强度大大降低,从 而节省冲洗的能耗.综上所述,气、水反冲洗时,由于气泡的剧烈遄动作用,大大增强了污物剥落水平及截污水平.在滤 池实际反冲洗时,我们观察到：当反冲时间约 5分钟时的滤层污物剥落

5、高达 95%以上,因此 V 型滤 池的反冲洗效果是肯定的. 此外反冲洗时, 原水通过与反冲洗排水槽相对的两个 V 型槽底部的小孔进 入滤池,它扫洗滤层的外表,并把滤层反冲上来的污物、杂质推向排水槽,同时扫洗了水平速度等于 零的一些地方,在这些地方漂起来的砂又重新沉淀下来.此外滤池的外表扫洗,还加快了反冲水的漂 洗速度,用原水养活了反冲洗滤后水用量及电能,也节约了冲洗水量.养活冲洗水量是原水外表清扫 的一个特别优点, 事实上, 它还起到了在一个滤池反冲洗时预防其它滤池在最大输出负荷下运行的作 用.、合理选用设计参数 了解掌握了上述 V 型滤池的工作原理后,要想所设计的 V 型滤池能充分发挥其优越

6、性.就必须严格 保证其工艺要求的结构尺寸.因此,合理选用设计参数来进行滤池的工艺设计是至关重要的.近十年 来由我们设计的多座 V 型滤池, 建成投产后的实际运行效果普遍较好. 这证实我们所选用的设计参数 是理想的,简介如下：1、主要设计参数的采用滤料：石英海砂,最好是选择海水冲刷强度比拟大的海边砂场的石英砂.粒径0.95 1.35mm ;不均匀系数K80=1.01.3 ;滤层厚度1.21.5m.滤速：715m/h.沙上水深1.21.3m.反冲洗强度：压缩空气 15161/m2.s ;水反冲 451/m2.s ;水外表扫洗 1.51.8/m2.s .滤头：采用QS型长柄滤头,滤头长 28.5cm

7、 ;滤帽上有缝隙36条；滤柄上部有$ 2mm气孔,下部 有长 65mm 、宽 1mm 条缝;材质为 ABS 工程塑料.滤头均匀分布在滤板上,每平方米布置 48 56 个.滤板、滤梁均为钢筋砼预制件.滤板制成矩形或正方形,但边长最好不要超过1.2m .滤梁的宽度为10cm ,高度和长度根据实际情况决定.2、滤池结构尺寸及标高确定根据流体的流动特性,为了保证反冲洗时滤池平面气、水分配的均匀,滤池平面尺寸的长宽比稍大一 些为好. 一般为： 长:宽=4： 13.5:1宽度不包括中央气水分配槽, 中央气水分配槽宽度一般为 0.7 0.9 米.一般情况下,池的长度最好不要小于 11 米.滤池中央气水分配槽

8、将滤池宽度分成两半,每 半的宽度都不宜超 4 米.为了保证反冲洗时滤板下面任何一点的压力均等,并使滤板下压入的空气可以尽快形成一个气垫层, 滤板与池底之间应有一个高度适当的空间. 我们把滤板下面清水库的高度一般设计为0.850.95 米.这个高度足以使空气通过滤头的孔和缝得到充分的混合并均匀分布在整个滤池面积之上,从而保证了滤池的正常滤水工作和滤池的再生效果.待滤水通过进水总渠, 经两个气动橡皮阀和一个手动闸板阀后, 再通过溢流堰由两个侧孔进入 V 型槽 后流入滤格.我们把中间的那个方孔用 W1 表示设计成用手动闸板阀来限制的进水孔,这个闸板 阀一般情况下是常开的只有在滤格维修时才关上 ,滤池

9、反冲洗时,外表扫洗水由此方孔经溢流堰 进入.我们把两边的进水方孔分别用 W21和W22表示,W仁W2 ,设计成两个大小尺寸相等,用 枕形充气橡胶阀来限制待滤水进入的方孔,滤池反冲洗时,此两孔被枕形充气橡胶阀堵上.我们把这 三个进水孔面积大小的比例设计为： W1:W21=W1:W22=1:3 ;进水孔流速限制在 0.400.5m/s ;用 这两条原那么来相互修订并最后确定进水孔的大小.外表扫洗是通过由 V 型槽底部小孔喷出的射流来实现的.根据射流的性质,要使外表扫洗效果最正确,此射流最好为半淹没射流.因此,V型槽底部小孔中央标高确实定就显得非常关键.根据我们的经验,小孔中央标高比反冲洗水位低 0

10、.81.2cm为最正确.我们曾经参观过由法国德利满公司设计的一间水 厂,他们设计的小孔中央标高比反冲洗水位低了1.3cm.滤池反冲洗时,外表扫洗效果不及我们设计的滤池.滤池其它方面的设计我们与有关资料介绍的根本一致,此处不多赘述.三、施工安装的做法滤池施工安装的好坏直接关系到滤池竣工投产后能否满足工艺设计要求而正常运行.V型滤池对施工安装的要求更是有严格的规定：滤板的水平误差不得大于±2 毫米；各滤池间的水平误差不得大于 ±5毫米；梁中央和锚固筋之间距离误差为 ±2毫米；板尺寸制作误差为 ±2毫米；它要求中央排水渠堰顶 的水平度误差不能大于 ±

11、2 毫米；滤池所有内边尺寸都要求严格限制.因此,要保证滤池的施工安装 质量要求,除对全池土建施工的严格治理限制外,最关键还得严格限制滤板滤梁的制作及安装,只有 滤板、滤梁平整了,滤头实质上也就平整了.而滤板和滤梁我们往往都制成预制件.在预制场,我们 用钢模具、钢筋和砼精心制作滤板、滤梁,保证单件滤板、滤梁的水平度和滤板厚度,并对其进行养 护,把好质量第一关.要使整池滤板面水平度高,关键在滤梁的安装上.我们将安装滤梁用的预埋铁 件准确平整地预埋在池底上,然后在这块预埋铁件上焊一条 DN100 钢短管,又在预制好的滤梁下方 的预埋铁件上焊一条 DN80 钢管, 将 DN80 钢管套入 DN100

12、钢管中, 用水准仪校水平, 水平调准后, 再将管焊牢成一整体.然后用 DN200 管作模,将水泥砂浆灌入模中,使在 DN100、DN80 管的外面 形成一层保护膜预防钢管支承生锈,同时又增强了它的支承强度.在滤梁安装好的根底上,又用水准 仪严格限制滤板的水平度安装.真正做到了全池滤板面水平误差不超过±5 毫米.我们采用电力部华东勘测设计研究院研制生产的 905 接缝专用密封胶按水泥 :砂:905 胶=1:1:0.5 比例配制成 905 砂浆 对滤板之间及滤板与池壁之间的缝隙进行了密封. 保证了不漏水不漏气的密封性能, 从而也保证了气、 水反冲洗的成功.四、生产运行的自动限制对 V 型

13、滤池过滤和再生的自动限制是滤池正常生产运行的保证. 我们采用了可编程序限制器和工业电 脑PLC+IPC 组成的实时多任务集散型限制系统,对滤池的过滤和反冲洗实行限制.1 、过滤限制我们在滤池的相应部位安装了水位传感仪、 水头损失传感器. 滤池的过滤就是通过它们测出滤池的水 位和水头损失,将水位值及滤后水阀门的开启度送入每一个 PLC 柜中安装的一块专用模块,调整模 块就可以调整阀门的开启度,使滤池到达进出水平衡,从而实现恒水位、恒滤速的自动过滤.2、反冲洗限制一组滤池的反冲洗由一台公用的 PLC 来限制.当过滤到达过滤周期或滤池压差水头设定值时, 滤池提出反冲洗请求, PLC 根据滤池的优先秩

14、序, 组成一个请求反冲洗队列. 一旦响应某格滤池的请 求, PLC 实施反冲洗的整个过程,在一组滤板中,不允许两个滤池同时进行反冲洗,当一只滤池正在 反冲洗时,其它滤池请求反冲洗的信号那么存入公用的 PLC 中,然后再按存储秩序,对滤池依次进行 反冲洗.当滤池反冲洗时,公用 PLC的限制过程是：关闭待滤水进水阀,当滤池水位下降到洗砂排水槽顶 时,关闭滤后水限制阀,翻开反冲洗排水阀；启动鼓风机,5秒钟后,翻开滤池反冲洗气阀,对滤池进行1分钟气预冲；翻开反冲洗水阀,启动反冲洗水泵,进行7分钟的气水同时反冲洗；关闭反冲洗气阀, 5 秒钟后, 停鼓风机, 翻开空气隔膜阀排气,进行 5 分钟清水反冲漂洗

15、后, 停反冲水泵.5 秒钟后,关闭水反冲洗阀,然后关闭反冲洗排水阀,翻开待滤水进水阀,滤池恢复过滤.整个反冲 洗过程历时约 25 分钟.另外, PLC 还能限制滤池的开启个数,它根据滤池进水流量确定滤池的开启个数,按先停先开,先开 先停的原那么确定某格滤池的开、停.五、V型滤池主要设备器材的选用专用仪表和气动阀门的选择,是对V型滤池实现全自动限制的关键.V型滤池正常运行的反冲洗水阀、 气阀；清水阀、排污阀,我们都采用了气动蝶阀.这些阀门各自来水公司可以根据自身的实际情况决 定采用国产的或采用进口的, 但一定要选择质量好的. 目前国内有的生产厂家的质量到达了世界先进 水平,并不比进口阀门差, 物

16、美价廉, 值得试用. 我们认为待滤水进水阀采用枕式气动橡胶阀比拟好, 制作简单,动作可靠.其它与之配套的设备：鼓风机、空压机、水泵等用国产的就可以满足要求,没 有必要进口.综上所述, 我们认为 V 型滤池的先进之处, 就在于采用了均质滤料和先进的气、 水反冲洗兼外表扫洗 技术.这一技术除在新建净水厂应用外, 我们还可以把这一技术推广到旧厂改造中去, 依靠科学进步, 采用新的科学技术,进行技术改造,充分发挥其最大的潜力,可在短时间内使产水量大幅增长,是实 现供水行业 “提升供水水质,提升供水平安可靠性,降低药耗、降低能耗、降低漏耗.较好途径.其主要特点是：采用粒径相对较粗的石英砂均质滤料及较厚滤

17、层的截污、纳污水平,并延长滤池工作周 期；气水反冲洗加外表扫洗,滤层不膨胀或微膨胀；其配水系统为长柄滤头配水系统；运行实现“公用冲洗PLC+各滤池PLC的自动限制模式.主要设计参数如下：平面尺寸为12 mX7 m;设计滤速为8.04 m/h ;滤头密度为54个/m2 ;滤料层厚1.2 m.V 型滤池在自动模式下运行时, PLC 通过限制滤后水出水闸门的开度来限制滤池恒液位, 当符合以下 条件之一时开始反冲洗：滤池运行时间到达设定值；过滤水头损失到达设定值；来自于限制台现场 PLCXBT 键盘或中控室监控计算机的冲洗命令.V型滤池反冲洗方式较具特色, 冲洗分三个过程：气预擦洗一台鼓风机,送气1 min,q气=22.5 m3/(m2 h)；气水混合冲洗两台鼓风机,一台冲洗水泵,冲洗6 min,q气=55 m3/(m2 -h),q水=7.5 m3/(m2 h)；水漂洗两台冲洗水泵,冲洗 6 min,q水=15 m3/(m2 h)；始终的横向表 面扫洗强度q水=5.2 m3/(m2 )左右.在运行治理中发现： 滤池进水 V 型槽横向外表扫洗孔的标高过低,