摘要:气水反冲洗滤池在我国已取得成功的运行经验。除对提高滤池的运行效率有明显的效果外,对降低反冲洗水的消耗意义重大。因此,气水反冲洗技术在水厂新建和扩建改造当中,可以得到普遍的推广和应用。
关键词:滤池 气水反冲洗
一、概述
滤池反冲洗是保证滤池正常运行必要环节,反冲洗效果好坏,直接影响滤池出水水质。目前滤池反冲洗方式主要有三种:一是单纯水反冲洗;二是用水反冲洗并辅以表面冲洗;三是气水反冲洗。从运行实践看,气水反冲洗效果好,运行费用低。特别是长柄滤头的应用,各地滤池普遍采用了气水反冲洗。除普快滤池外,虹吸滤池,双阀滤池及V型滤池、翻版滤池等也普遍采用。我公司新建净水厂快滤池(3.0万吨/日),气水反冲阀门全部采用电动或气动,并实现微机自控。气水反冲洗技术,也存在不足。如:气水联冲时,强度过大,易造成滤料流失;气水分配不均匀,出现脉冲现象;滤板接缝不严密,甚至脱落,翻转;输气管道阀门漏气等,影响运行效果。我直接参与了新宾净水厂扩建工程的施工建设,亲历了滤池土建施工和工艺安装全过程,通过二年运行实践,对滤池气水反冲洗技术有了基本的认识和了解。
二、冲洗方式及机理的讨论
气水反冲洗基本上有两种方式:一是先气冲洗,后水冲洗;二是先气冲洗,再气水联冲,再单独水冲洗。第一种方式,在长柄滤头出现前广泛使用,先气冲,利用空气气泡在滤料层的上升运动使滤料相互摩擦和碰撞,使附着在滤料颗粒上的污泥脱落,气冲停止后,再利用水冲,将脱落的污泥冲洗出滤料层并排出池池外。为了能有效地将脱落的污泥冲洗出滤料层,一般应在停气前先送水,使水上升到接近排水槽时再停止供气,这种方法要求滤料产生适当的微膨胀或不膨胀,对水冲洗的强度有一定的要求。第二种方法的特点是,气水同时冲洗,气水同时冲洗时滤料不但摩擦,还产生上下循环运动,同时将脱落污泥上浮排出滤料层,因此其冲洗效果比先气后水好。这种方法只要求滤料“微膨胀”,水冲洗强度可大大降低,经济效益突出,一般采用长柄滤头的气水冲滤池都采用这种方法。
从目前实践情况看,不管采用哪种气冲方法。其冲洗效果都比单纯水冲洗效果要好,
三、气水反冲洗系统的设计和技术关键
根据我的实践经验,要取得气水反冲洗的最佳效果,关键在于,能均匀的布配水气,合适的气水冲洗强度,高质量的附属设备。而要达到均匀的布配水气,必须保证滤板、滤头制作安装的精度。
1、冲洗强度和冲洗历时
气水反冲洗强度和冲洗时间的选择与气水冲洗方式、滤料层的构造有关,根据几年的运行实践看。我认为:
(1)采用气冲+水冲两个阶段的滤池,气冲强度适宜在16―18L/s•m2,水冲洗的强度适宜在6-8L/s•m2,气冲时间适宜在2―3min,水冲时间在6―8min。
(2)采用气冲+气水联冲+水冲的三个阶段的气水联冲时,气冲强度一般为13―18L/s•m2,水冲强度一般为3-6L/s•m2,气水联冲的时间一般在5-7min,气水联冲的强度不变。
2、配气和配水系统
(1)大阻力配水配气系统
常用的是气水分开的大阻力配水系统,其进气方式有两种,一是从管廊中进气,另一种是从池子顶上进气。配气管位置一般在配水管上面的承托层中,配气支管在干管的上面以“丰”字型布置。配气支干管设计一般为:空气流速1.0m/s,孔眼的空气流速采用30-35m/s,孔眼的间距70-100mm,其直径在1-2mm,呈45度向下交错排列。空气干管和支管必须布置均匀。
(2)长柄滤头的小阻力配水配气系统。
采用长柄滤头的气冲滤池的进气方式有两种。一种为中央渠道进气系统,另一种为集中式系统。设有中央渠道的滤池,空气由进气管送至滤池中央渠下部的气水分配槽,由配气孔分散进入滤池,由于配气孔紧靠滤板的下部,且沿滤池长度均匀布置,可迅速形成气垫层,效果很好,应在单池面积较大时采用。集中式进气是由供气管道直接进入池内,这种进气的方式的关键在于两点:一是进气管布置在紧靠滤板的下面,二是在安装滤板的区格梁顶要设置均匀的配气缝,以便在滤板下部形成气垫层,达到均匀配气。
3、长柄滤头
长柄滤头是均匀分配气水的关键部件。其构造由滤帽、预埋件、下部支管等组成,一般采用ABC材质。对滤头的要求是配气配水均匀和经久耐用。滤头各个部件应尽量不粘接。以免使用一段时间后会产生脱落。但滤柄拧入预埋滤板的套管及套管本身的螺纹段,应有足够的长度,一般去掉滤板厚度后应剩余4.-50mm,用于调整滤头的高度。
长柄滤头的开孔比为1.0%-1.5%,属小阻力配水系统。长柄滤头均匀的分布在滤板上。每平方米滤板安装数量在49-56个。
要到达均匀配水配气的要求,每个滤头上的进气孔,进气缝的标高必须一致,每个滤头的出气量才能均等。
4、滤板及接缝处理
滤板按照每格滤池的大小确定,一般为钢混预制。每块滤板的大小一般在0.5m2-1.0m2左右,厚度在100mm,滤板上开孔按照滤头的数量均匀布置。
为了保证配水配气的均匀性,滤池底板的水平误差要求控制在±5mm,每块滤板的尺寸误差控制在±1mm,水平控制误差控制在±0.5mm。
滤板的接缝需要仔细处理,否则容易造成漏砂、脱漏、漏水、漏气等。其施工方法较为严格,步骤如下:
1)除尘,用强力洗尘器将缝隙中的杂质清除干净;
2)涂除底剂,在缝隙中涂上除底剂;
3)铺聚丙乙烯泡沫槊料,厚度为20mm;其作用是支承密封胶泥和水泥砂浆;
4)填密封胶泥,一般采用型号为1401的密封胶泥,需加热到160-170度,熔化后在浇注填充;厚度约为50-60mm;
5)填水泥砂浆,胶泥填充48小时后在填水泥砂浆。
5. 滤料
滤池的滤层可选择单层、双层,可由滤池的形式、水质要求来确定。一般单层滤料采用石英砂,双层滤料采用无烟煤与石英砂等。
翻版滤池,采用双层滤料居多,V型滤池,普通快滤池等一般采用均质滤料。滤层厚度一般为0.95-1.5m,承托层厚度为5-10cm。
6. 供气和供水系统
供气方式一般有两种,一是鼓风机直接向滤池供气,二是空压机通过储气罐向滤池供气。由于鼓风机供气效率高,设备简单,操作方便,目前使用较多。
鼓风机的出口压力一般在0.04Kpa,风量视滤池单格面积的大小,由设计确定,一般为一用一备。冲洗水泵根据冲洗强度来确定流量和扬程,一般采用两用一备。
四、滤板的制作和安装
滤板制作质量是滤池运行效果的关键,如果滤板施工质量达不到技术要求,可导致气水反冲洗效果不佳使滤池无法正常运行。
1、对滤板制作及安装精度的要求
为了保证配水配气的均匀性,滤池底版的水平误差要求控制在± 5mm,每块滤板的尺寸误差控制在±1mm。
2、施工方法
滤池内区格滤梁有预制和现浇两种。都要以控制点为基准进行校兑,确保标高误差不大于±2mm。如有偏差及时调整。
滤板安装应逐个进行测量和校正,确保水平误差不大于±2.5mm。
滤头的固定是通过滤板上螺纹通孔与滤头上螺纹配合联结实现的,凸出滤板上表面高度误差可通过增减胶垫片来达到的。
安装滤头后,在装填滤料前进行注水实验,仔细检查每个滤头顶端的标高,水平误差,如出现大于±2.5mm的偏差,应重新校正。
经过通气实验后,证明滤头空气分布十分均匀后,才能装填滤料。
五、结束语
气水反冲洗滤池在我国有较长的历史,并已取得成功的运行经验。实践证明,应用气水反冲洗技术除对提高滤池的运行效率有明显的效果外,对降低反冲洗水的消耗也有十分积极的意义。应用气水反冲洗技术对提高出水水质,也有非常现实的作用。因此,气水反冲洗技术在国内水厂新建和扩建改造当中,可以得到普遍的推广和应用。