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V型滤池技术

作者:神泰环保 日期:2015-08-04

 V型滤池概况

1. 概述

V型滤池是快滤池的一种形式,因为其进水槽形状呈V字形而得名,也叫均粒滤料滤池(其滤料采用均质滤料,即均粒径滤料)、六阀滤池(各种管路上有六个主要阀门)。它是我国于20世纪80年代末从法国Degremont公司引进的技术。

v型滤池.jpg

2.特点:

(1)恒水位等速过滤。滤池出水阀随水位变化不断调节开启度,使池内水位在整个过滤周期内保持不变,滤层不出现负压。当某单格滤池冲洗时,待滤水继续进入该格滤池作为表面扫洗水,使其他各格滤池的进水量和滤速基本不变。

(2)采用均粒石英砂滤料,滤层厚度比普通快滤池厚,截污量也比普通快滤池大,故滤速高,过滤周期长,出水效果好。

(3)V型进水槽(冲洗时兼作表面少洗布水槽)和排水槽沿池长方向布置,单池面积较大时,有利布水均匀,因此更适合用于大、中型水厂。

(4)承托层较薄。

(5)冲洗采用空气、水反冲和表面扫洗,提高了冲洗效果并节约冲洗用水。

(6)冲洗时,滤层保持微膨胀状态,避免出现跑砂现象。

3. 工作过程

(1)过滤过程:

待滤水由进水总渠经进水阀和方孔后,溢过堰口再经侧孔进入被待滤水淹沿的V型槽,分别经槽底均匀的配水孔和V型槽堰进入滤池。被均质滤料滤层过滤的滤后水经长柄滤头流入底部空间,由方孔汇入气水分配管渠,在经管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入清水池。

(2)反冲洗过程:

关闭进水阀,但有一部分进水仍从两侧常开的方孔流入滤池,由V型槽一侧流向排水渠一侧,形成表面扫洗。而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。反冲洗过程常采用“气冲气水同时反冲水冲”三步。

气冲 打开进气阀,开启供气设备,空气经气水分配渠的上部小孔均匀进入滤池底部,由长柄滤头喷出,将滤料表面杂质擦洗下来并悬浮于水中,被表面扫洗水冲入排水槽。

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,反冲洗水也进入气水分配渠,气、水分别经小孔和方孔流入滤池底部配水区,经长柄滤头均匀进入滤池,滤料得到进一步冲洗,表扫仍继续进行。

停止气冲,单独水冲 表扫仍继续,最后将水中杂质全部冲入排水槽。

V型滤池的特点及设计参数

滤速可达7~20m/h,一般为12.5~15.0m/h。

采用单层加厚均粒滤料,粒径一般为0.95~1.35mm,允许扩大到0.7~2.0mm,不均匀系数1.2~1.6或1.8之间。

对于滤速在7~20m/h之间的滤池,其滤层高度在0.95~1.5m之间选用,对于更高的滤速还可相应增加。

底部采用带长柄滤头底板的排水系统,不设砾石承托层。滤头采用网状布置,约55个/m2。

反冲洗一般采用气冲、气水同时反冲和水冲三个过程,反冲洗效果好,大大节省反冲洗水量和电耗。气冲强度为50~60m3/(h.m2)(13~16L/s.m2),清水冲洗强度为13~15m3/(h.m2)(3.6~4.1L/s.m2),表面扫洗用原水,一般为5~8m3/(h.m2)(1.4~2.2L/s.m2)。

整个滤料层在深度方向的粒径分布基本均匀,在反冲洗过程中滤料层不膨胀,不发生水力分级现象,保证深层截污,滤层含污能力高。

滤层以上的水深一般大于1.2m,反冲洗时水位下降到排水槽顶,水深只有0.5m。

4.设计要点及数据

4.1、布置

就整体而言,均粒滤料滤池的布置可分为单排及双排布置,就单池而言,可分为单格及双格布置。当滤池的个数少于3个时,宜采用单排布置,反之可采用双排布置。单池内的分格布置一般采用双格对称布置。

4.2、滤速和过滤周期

(1)滤速:可采用较高的滤速,根据待滤水浊度的大小,滤速一般为8-14m/h。

(2)过滤周期:过滤周期较长,可达48h甚至更长,考虑到保持滤层较好状态,目前国内水厂一般采用24-48h进行冲洗。

(3)滤层水头损失:冲洗前的滤层水头损失一般采用1.5-2.0m。

4.3、个数及单池尺寸

(1)滤池个数:单纯过滤面最大可达210m2.滤池个数的确定应做技术经济比较。滤池个数减少,相应阀门及管道数量也减少,但管道口径及冲洗设备容量将增加。

滤池个数

滤池总过滤面积(m2

滤池个数

滤池总过滤面积(m2

滤池个数

小于80

2

250-350

4-5

80-150

2-3

350-500

5-6

150-250

4

500-800

5-8

(2)单池尺寸:为了保证冲洗时表面扫洗及排水效果,单格滤池的宽度一般在3.5m以内,最大不超过5m。

滤池尺寸及面积

宽度(m)

长度(m)

单格面积(m2

双格面积(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、滤料及承托层

(1)滤料:滤料采用均粒石英砂,其粒径大小根据待滤水水质、处理要求采用混凝剂等因素确定。滤料的一般技术要求如下:

①有效粒径一般为0.90-1.20mm。②不均匀系数K为1.2-1.4。③具有良好的机械强度,经20%浓度的盐酸溶液浸泡24h后,重量减少应小于2%。

(2)滤层厚度:滤层厚度一般为0.90-1.50之间。当滤速为8-12m/h时,一般采用1.10-1.20.滤速增大,宜相应增加滤层厚度。

(3)承托层:滤池滤帽顶至滤料层之间承托层厚度为50-100mm,采用粒径为2-4mm的粗石英砂。

4.5、滤层上层水深

滤层上的设计水深,在过滤工况时一般为1.2-1.5m

4.6、进水及布水系统

进水及布水系统由进水总渠、进水孔、控制闸阀、溢流堰、过水堰板及V型槽组成。

V型槽在过滤时处于淹没状态。槽内设计始端流速不大于0.6m/s。冲洗时,池水位下降,槽内水面低于斜壁顶约50-100mm。V型槽底部开有水平布水孔,表面扫洗水经此布水。布水孔沿槽长方向均匀布置,内径一般为Φ20-Φ30,过孔流速2.0m/s左右,孔中心一般低于用水单独冲洗池内水面50-150mm。

4.7、冲洗水排水系统

该系统包括排水槽及排水渠

排水槽底板以≥0.02的坡度坡向出口;底板面积最低处应高出滤板底约0.1m,最高处高出0.4-0.5m,使有足够高度安装冲洗空气进气管;排水槽内的最高水面宜低于排水槽顶面50-100mm。排水槽底层为配气配水渠。为方便施工,两者的宽度宜一致。

排水渠设在与管廊相对的一侧。排水槽出口设置电动或气动闸阀。出口流速可按2.0m/s左右设计。

4.8、配气配水系统

配气配水系统一般采用长柄滤头。该系统由配气配水渠、气水室及滤板和滤头组成。

(1)配气配水渠:配气配水渠的功能是在过滤时收集滤后水,在冲洗时沿池长方向分布冲洗空气和冲洗水。进气干管管顶宜平渠顶,冲洗水干管管底宜平渠底。配气配水渠断面尺寸的确定应满足以下条件:

①进口处冲洗水流速:一般≤1.5m/s;②进口处冲洗空气流速:一般≤5m/s;③断面尺寸应和排水槽及气水室相配合,并能满足施工要求。

(2)气水室:滤池池底表面以上、滤板地面以下,由池壁所围成的空间,称为气水室。气水冲洗时,冲洗空气在气水室上部形成稳定的空气层称为气垫层。气垫层的厚度一般为100-200mm。气水室下部为冲洗水层。配气配水渠的空气和冲洗水分别通过配气孔和配水孔进入气水室。气水室的设计要点:

①配气孔孔顶宜平滤板板底,有困难时可低于板底,但高差不宜超过30mm。过孔流速为15m/s左右,通常预埋UPVC管,配气孔平面配置时应注意避开滤板梁;②配水孔孔底应平池底,孔口流速为1.0-1.5m/s左右。③为了使气垫层布气均匀及压力平衡,支撑滤板的滤梁应垂直于配气配水渠,且梁顶应留空气平衡缝,缝高20-50mm,长为1/2滤板长,在每块滤板长度的中间部位。④气水室宜设检查孔,检查孔可设在管廊侧池壁上,孔径≮Φ400mm,孔底平气水室底。

(3)滤头及滤板

①滤头:滤头由无毒塑料制成,它由滤帽、滤柄、预埋套组成。滤头的长度为:滤板厚度+气垫层厚度+50mm(淹没水深)。②滤头个数的确定:滤头滤帽缝隙总面积与滤池过滤面积之比(β值)应在1.2%-2.4%之间。一般每平方米滤池面积布置30-50个。③滤板是安装滤头的支承板,须具有足够的强度和刚度,滤板表面应光滑平整,安装时每块板的水平误差应小于±1mm,整个池内板面的水平误差不得大于±3mm。钢筋混凝土滤板内钢筋保护厚度应符合结构设计规范。

4.9、滤后水出水稳流槽

(1)槽内水面标高与滤料层底面标高基本持平。

(2)槽内水深为2-2.5倍滤后水出水管管径,出水管应为淹没出流,管顶不应高出溢流堰堰顶。

(3)溢流堰堰上水深取0.2-0.25m。

4.10、管廊布置

(1)空气干管应架高敷设,使其高出滤池过滤时池内待滤水位,防止水流倒灌。

(2)进气控制阀至配气配水渠端壁间的进气管段上应接出放气支管,管径为进气管管径的1/4-1/3,管上应设电磁阀。支管出口高出滤池液面顶面50-100mm,管口与水平面夹角45°-60°。放气支管也可以从配气配水渠进口端壁最高处接出。

(3)管廊门及通道应能通过最大配件,配件较重时,可考虑设置起重设备。

(4)管廊内应有良好的防水、排水设施和适当的通风、照明等设施。

4.11、管(渠)流速

管(渠)流速

名称

待滤水进水总渠

滤后水进水总管

冲洗水输水管

冲洗空气输气管

排水总渠

流速(m/s)

0.7-1.0

0.6-1.2

2.0-3.0

10-15

0.7-1.5

4.12、冲洗强度和冲洗时间

气水冲洗强度和冲洗时间

滤料层结构和水冲洗时滤料层膨胀率

先气冲洗

气水同时冲洗

后水冲洗

强度

[L/(s·m)]

冲洗时间(min)

气强度

[L/(s·m)]

水强度

[L/(s·m) ]

冲洗时间(min)

强度

[L/(s·m)]

冲洗时间(min)

均粒石英砂

微膨胀

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、冲洗水的供应

冲洗水可由冲洗水泵或冲洗水箱供应。

4.14、运行控制

均粒滤料滤池采用恒水位等速过滤。

当某格滤池冲洗时,进入该格滤池的表面扫洗水量大致与其过滤时的水量相当,因此进入其他各格的过滤水量基本保持不变。

滤池恒水位过滤可以通过调节出水系统助力来实现。控制过程采用自动控制,不受人为因素影响。

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