V型滤池运行管理中的一些体会

V型滤池运行管理中的一些体会

在水厂的水处理工艺中，滤池对水的净化起到关键作用。V型滤池由于具有出水水质好、滤速高、滤水周期长、反冲洗效果好和便于自动化管理等特点，因而在国内得到了广泛的应用。但大量实践也表明，V型滤池对工艺设计、施工精度和管理水平要求甚严，任何环节出现疏忽，都会影响其运行效果。笔者现结合广东省惠州市江北水厂V型滤池的使用情况，在V型滤池的在设计、管理方面提出一些个人的看法和建议。

2.江北水厂V型滤池概况

江北水厂设计规模为60万m3/d，分三期建设，现已建成投产20万m3/d。净水工艺采用的气水反冲洗V型滤池，分设十组滤格。滤池运行三年多来，滤池运行稳定，在滤前水＜5NTU时，出水浊度基本保持在0.2NTU以下。滤料流失率不高，滤层厚度比设计值下降仅5.4cm，占原来滤层厚度的5%左右（估计主要是滤料粒径变细，滤层孔隙率下降所致）。此外，滤池四角及周边也均未出现泥团，滤层也未出现板结现象。滤池的设计参数如下表：

设计项目 设计滤速 滤池有效面积 石英砂滤料 承托层 小阻力配水系统 反冲洗强度 和时间 扫洗强度 过滤周期 设计参数 V=8m/h S=10×[2×(3.5×15)]=1050m2 D= 0.95 ~ 1.35mmH=1.10m D= 4~8 mmH=5mm 滤板+长柄滤头，滤头个数n=56个/m2 气冲3min气冲强度14L/m2·s 气水冲5min气冲：7L/m2·s水冲：2.1L/m2·s 气冲5min气冲强度4.2L/m2·s Q=1.1 L/m2·s T=36~48h 3. 滤池设计的改进方案 3.1V型槽扫洗孔高度的确定

V型滤池的表面扫洗功能是通过滤池两侧的V型槽底部扫洗孔喷出的射流来实现的。研究表明，表面扫洗对滤池的反冲洗效果起到巨大作用，不但能把滤层反冲上来的污物推向排水槽，不致产生滞流，同时还加快了反冲洗水的漂洗速度，减少冲洗水量。但如果V型槽扫洗孔标高设计不当，其效果会适得其反。江北水厂V型槽扫洗孔中心高于滤料面350mm ，低于排水堰150mm，其断面图如图一所示。扫洗孔采用该设计，在实际使用中导致两个问题。（一）表面扫洗效果不理想。由于反冲洗时扫洗孔全部淹没于水下接近200mm，射流

几乎起不到扫洗水面漂浮物的作用。（二）存在着冲砂现象。滤床在反冲洗时会有100mm左右的微膨胀（膨胀率按5~8%计），此时，扫洗孔中心仅高出滤床膨胀面250mm，低于反冲洗水面200mm，扫洗孔的射流冲向流动水层的中部，将悬浮的小粒径滤料冲向排水堰，使之出现滤料面倾斜现象。经检测，江北水厂滤料倾斜面存在着2~4mm的高差，幸未造成明显影响，未导致滤后水水质降低和滤池周期缩短等现象。经验表明，扫洗孔中心标高宜稍高于排水堰口，和水漂洗阶段水槽上水头一致（可根据漂洗水量和槽长计算得出），使扫洗孔处于半淹没状态，表面扫洗的横向推力将达最佳。

3.2初滤水排放口的设置

尽管目前国家仍未要求排放初滤水，而各地排放初滤水的也并不多，但在设计中必须考虑设置初滤水排放口。江北水厂的各组滤格均未设置初滤水的排放口，仅在总排污渠内设有放空阀，而且还存在着操用不便的问题。一旦反冲洗过程失败，滤料脱落的污物将进入滤层下的配水空间并将流入集水总渠，势必严重污染滤后水水质。为此，在每格滤池滤后水跌水堰处设置初滤水排放口是必需的。

4.V型滤池运行管理 4.1气动蝶阀的技术改造

气动蝶阀在V型滤池的过滤和反冲洗阶段都起到重要作用，因此对它的使用管理是V型滤池运行能否成功的关键因素之一。江北水厂采用的是法国Amri的气动蝶阀，按类型可分为比例调节型的出水阀和开关型的反冲洗水阀、反冲洗气阀、放气阀，使用效果良好。为使这些气动蝶阀的动作更符合生产实际，我们对它们进行了三次技术改造：

4.1.1出水阀动作频率的整定

在滤池的气动阀门中，出水阀的控制作用最为关键，它直接关系到V型滤池恒水位过滤能否实现，这也决定了它频繁工作的特性。江北水厂出水阀最初的调节频率就高达2次/秒。频繁动作使阀门构件出现了不同程度的磨损，其执行构件——三位四通气路分配器（图二中B点）更是经常损坏，致使出水阀动作失控。为此，我们对其线路板的灵敏度（Sensitivity）和死区（Dead band）（图二中的S、D点）电阻进行了调整，降低灵敏度，增大死区，重新设定阀体气动与电动的配比参数。在保证滤池的液位变化能控制在±1cm的情况下，出水阀动作频率由2次/秒下降到了0.05次/秒，大大延长了气路分配器的使用寿命。目前，正在调整滤池PLC站的出水阀PID三个参数，同时拟扩大液位控制范围到±3cm，相信可以进一步降低出水阀的动作频率。

4.1.2反冲洗阀门电磁阀降压改造

V型滤池的反冲洗水阀、反冲洗气阀和放气阀的能否正常启闭关系到滤池反冲洗过程的成败。反冲洗阀门内采用了AC220V的电磁阀（图二中A点），通过电磁阀对气路的通断作用实现开关阀门的目的。其原理如图三（1）。但水厂运行不到两年，就有17个电磁阀烧坏。我们尝试通过降低电磁阀的输入电压来实现减少电磁阀烧坏的目的。首先，我们通过变压器将原来的AC220V输入电压降为AC110V，并在电路中增加中间继电器以控制电源的开断，改造原理如图三（2）。但随后的使用情况表明这一改造效果不明显。为此，我们在反冲洗阀门改用DC24V电磁阀，再将交流110V的输入电压改为直流24V，其改造原理如图三（3）。改造至今一年多的时间内再无电磁阀烧坏现象。

4.1.3出水阀开度控制值的调整

由于江北水厂V型滤池出水阀口径偏大于实际需要，因而阀口可自动调节控制值被设置在0~60之间。随着供水高峰的到来，滤池的滤水量由9000m3/h 上升到11000m3/h ，滤池的滤速也因此由设计的8.6m/h提高到10.5m/h，此时出水阀控制值开至60仍无法完全处理，唯有通过手动将出水阀开启度加大来降低滤池水位。在此高低水位调整期间，最大滤速能达到了13.5m/h，大大超过了滤池的负荷，导致滤层的早期浊度穿透，不但污染滤后水水质，也缩短了滤池过滤周期。这解决这一问题，我们将出水阀的最大可自动调节控制值由60提高到68，使自控滤速可达到11.5 m/h，稍大于最大需滤水量的强制滤速，以保证滤池水位恒定。滤阀控制值经调整后，滤后水的水质较调整前有了显著的改善。

4.1.4三位四通先导阀改造

由于出水阀内三位四通先导阀（即DC24V电磁阀和气路分配器，图二中的B点）价格昂贵，且采购周期长，现拟对其进行改造，将它移出阀体，用国产三位四通电磁阀取代之，原先导阀气路与阀体气缸接口处用订做的快速接头及气管连接。该方案现正实施中，如改造成功，改造后的设备成本仅为原来的1/10，并且日后给设备维护和采购带来极大的方便。

4.2反冲洗设备的合理使用

江北水厂滤池反冲洗设备最初设计采用的是二台鼓风机（C80-15型，Q=80m3/min）和二台水泵（20SA-22B型，Q=1500m3/h），后因考虑到在气洗混冲阶段冲洗强度太大，故此方案被淘汰了。目前，滤池配置了三台鼓风机（BE200型，Q=44.1m3/min）和三台水泵（300S12型，Q=790m3/min），滤池反冲时开机状态为二台鼓风机→一台鼓风机、一台水泵→二台水泵。根据反冲洗的经验，混冲阶段反冲强度宜达到最大，而江北水厂由于混冲阶段仅开一台鼓风机和一台水泵，使得反冲效果稍差，导致反冲洗时间偏长。现拟通过程序调

整，使混冲阶段运行二台鼓风机和一台水泵，使反冲洗达到气冲14L/m2·s、水冲2.4L/m2·s的强度。

5.小结和探讨

5.1在V型滤池的设计、施工、管理每一个环节都要细致谨慎，吸取滤池的使用经验，以避免因疏忽而造成不良后果。

江北水厂V型滤池滤后水集水总渠顶部根据构筑要求设置了横梁，然而该横梁在工艺图纸和参数设计中却均未得到体现，结果造成集水渠顶部横梁间产生气囊，影响到集水渠的过流能力。对此，应当引起足够的重视。

5.2加强对滤池配套设备的使用管理，使之运行达到最佳状态，再通过PLC程序的调整使软硬件配全实现最优化，这是V型滤池高效、稳定运行的重要保障，同时对减少维护量和降低维护费用均大有俾益。

5.3 为实现滤池的优化运行，需对气水反冲洗设计参数和运行情况进行系统的运行评估。V型滤池的运行管理中，应对滤池运行参数进行追踪分析，包括对滤池周期、反冲洗强度的调整，对滤后水浊度、PH值水头损失、滤料层的截污率等的监控，使滤池运行适应不断变化的生产情况，以充分发挥V型滤池在常规水处理工艺中优势。

气水反冲洗V型滤池的调试

开封市三水厂降氟改水扩建工程规模为10万m3/d,于1996年5月1日开工，1998年8月1日试运行。水源为黄河水，净水工艺为常规反应、沉淀、过滤、消毒工艺。滤池采用的是气水反冲洗V型滤池，共12格，单格有效过滤面积66m2，滤料为均质石英砂，有效粒径0.95～1.35mm，K60=1.21，滤层厚度1.2m；承托层为4～8mm粒径的卵石，厚度50mm；滤头为QS-Ⅰ型 20×292长柄滤头，每m2滤板安装49个滤头，开孔率为1.225%。设计滤速7m/h，为恒水位恒速过滤方式，最大滤层水头差2.4m。原设计的滤池反冲洗方式为气水混合反冲洗，其步骤为先单独气洗2min；再气水混合冲洗2min；然后单独水漂洗6min；整个反冲洗过程中均利用滤前水进行表面扫洗，气洗强度14～16L/(s.m2)，水洗强度4～6L/(s.m2)。经过近3个月的试运行，我们发现冲洗效果不很理想，为获得较好的运行效果，确定合理的运行参数，我们于1998年12月至1999年4月进行了反冲洗强度及

反冲洗时间的实际试验和调试工作。并于1999年7月24日又进行了检查。 1 过滤周期的控制

滤前水浊度稳定在3～6NTU，滤层成熟期后，过滤时间、出水浊度及滤层水头损失如表1。

表1 滤池出水浊度、滤层水头损失变化

过滤时间 1滤池出水 1滤池滤层 2滤池出水 2滤池滤层 浊度/NTU 损失/m 浊度/NTU 损失/m /h 6 12 18 24 30 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 ＃＃＃＃0.60 0.60 0.60 0.61 0.61 0.66 0.68 0.67 0.68 0.70 0.71 0.71 0.71 0.73 0.76 0.83 0.24 0.48 0.74 0.89 1.01 1.22 1.45 1.66 1.82 1.94 1.99 2.13 2.20 2.26 2.29 2.39 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.61 0.62 0.62 0.62 0.62 0.66 0.65 0.65 0.69 0.70 0.71 0.19 0.27 0.45 0.64 0.91 1.10 1.20 1.24 1.30 1.39 1.46 1.57 1.67 1.81 2.00 2.23 均质滤料孔隙率高，截污容纳量大，过滤周期长，出水水质稳定。为确保较好的出水水质，而且为防止周期过长在滤层形成泥球，我们确定以滤层损失为2.0m水头控制过滤周期。同时，为防止监测滤层水头损失的差压变送器故障，而造成滤池继续过滤发生“泄漏”现象使出水水质劣化，我们确定最大过滤周期为56h。因此，我们确定开始反冲洗自动化控制工艺条件如下，任何一个条件达到即进行反冲洗：(1)滤层水头损失2.0m(程序可调)。(2)超过滤池内控制最高水位延时30min(程序可调)。(3)累计连续运行56h。

2 反冲洗强度及反冲洗时间的确定

冲洗效果的好坏是影响滤池运行的关键因素。冲洗主要是使沉积在滤料颗粒上的悬浮固体脱落并清除掉，使滤料保持清洁。冲洗效果以冲洗后滤料的含泥量及冲洗的均匀性来衡量。根据有关文献报道，滤料含泥量在0～0.2%属于从优到佳的范围，在0.5%～2.5%属于尚可到差的范围，当大于5%时属于极差［1］。

微机联网，故系统亦能在中央控制室内对滤池运行实施远端监控，实现了中央控制室计算机集中监控、PLC远程控制、现场XBT操作的三级控制，从而确保了滤池生产运行的安全可靠性。

(二)滤速的控制

单元滤池是根据滤池水位变化自动调节出水阀开启度来实现等速过滤的。由于滤池的闸阀和溢流堰确保了进水的均匀性，使一组滤池的各滤格可以得到相同的待滤水流量。依据水池中水位的变化调节出水阀的开启度来实现等速的恒水位过滤。系统根据所接受到的水位信号，调节阀门的开启度，当水位信号高于设定的恒水位时，开大出水阀；当水位信号低于设下的恒水位时，关小出水阀；当水位信号等于恒水位时，保持出水阀开启度。滤格水位的控

制是一个典型的PID闭环控制系统，控制过程是：具有参数可调的PID方程根据设定值和过程变量输入之间的误差，经运算后把输出信号传送给输出附加处理程序，再输出给控制阀，对整个过程进行控制。即实际水位比设定水位的值大得越多，输出的开度就越大。开度增大的数值是由一定累积时间内水位上升的速度及实际水位和设定水位的差共同决定的。反映为进水流速越快，清水出水阀开度越大，反之亦然。PID方程计算的目标是把受控的过程变量保持在设定值，附加值可作为补偿添加到输出控制中。输出附加处理程序是把PID方程的运算结果按一定的规律输出给清水阀。滤速的控制系统如图（ 2 ）所示。

（三） 滤池反冲洗 1． 控制系统

当过滤周期达到某设定时限、或当滤层阻塞度达到设定的水头损失或系统接收到手动强制冲洗信号时，单元滤池PLC向公共冲洗PLC发出反冲洗请求，若有其它单元池也发出请求时，该信号被存入公共冲洗PLC的存储器中，然后按存储先后顺序进行冲洗。滤池反冲洗由PLC系统自动控制，也可由现场XBT控制。整个控制系统示意如图（3）所示：

2． 冲洗控制程序

（1）、关闭单元滤池进水气动闸板，保持进水阀二侧进水孔仍继续向V型槽进水，经小孔分布到滤池，起表面扫洗作用。

（2）、开启滤池排水气动碟阀，使砂面水位下降至排水槽顶，此时砂面上仍保持水深0.5米，排水历时2分钟。

（3）、启动一台鼓风机，开启单元池气动蝶阀，进行气冲，历时1分钟。

（4）、开启反冲水气动蝶阀，同时启动一台反冲洗水泵和第二台鼓风机，进行气、水混合冲洗，历时6分钟。

（5）、关闭鼓风机和气冲蝶阀，再启动第二台反冲洗水泵，进行反冲水水漂洗，历时6分钟。

（6）、完成单元池冲洗，关闭反冲水气动蝶阀和冲洗水泵。开启滤池排气隔膜阀，排除配气总渠中残存气体，约10秒后，待气排尽后关闭。关闭排水气动闸板，开启进水气动闸板，随着池中水位达到过滤水位后，自动开启清水出水阀。

3． 冲洗泵房

罗茨鼓风机3台，2用1备。2台鼓风机的风量供1格滤池反冲洗使用，鼓风机性能为Q=3080m3/h，P=1.35bar，配用电机：N=45kW，n=1500r.p.mIp44。

卧式离心水泵3台，2用1备。2台水泵出水量供1格滤池反冲洗使用，离心水泵性能为Q=847m3/h，H=10m，配用电机：N=37kW，n=1500r.p.mIp44，总出水管为DN=500mm，并装有一台超声波流量计。

微型空压机2台，1用1备，Q=45m3/h，P=8bar，N=5.5kW，用于操作滤池气动闸板和蝶阀等气源设备。

四．经验总结

由于高殿水厂在沉淀处理前增加了静态混合器，提高了混凝效果，滤前水质相当好，从而延长了滤池的运行周期，最长周期可达一个星期。然而太长的运行周期可能引致滤床内部有机物集聚和菌群增长，使滤后水变臭、变味，及滤池内部产生难以清除的粘滞物，另一方面，运行周期短则造成滤水时间减少，反冲洗水量增加，降低了生产能力。因此，高殿水厂根据运行需要，设定一个运行周期为24小时，水头损失极限设定为1.0m。

经过七年使用时间，即使在夏季高峰供水及台风引起源水高浑浊度时，只要保证滤前水浑浊度在10NTU以下，滤后水浊度均低于1NTU，浊度去除率可达98%以上。此外，滤池运行至今，由于采用气、水同时反冲及表面漂洗效果良好，砂层内不积存泥球，亦无需定时把砂移出外面进行彻底清洗，由于所选用砂粒耐磨度高，破碎度小，反冲洗时砂床不膨胀，并无显著砂粒被水冲走的现象，从而节省了维持费及带来操作上的方便。

与其它类型滤池相比，V型滤池至少具有以下三个无可比拟的优越性：

——滤速可达7—10m/h，即使在高滤速运行时，在整个过滤周期中都能获得优质水。 ——运行周期最长，而运行费用低反冲水循环次数较少。

——反冲洗采用三种流体：压缩空气、滤后水和源水，因此可用最小的水头损失和电耗获得最高的效率。

综上所述，我们认为V型滤池在水厂中的广泛应用是实现供水行业提高供水水质，提高供水安全可靠性，降低药耗、降低能耗、降低漏耗的较好途径。

气水反冲洗V型滤池的调试

更新时间：09-8-24 10:43

开封市三水厂降氟改水扩建工程规模为10万m3/d,于1996年5月1日开工，1998年8月1日试运行。水源为黄河水，净水工艺为常规反应、沉淀、过滤、消毒工艺。滤池采用的是气水反冲洗V型滤池，共12格，单格有效过滤面积66m2，滤料为均质石英砂，有效粒径0.95～1.35mm，K60=1.21，滤层厚度1.2m；承托层为4～8mm粒径的卵石，厚度50mm；滤头为QS-Ⅰ型 20×292长柄滤头，每m2滤板安装49个滤头，开孔率为1.225%。设计滤速7m/h，为恒水位恒速过滤方式，最大滤层水头差2.4m。原设计的滤池反冲洗方式为气水混合反冲洗，其步骤为先单独气洗2min；再气水混合冲洗2min；然后单独水漂洗6min；整个反冲洗过程中均利用滤前水进行表面扫洗，气洗强度14～16L/(s.m2)，水洗强度4～6L/(s.m2)。经过近3个月的试运行，我们发现冲洗效果不很理想，为获得较好的运行效果，确定合理的运行参数，我们于1998年12月至1999年4月进行了反冲洗强度及反冲洗时间的实际试验和调试工作。并于1999年7月24日又进行了检查。

1 过滤周期的控制

滤前水浊度稳定在3～6NTU，滤层成熟期后，过滤时间、出水浊度及滤层水头损失如表1。

表1 滤池出水浊度、滤层水头损失变化

过滤时间 1＃滤池出水 1＃滤池滤层 2＃滤池出水 2＃滤池滤层 浊度/NTU 损失/m 浊度/NTU 损失/m /h 6 12 18 24 30 0.60 0.60 0.60 0.61 0.61 0.24 0.48 0.74 0.89 1.01 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.19 0.27 0.45 0.64 0.91 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 0.66 0.68 0.67 0.68 0.70 0.71 0.71 0.71 0.73 0.76 0.83 1.22 1.45 1.66 1.82 1.94 1.99 2.13 2.20 2.26 2.29 2.39 0.61 0.62 0.62 0.62 0.62 0.66 0.65 0.65 0.69 0.70 0.71 1.10 1.20 1.24 1.30 1.39 1.46 1.57 1.67 1.81 2.00 2.23 均质滤料孔隙率高，截污容纳量大，过滤周期长，出水水质稳定。为确保较好的出水水质，而且为防止周期过长在滤层形成泥球，我们确定以滤层损失为2.0m水头控制过滤周期。同时，为防止监测滤层水头损失的差压变送器故障，而造成滤池继续过滤发生“泄漏”现象使出水水质劣化，我们确定最大过滤周期为56h。因此，我们确定开始反冲洗自动化控制工艺条件如下，任何一个条件达到即进行反冲洗：(1)滤层水头损失2.0m(程序可调)。(2)超过滤池内控制最高水位延时30min(程序可调)。(3)累计连续运行56h。

2 反冲洗强度及反冲洗时间的确定

冲洗效果的好坏是影响滤池运行的关键因素。冲洗主要是使沉积在滤料颗粒上的悬浮固体脱落并清除掉，使滤料保持清洁。冲洗效果以冲洗后滤料的含泥量及冲洗的均匀性来衡量。根据有关文献报道，滤料含泥量在0～0.2%属于从优到佳的范围，在0.5%～2.5%属于尚可到差的范围，当大于5%时属于极差［1］。

用气洗、气水混合洗和水洗的顺序进行冲洗的方式，采用不致引起砂层膨胀的反冲洗流速，同时利用空气搅动滤层的作用。这种方式可保持砂层稳定，表面壳层可被空气完全破碎，不会形成泥球，在滤层内，由于气泡运动的变化造成滤料的剧烈搅动，使所附着的悬浮固体剥离脱落。我们在反冲洗水泵出口及鼓风机出口的管道上分别安装了手动调节阀门和流量计以控制和计量反冲洗水量和气量，参考其它水厂的运行经验参数对我厂的滤池进行了气洗和水洗强度的调试。在气水冲洗期间，在滤料不流化范围内水冲洗强度越大，冲洗愈快，效果愈好。单独水漂洗时间与反冲洗强度成反比，与滤料深度及滤料层上面水深度成正比，深度为1.65m，单独漂洗时间在水冲洗强度6L/(s.m2)时，最短为4.5min，可将池内污水彻底置换为清水。我们通过不同的反冲洗强度与时间组合进行了多次反冲洗试验，结果详见表2。

表2 反冲洗试验结果

反冲强度 次 序 气 1 2 3 4 5 6 7 8 冲洗时间 /min 水 5 5 5 6 6 6 5 6 气 2 2 2 2 2 2 2 2 气水 2 3 3 2 3 4 3 3 水 6 5 6 6 5 5 6 5 滤料表面下15cm 含泥量/% 反冲结束 4.36 4.83 4.47 4.29 5.01 4.29 3.98 4.86 反冲洗前 0.58 0.26 0.17 0.31 0.12 0.09 0.15 0.07 表面扫洗 水浊度 /NTU 3.96 4.12 3.87 4.26 4.61 4.30 3.89 3.74 反冲洗后 排水浊度 /NTU 4.25 12.15 3.68 1.14 2.23 2.01 3.15 2.23 情况 /L/(s.m2) 滤料流失14 14 14 14 14 14 16 16 无 无 无 无 无 无 少量 少量 经实际调试从表2看出，既可达到满意的冲洗效果，又没有滤料的流失，而且节约反冲水量，结合我们的实际情况确定我厂该V型滤池的气洗强度为14L/(s.m2)，水洗强度为6L/(s.m2)，单独气洗2min，气水混合4min，清水漂洗5min。由此，确定了该滤池反冲洗整个过程自动化控制程序的工艺参数，它包括4个阶段：

(1)关闭部分进水，继续过滤将滤池内水位降至H槽堰顶，减少排水量。

(2)单独气洗2min，打碎表面泥壳层，将杂质从滤料颗粒上剥离脱落，同时表面扫洗，可扫除上浮的部分浮泥。

(3)进行气水混合冲洗4min，进一步剥离滤料上附着的固体悬浮物并及时将部分脱落物冲出滤层，同时进行表面扫洗，加强冲洗水的横向流动，及时排除悬浮固体。

(4)单独进行清水漂洗5min，同时进行表面扫洗。

经过3个月的运行证明，所确定的该工艺参数合理，运行效果良好，出水水质稳定，于1999年7月24日，再次反冲后对滤层的清洁度进行检验，尚未发现滤料上有积泥增长的趋势。

3 几点看法

(1)要得到较好的冲洗效果，除了保证适当的气和水冲洗强度外，其冲洗时间非常重要。 (2)采用挡位调节反冲洗水管道上的阀门开启度，适当减小气水混合冲洗时的水冲洗强度到5L/(s.m2)，单独水漂洗强度不变，既可达到满意的冲洗效果，防止滤料流失，也能节约反冲洗水。

(3)在不影响配水均匀性的情况下，适当降低排水槽(H槽)堰顶标高减少滤料层上的水层深度以及减少冲洗槽之间的间距，可适当缩短漂清时间，减少冲洗水的耗水量。

(4)在整个反冲洗过程中一直维持部分滤前水进水而进行表面扫洗，除了加强冲洗效果外，还缓冲了对其它滤池的负荷变化冲击，确保运行稳定。

参考文献：

［1］许保玖. 给水处理理论与设计. 北京：中国建筑工业出版社，1992

气水反冲洗V型滤池的调试 BAF 2007-05-14 10:40:31 阅读108 评论0 字号：大中小 订阅 http://www.cn65.com/Article/ArticleShow.asp?ArticleID=1903 均质滤池气水反冲洗工艺参数优选 摘 要：通过实际运行调试，确定气水反冲洗V型滤池的最佳运行工艺参数。 关键词：降氟改水 V型滤池 反冲洗强度 反冲洗时间 表面扫洗 Air-Water Backwashing of V-filter Du Haikuan Abstract：The best operating factors for air-water backwashing of V-filter have been decided in the practical operation.▲ 开封市三水厂降氟改水扩建工程规模为10万m3/d,于1996年5月1日开工，1998年8月1日试运行。水源为黄河水，净水工艺为常规反应、沉淀、过滤、消毒工艺。滤池采用的是气水反冲洗V型滤池，共12格，单格有效过滤面积66m2，滤料为均质石英砂，有效粒径0.95～1.35mm，K60=1.21，滤层厚度1.2m；承托层为4～8mm粒径的卵石，厚度50mm；滤头为QS-Ⅰ型 20×292长柄滤头，每m2滤板安装49个滤头，开孔率为1.225%。设计滤速7m/h，为恒水位恒速过滤方式，最大滤层水头差2.4m。原设计的滤池反冲洗方式为气水混合反冲洗，其步骤为先单独气洗2min；再气水混合冲洗2min；然后单独水漂洗6min；整个反冲洗过程中均利用滤前水进行表面扫洗，气洗强度14～16L/(s.m2)，水洗强度4～6L/(s.m2)。经过近3个月的试运行，我们发现冲洗效果不很理想，为获得较好的运行效果，确定合理的运行参数，我们于1998年12月至1999年4月进行了反冲洗强度及反冲洗时间的实际试验和调试工作。并于1999年7月24日又进行了检查。 1 过滤周期的控制 滤前水浊度稳定在3～6NTU，滤层成熟期后，过滤时间、出水浊度及滤层水头损失如表1。 表1 滤池出水浊度、滤层水头损失变化 过滤时间 1＃滤池出水 1＃滤池滤层 2＃滤池出水 2＃滤池滤层 /h 6 12 18 24 30 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 浊度/NTU 0.60 0.60 0.60 0.61 0.61 0.66 0.68 0.67 0.68 0.70 0.71 0.71 0.71 0.73 0.76 0.83 损失/m 0.24 0.48 0.74 0.89 1.01 1.22 1.45 1.66 1.82 1.94 1.99 2.13 2.20 2.26 2.29 2.39 浊度/NTU 0.60 0.60 0.60 0.60 0.60 0.61 0.62 0.62 0.62 0.62 0.66 0.65 0.65 0.69 0.70 0.71 损失/m 0.19 0.27 0.45 0.64 0.91 1.10 1.20 1.24 1.30 1.39 1.46 1.57 1.67 1.81 2.00 2.23 当过滤时间达56h，水头损失超过2m时，对不同深度的滤料层进行了含泥量化验，结果详见图1。

图1 滤层深度和滤料层含泥量的关系

均质滤料孔隙率高，截污容纳量大，过滤周期长，出水水质稳定。为确保较好的出水水质，而且为防止周期过长在滤层形成泥球，我们确定以滤层损失为2.0m水头控制过滤周期。同时，为防止监测滤层水头损失的差压变送器故障，而造成滤池继续过滤发生“泄漏”现象使出水水质劣化，我们确定最大过滤周期为56h。因此，我们确定开始反冲洗自动化控制工艺条件如下，任何一个条件达到即进行反冲洗：(1)滤层水头损失2.0m(程序可调)。(2)超过滤池内控制最高水位延时30min(程序可调)。(3)累计连续运行56h。

2 反冲洗强度及反冲洗时间的确定

冲洗效果的好坏是影响滤池运行的关键因素。冲洗主要是使沉积在滤料颗粒上的悬浮固体脱落并清除掉，使滤料保持清洁。冲洗效果以冲洗后滤料的含泥量及冲洗的均匀性来衡量。根据有关文献报道，滤料含泥量在0～0.2%属于从优到佳的范围，在0.5%～2.5%属于尚可到差的范围，当大于5%时属于极差［1］。

用气洗、气水混合洗和水洗的顺序进行冲洗的方式，采用不致引起砂层膨胀的反冲洗流速，同时利用空气搅动滤层的作用。这种方式可保持砂层稳定，表面壳层可被空气完全破碎，不会形成泥球，在滤层内，由于气泡运动的变化造成滤料的剧烈搅动，使所附着的悬浮固体剥离脱落。我们在反冲洗水泵出口及鼓风机出口的管道上分别安装了手动调节阀门和流量计以控制和计量反冲洗水量和气量，参考其它水厂的运行经验参数对我厂的滤池进行了气洗和水洗强度的调试。在气水冲洗期间，在滤料不流化范围内水冲洗强度越大，冲洗愈快，效果愈好。单独水漂洗时间与反冲洗强度成反比，与滤料深度及滤料层上面水深度成正比，深度为1.65m，单独漂洗时间在水冲洗强度6L/(s.m2)时，最短为4.5min，可将池内污水彻底置换为清水。我们通过不同的反冲洗强度与时间组合进行了多次反冲洗试验，结果详见表2。

表2 反冲洗试验结果

次 序 1 2 3 4 5 6 7 8 反冲强度 /L/(s.m2) 气 14 14 14 14 14 14 16 16 水 5 5 5 6 6 6 5 6 2 2 2 2 2 2 2 2 冲洗时间 /min 气 气水 水 2 3 3 2 3 4 3 3 6 5 6 6 5 5 6 5 滤料表面下15cm 含泥量/% 反冲结束 反冲洗前 4.36 4.83 4.47 4.29 5.01 4.29 3.98 4.86 0.58 0.26 0.17 0.31 0.12 0.09 0.15 0.07 表面扫洗 反冲洗后 水浊度 排水浊度 滤料流失 情况 /NTU /NTU 3.96 4.12 3.87 4.26 4.61 4.30 3.89 3.74 4.25 12.15 3.68 1.14 2.23 2.01 3.15 2.23 无 无 无 无 无 无 少量 少量

经实际调试从表2看出，既可达到满意的冲洗效果，又没有滤料的流失，而且节约反冲水量，结合我们的实际情况确定我厂该V型滤池的气洗强度为14L/(s.m2)，水洗强度为6L/(s.m2)，单独气洗2min，气水混合4min，清水漂洗5min。由此，确定了该滤池反冲洗整个过程自动化控制程序的工艺参数，它包括4个阶段：

(1)关闭部分进水，继续过滤将滤池内水位降至H槽堰顶，减少排水量。

(2)单独气洗2min，打碎表面泥壳层，将杂质从滤料颗粒上剥离脱

落，同时表面扫洗，可扫除上浮的部分浮泥。

(3)进行气水混合冲洗4min，进一步剥离滤料上附着的固体悬浮物并及时将部分脱落物冲出滤层，同时进行表面扫洗，加强冲洗水的横向流动，及时排除悬浮固体。

(4)单独进行清水漂洗5min，同时进行表面扫洗。 经过3个月的运行证明，所确定的该工艺参数合理，运行效果良好，出水水质稳定，于1999年7月24日，再次反冲后对滤层的清洁度进行检验，尚未发现滤料上有积泥增长的趋势。

3 几点看法

(1)要得到较好的冲洗效果，除了保证适当的气和水冲洗强度外，其冲洗时间非常重要。

(2)采用挡位调节反冲洗水管道上的阀门开启度，适当减小气水混合冲洗时的水冲洗强度到5L/(s.m2)，单独水漂洗强度不变，既可达到满意的冲洗效果，防止滤料流失，也能节约反冲洗水。

(3)在不影响配水均匀性的情况下，适当降低排水槽(H槽)堰顶标高减少滤料层上的水层深度以及减少冲洗槽之间的间距，可适当缩短漂清时间，减少冲洗水的耗水量。

(4)在整个反冲洗过程中一直维持部分滤前水进水而进行表面扫洗，除了加强冲洗效果外，还缓冲了对其它滤池的负荷变化冲击，确保运行稳定。■ 参考文献：

［1］许保玖. 给水处理理论与设计. 北京：中国建筑工业出版社，1992

V型滤池运行管理中的一些体会

更新时间：09-8-24 10:19

在水厂的水处理工艺中，滤池对水的净化起到关键作用。V型滤池由于具有出水水质好、滤速高、滤水周期长、反冲洗效果好和便于自动化管理等特点，因而在国内得到了广泛的应用。但大量实践也表明，V型滤池对工艺设计、施工精度和管理水平要求甚严，任何环节出现疏忽，都会影响其运行效果。笔者现结合广东省惠州市江北水厂V型滤池的使用情况，在V型滤池的在设计、管理方面提出一些个人的看法和建议。

2.江北水厂V型滤池概况

江北水厂设计规模为60万m3/d，分三期建设，现已建成投产20万m3/d。净水工艺采用的气水反冲洗V型滤池，分设十组滤格。滤池运行三年多来，滤池运行稳定，在滤前水＜5NTU时，出水浊度基本保持在0.2NTU以下。滤料流失率不高，滤层厚度比设计值下降

度 电导率 重金属 μs/cm ≤4500 ≤300 mg/L ≤5 ≤0.2 PTA生产废水主要排放污染物除了部分PX原料、醋酸、少量产品TA酸，还包括催化剂重金属，同时由于废水经由UASB处理后，降解产生大量HCO3-，因此本中水回用系统在进行膜脱盐基本工艺的基础上，还需要另外关注：1）去除重金属离子，避免重金属离子在超滤或者RO表面的结垢。2）降低碱度及CO2，提高产水水质。3）稳定的进水，避免

生化系统的波动冲击后续膜系统。

3、中水回用处理工艺流程

工艺流程如下图所示，设计超滤产水规模380m3/h，反渗透产水规模266m3/h。

翔鹭石化生产的废水经过的初沉、均质调节后，进入厌氧UASB系统、一级好氧、二级好氧生化处理系统后，达到一级排放标准。达标排放废水通过原有污水排放泵，打入中水回用系统。达标的排放废水首先进入跌水曝气池，通过跌水曝气的充氧方式，使污水含有的重金属污染物被溶氧所氧化，形成多价沉淀物，再流至V型滤池时被组合滤料截留。V型滤池同时去除废水中的微生物污泥、菌块、较大的胶体颗粒以及杂物等，降低超滤系统的进水负荷，使超滤系统更加稳定、高效运行。

滤池产水经调节pH值后，提升进入外压式中空纤维超滤膜系统，去除水中的有机絮体、胶体微粒以及残余的生物菌体，使超滤产水符合反渗透装置的进水要求，产水全部进入超滤产水池。超滤系统定时

使用其产水进行反洗，并设置一定频率的化学加强洗。

超滤的产水投加还原剂和阻垢剂后，经高压泵增压进入反渗透膜系统，反渗透膜系统可去除废水中99％的溶解盐类、小分子有机物等，其产水作为中水回用的终端产水，可直接进入循环冷却水补给水，也可进入离交除盐系统，进行深度脱盐，用于生产工艺用水。 中水系统采用全自动控制，可进行自动与手动运行方式的切换，实现现场就地和控制室集中控制两种操作方式；同时通过各类在线仪表监测系统的运行状态，采用一台工控机作为

人机界面实现监控。 4、主要设备的设计参数

4.1 跌水曝气＋滤池

系统设计跌水曝气池一座，设计处理流量10000m3/d，通过排放泵剩余水头设置三级跌

水，达到自然曝气充氧的目的。

系统设计滤池3座，设计处理量400m3/h，产水浊度≤10NTU。该滤池通过重力流过滤，设计较低的流速，使多数的生化残余污泥等在这里被截留。滤池的滤料采用独特的组合滤料，

可使滤池产水重金属降至0.1mg/L以下。

4.2 超滤系统

系统设计超滤装置4套，设计处理量400m3/h，产水SDI≤3.0，产水浊度≤0.2，回收率≤95%。系统采用全自动控制，4套超滤装置可同时运行，也可单独运行，根据用水量要求

灵活投运。

超滤膜采用了外压式中空纤维膜，具有结构型式和化学材质上的优势。这种外压式的结构避免了膜丝内腔流道的堵塞问题，也可以使用气擦洗，更适合于水质较差、污染严重的中水回用项目。而该超滤膜采用了聚偏氟乙烯材料（PVDF），是常用的几种超滤膜材料中，化学稳定性较高的一种，耐酸碱、抗氧化，可采用极端的清洗条件如较高浓度的强酸（HCl）、

强氧化剂（NaClO），能够彻底去除膜上的污染物，使系统稳定运行。

超滤设置周期性运行方式，按照一定的周期进行气洗、使用其产水进行反洗以及分散洗，

通过这些频率、强度各不相同的清洗手段，维持超滤稳定的产水量。

4.3 反渗系统

反渗透系统设计总进水量380m3/h，分为2套，每套产水133m3/h，脱盐率≥98%，回

收率≥70%。

2套反渗透系统采用两种不同的反渗透膜，分别为DOW公司的BW30-365FR抗污染膜和海德能公司LFC3－LD抗污染膜。该两种反渗透膜均为最新的抗污染型反渗透膜，采用独特的宽通道结构，并通过膜面化学改性技术，提高膜亲水性，减小对有机物的吸附，膜元

件和系统运行寿命长，可延长膜的清洗周期，降低清洗费用，这两种膜均能较好适应于此废

水的处理。

反渗透系统为一级二段设计，并设置段间增压泵，使两段膜的负荷和效率更加均衡，提

高系统运行的稳定性。

5、运行情况

该项目于2008年5月初开始投入工业应用，到目前为止装置运行十分稳定。主要运行

指标为： （1）V型滤池 重金属＜0.1mg/L 产水SS＜10mg/L （2）超滤装置

产水SDI＜3

产水浊度＜0.2NTU 回收率≥95% （3）反渗透装置 平均每套产水量133m3/h

回收率≥70% 脱盐率＞98% （4）系统产水水质表

序号 1 2 3 4 5 6 项目 CODCr pH SS 氨氮 重金属 Cl- 单位 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 数值 <1 8.1 2.5 0.1 < 0.01 1.38 7 8 9 10 11 SO42- 电导率 T-P 碱度 硬度 mg/L μs/cm mg/L mg/L mg/L 0.375 < 80 0.14 28.85 0.2 6、效益分析

本中水回用系统所产生终端产水部分用于补充循环冷却水，另外一部分用于脱盐系统的给水，替代了原来使用的新鲜水。中水回用系统年运行时间按8000小时，则生产中水的量为2128000m3/年。从系统运行的统计上看，该中水系统产水成本为0.95元/m3，而新鲜水的取水和处理费用合计2.5元/m3，则每生产1m3中水即可节约新鲜水费用1.55元，年节

约3298400元。中水回用系统经济计算明细如下： 项目 分项 药剂 电耗 中水回用系统 吨水成本 每小时产水量 年产水时间 理论总产水量 新鲜水 计算经济效益 取水及处理费 年节约取水费 数值 0.561 0.387 0.95 266 350 2234400 2.5 3463320 单位 Yuan/m3 Yuan/m Yuan/天 m3/h D m/y Yuan/m3 Yuan/年 33由于本系统所产生回用水水质高于原来使用的新鲜水，使用回用水作为除盐系统的给水，可以提高除盐系统的再生周期，降低脱盐水处理的成本。同时，使用回用水作为冷却塔

补充水，可以提高冷却塔的循环浓缩倍率。

7、结束语

科学合理的预处理是保持膜法中水回用的必要条件，由于膜的物化特性以及其结构的特点，要求必需采用科学的预处理与其组合使用，保证膜系统的正常、稳定运行。本项目在系统设计以及预处理的流程上给予较多的关注，克服了国内同类项目存在的运行瓶颈，使系统

稳定运行，取得了巨大的经济效益，具有一定借鉴意义。

[作者简介] 王锦龙，本科学历，2004年毕业于中国矿业大学，现就职于三达膜科技（厦门）

有限公司水务部。联系方式：hanchan5222@sina.com

仅5.4cm，占原来滤层厚度的5%左右（估计主要是滤料粒径变细，滤层孔隙率下降所致）。此外，滤池四角及周边也均未出现泥团，滤层也未出现板结现象。滤池的设计参数如下表：

设计项目 设计滤速 滤池有效面积 石英砂滤料 承托层 小阻力配水系统 反冲洗强度 和时间 扫洗强度 过滤周期 设计参数 V=8m/h S=10×[2×(3.5×15)]=1050m2 D= 0.95 ~ 1.35mmH=1.10m D= 4~8 mmH=5mm 滤板+长柄滤头，滤头个数n=56个/m2 气冲3min气冲强度14L/m2·s 气水冲5min气冲：7L/m2·s水冲：2.1L/m2·s 气冲5min气冲强度4.2L/m2·s Q=1.1 L/m2·s T=36~48h 3. 滤池设计的改进方案 3.1V型槽扫洗孔高度的确定

V型滤池的表面扫洗功能是通过滤池两侧的V型槽底部扫洗孔喷出的射流来实现的。研究表明，表面扫洗对滤池的反冲洗效果起到巨大作用，不但能把滤层反冲上来的污物推向排水槽，不致产生滞流，同时还加快了反冲洗水的漂洗速度，减少冲洗水量。但如果V型槽扫洗孔标高设计不当，其效果会适得其反。江北水厂V型槽扫洗孔中心高于滤料面350mm ，低于排水堰150mm，其断面图如图一所示。扫洗孔采用该设计，在实际使用中导致两个问题。（一）表面扫洗效果不理想。由于反冲洗时扫洗孔全部淹没于水下接近200mm，射流几乎起不到扫洗水面漂浮物的作用。（二）存在着冲砂现象。滤床在反冲洗时会有100mm左右的微膨胀（膨胀率按5~8%计），此时，扫洗孔中心仅高出滤床膨胀面250mm，低于反冲洗水面200mm，扫洗孔的射流冲向流动水层的中部，将悬浮的小粒径滤料冲向排水堰，使之出现滤料面倾斜现象。经检测，江北水厂滤料倾斜面存在着2~4mm的高差，幸未造成明显影响，未导致滤后水水质降低和滤池周期缩短等现象。经验表明，扫洗孔中心标高宜稍高于排水堰口，和水漂洗阶段水槽上水头一致（可根据漂洗水量和槽长计算得出），使扫洗孔处于半淹没状态，表面扫洗的横向推力将达最佳。

3.2初滤水排放口的设置

尽管目前国家仍未要求排放初滤水，而各地排放初滤水的也并不多，但在设计中必须考虑设置初滤水排放口。江北水厂的各组滤格均未设置初滤水的排放口，仅在总排污渠内设有

放空阀，而且还存在着操用不便的问题。一旦反冲洗过程失败，滤料脱落的污物将进入滤层下的配水空间并将流入集水总渠，势必严重污染滤后水水质。为此，在每格滤池滤后水跌水堰处设置初滤水排放口是必需的。

4.V型滤池运行管理 4.1气动蝶阀的技术改造

气动蝶阀在V型滤池的过滤和反冲洗阶段都起到重要作用，因此对它的使用管理是V型滤池运行能否成功的关键因素之一。江北水厂采用的是法国Amri的气动蝶阀，按类型可分为比例调节型的出水阀和开关型的反冲洗水阀、反冲洗气阀、放气阀，使用效果良好。为使这些气动蝶阀的动作更符合生产实际，我们对它们进行了三次技术改造：

4.1.1出水阀动作频率的整定

在滤池的气动阀门中，出水阀的控制作用最为关键，它直接关系到V型滤池恒水位过滤能否实现，这也决定了它频繁工作的特性。江北水厂出水阀最初的调节频率就高达2次/秒。频繁动作使阀门构件出现了不同程度的磨损，其执行构件——三位四通气路分配器（图二中B点）更是经常损坏，致使出水阀动作失控。为此，我们对其线路板的灵敏度（Sensitivity）和死区（Dead band）（图二中的S、D点）电阻进行了调整，降低灵敏度，增大死区，重新设定阀体气动与电动的配比参数。在保证滤池的液位变化能控制在±1cm的情况下，出水阀动作频率由2次/秒下降到了0.05次/秒，大大延长了气路分配器的使用寿命。目前，正在调整滤池PLC站的出水阀PID三个参数，同时拟扩大液位控制范围到±3cm，相信可以进一步降低出水阀的动作频率。

4.1.2反冲洗阀门电磁阀降压改造

V型滤池的反冲洗水阀、反冲洗气阀和放气阀的能否正常启闭关系到滤池反冲洗过程的成败。反冲洗阀门内采用了AC220V的电磁阀（图二中A点），通过电磁阀对气路的通断作用实现开关阀门的目的。其原理如图三（1）。但水厂运行不到两年，就有17个电磁阀烧坏。我们尝试通过降低电磁阀的输入电压来实现减少电磁阀烧坏的目的。首先，我们通过变压器将原来的AC220V输入电压降为AC110V，并在电路中增加中间继电器以控制电源的开断，改造原理如图三（2）。但随后的使用情况表明这一改造效果不明显。为此，我们在反冲洗阀门改用DC24V电磁阀，再将交流110V的输入电压改为直流24V，其改造原理如图三（3）。改造至今一年多的时间内再无电磁阀烧坏现象。

4.1.3出水阀开度控制值的调整

由于江北水厂V型滤池出水阀口径偏大于实际需要，因而阀口可自动调节控制值被设置在0~60之间。随着供水高峰的到来，滤池的滤水量由9000m3/h 上升到11000m3/h ，滤池的滤速也因此由设计的8.6m/h提高到10.5m/h，此时出水阀控制值开至60仍无法完全处理，唯有通过手动将出水阀开启度加大来降低滤池水位。在此高低水位调整期间，最大滤速能达到了13.5m/h，大大超过了滤池的负荷，导致滤层的早期浊度穿透，不但污染滤后水水质，也缩短了滤池过滤周期。这解决这一问题，我们将出水阀的最大可自动调节控制值由60提高到68，使自控滤速可达到11.5 m/h，稍大于最大需滤水量的强制滤速，以保证滤池水位恒定。滤阀控制值经调整后，滤后水的水质较调整前有了显著的改善。

4.1.4三位四通先导阀改造

由于出水阀内三位四通先导阀（即DC24V电磁阀和气路分配器，图二中的B点）价格昂贵，且采购周期长，现拟对其进行改造，将它移出阀体，用国产三位四通电磁阀取代之，原先导阀气路与阀体气缸接口处用订做的快速接头及气管连接。该方案现正实施中，如改造成功，改造后的设备成本仅为原来的1/10，并且日后给设备维护和采购带来极大的方便。

4.2反冲洗设备的合理使用

江北水厂滤池反冲洗设备最初设计采用的是二台鼓风机（C80-15型，Q=80m3/min）和二台水泵（20SA-22B型，Q=1500m3/h），后因考虑到在气洗混冲阶段冲洗强度太大，故此方案被淘汰了。目前，滤池配置了三台鼓风机（BE200型，Q=44.1m3/min）和三台水泵（300S12型，Q=790m3/min），滤池反冲时开机状态为二台鼓风机→一台鼓风机、一台水泵→二台水泵。根据反冲洗的经验，混冲阶段反冲强度宜达到最大，而江北水厂由于混冲阶段仅开一台鼓风机和一台水泵，使得反冲效果稍差，导致反冲洗时间偏长。现拟通过程序调整，使混冲阶段运行二台鼓风机和一台水泵，使反冲洗达到气冲14L/m2·s、水冲2.4L/m2·s的强度。

5.小结和探讨

5.1在V型滤池的设计、施工、管理每一个环节都要细致谨慎，吸取滤池的使用经验，以避免因疏忽而造成不良后果。

江北水厂V型滤池滤后水集水总渠顶部根据构筑要求设置了横梁，然而该横梁在工艺图纸和参数设计中却均未得到体现，结果造成集水渠顶部横梁间产生气囊，影响到集水渠的过流能力。对此，应当引起足够的重视。

5.2加强对滤池配套设备的使用管理，使之运行达到最佳状态，再通过PLC程序的调整使软硬件配全实现最优化，这是V型滤池高效、稳定运行的重要保障，同时对减少维护量和降低维护费用均大有俾益。

5.3 为实现滤池的优化运行，需对气水反冲洗设计参数和运行情况进行系统的运行评估。V型滤池的运行管理中，应对滤池运行参数进行追踪分析，包括对滤池周期、反冲洗强度的调整，对滤后水浊度、PH值水头损失、滤料层的截污率等的监控，使滤池运行适应不断变化的生产情况，以充分发挥V型滤池在常规水处理工艺中优势。

V型滤池的工艺设计、施工安装和自动控制

更新时间：09-8-24 10:25

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。在此基础上，人们从不同的工艺角度发展了其它型式的快滤池。V型滤池就是在此基础上由法国德利满公司在70年代发展起来的。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表面扫洗；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、节能和便于自动化管理等特点。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、施工安装以及自动控制过程中，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，而滤池过滤能力的再生，是滤池稳定高效运行的关键。若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，还能提高水质，增大滤层的截污能力，延长工作周期，提高产水量。而V型滤池过滤能力的再生，就采用了先进的气、水反冲洗兼表面扫洗这一技术。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：

①压缩空气的加入增大了滤料表面的剪力，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，从而提高了反冲洗效果。

②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，从而提高了滤层的截污能力。

③压缩空气的加入，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，对滤料颗粒表面的剪切作用也得以充分发挥，加强了水冲清污的效能。

④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，由于气泡的激烈遄动作用，大大加强了污物剥落能力及截污能力。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，它扫洗滤层的表面，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。此外滤池的表面扫洗，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表面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防止其它滤池在最大输出负荷下运行的作用。

二、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。这证明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较大的海边砂场的石英砂。粒径0.95～1.35mm；不均匀系数K80=1.0～1.3；滤层厚度1.2～1.5m。

滤速：7～15m/h。沙上水深1.2～1.3m。

反冲洗强度：压缩空气15～161/m2.s；水反冲4～51/m2.s；水表面扫洗1.5～1.8/m2.s。

滤头：采用QS型长柄滤头，滤头长28.5cm；滤帽上有缝隙36条；滤柄上部有φ2mm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=4：1～3.5:1（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将滤池宽度分成两半，每半的宽度都不宜超4米。

为了确保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0.85～0.95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控制的进水孔，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），滤池反冲洗时，表面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，W1=W2），设计成两个大小尺寸相等，用枕形充气橡胶阀来控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；进水孔流速控制在0.40～0.5m/s；用这两条原则来相互修订并最后确定进水孔的大小。

表面扫洗是通过由V型槽底部小孔喷出的射流来实现的。根据射流的性质，要使表面扫洗效果最佳，此射流最好为半淹没射流。因此，V型槽底部小孔中心标高的确定就显得非常关键。根据我们的经验，小孔中心标高比反冲洗水位低0.8～1.2cm为最佳。我们曾经参观过由法国德利满公司设计的一间水厂，他们设计的小孔中心标高比反冲洗水位低了1.3cm。滤池反冲洗时，表面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基本一致，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；梁中心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±2毫米；滤池所有内边尺寸都要求严格控制。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管理控制外，最关键还得严格控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防止钢管支承生锈，同时又加强了它的支承强度。在滤梁安装好的基础上，又用水准仪严格控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、生产运行的自动控制

对V型滤池过滤和再生的自动控制是滤池正常生产运行的保障。我们采用了可编程序控制器和工业电脑（PLC+IPC）组成的实时多任务集散型控制系统，对滤池的过滤和反冲洗实行控制。

1、过滤控制

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，使滤池达到进出水平衡，从而实现恒水位、恒滤速的自动过滤。

2、反冲洗控制

一组滤池的反冲洗由一台公用的PLC来控制。当过滤达到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则存入公用的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的控制过程是：①关闭待滤水进水阀，当滤池水位下降到洗砂排水槽顶时，关闭滤后水控制阀，打开反冲洗排水阀；②启动鼓风机，5秒钟后，打开滤池反冲洗气阀，对滤池进行1分钟气预冲；③打开反冲洗水阀，启动反冲洗水泵，进行7分钟的气水同时反冲洗；④关闭反冲洗气阀，5秒钟后，停鼓风机，打开空气隔膜阀排气，进行5分钟清水反冲漂洗后，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，打开待滤水进水阀，滤池恢复过滤。整个反冲洗过程历时约25分钟。

另外，PLC还能控制滤池的开启个数，它根据滤池进水流量确定滤池的开启个数，按先停先开，先开先停的原则确定某格滤池的开、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型滤池实现全自动控制的关键。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达到了世界先进水平，并不比进口阀门差，物美价廉，值得试用。我们认为待滤水进水阀采用枕式气动橡胶阀比较好，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、水反冲洗兼表面扫洗技术。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“提高供水水质，提高供水安全可靠性，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层的截污、纳污能力，并延长滤池工作周期；气水反冲洗加表面扫洗，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”的自动控制模式。主要设计参数如下：平面尺寸为12 m×7 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通过控制滤后水出水闸门的开度来控制滤池恒液位，当符合下列条件之一时开始反冲洗：滤池运行时间达到设定值；过滤水头损失达到设定值；来自于控制台现场PLC—XBT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：①气预擦洗［一台鼓风机，送气1 min，q气＝22.5 m3/(m2·h)］；②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)］；③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·h)左右。

在运行管理中发现：滤池进水V型槽横向表面扫洗孔的标高过低，表面扫洗强度略低，导致横向扫洗效果欠佳，泡沫浮渣漂浮滞留；滤头有堵塞现象，清理极为不便；滤池调节故障经常出现，采取的主要对策是经常定期清洗水位计及滤层水头损失计，保持灵敏度，适当控制滤池进水稳定性，滤池维护管理工作量较大。

另外，在生产中考察了低浊期(原水浊度＜20 NTU)的V型滤池直接过滤性能及聚合铝投加量对直接过滤的影响。结果表明，合理控制PAC投加量会产生如下效应：①使过滤水头损失增长减缓，水头损失随时间变化曲线近似直线，可有效防止滤层过早堵塞；②增加絮体在滤层内的穿透深度，充分发挥V型滤池的均质滤料、深滤床的截污纳污优势。

“双膜法”在PTA中水回用系统的应用

来源：三达膜科技(厦门)有限公司 更新时间：09-8-6 15:14 作者: 王锦龙 林丽华 蒋林煜

膜法水处理技术的发展，并在多个行业的中水回用系统中成功应用，为其在PTA行业的运用提供了可靠的参考。根据类似中水回用项目的实施经验，了解原水水质特性，并设计针对性的预处理工艺，是后续双膜法运行稳定关键因素。PTA废水具有碱度高、含重金属结垢离子的特性，为克服其生化处理的波动性，消除碱度、重金属污染物的影响，保证水质稳定进入中水回用系统，我们设计了科学的预处理系统，使双膜法实现稳定的运行，实现良

好的经济、环保效益。

1、前言

精对苯二甲酸（PTA）是化纤、塑料和树脂工业的主要原料之一，其生产工艺需要使用大量的脱离子水，进行高纯度精制生产，脱盐水的单位消耗量一般为3~4t/t PTA。近年来，PTA生产企业为节约用水，降低排污量，纷纷积极尝试、考察各种中水回用技术，选择切

实可行的中水回用方案。

翔鹭石化股份有限公司是厦门为数不多的大型PTA石化工厂。根据现场调研情况，其现有废水处理系统日排放流量已经达到20000m3，，排放水符合一级排放标准。由于废水排

放水含盐量较高且含一定量COD，采用一般传统处理技术难以实现对盐的脱除达到回用指标，而膜分离技术对盐的截留率较高并且稳定，因此考虑膜技术作为主要的处理技术，实现废水的回用。翔鹭石化公司邀请多家环保公司对其废水的回用工艺进行中试考察，在充分考察了类似行业的中水回用项目实施情况的基础上，最终选择了三达膜科技（厦门）有限公司

设计的双膜法工艺，作为中水回用系统主要工艺，进行工程设计和实施。

2、废水特性和工艺选择

实施中水回用的工艺设计，其首要工作就是充分调查原生化处理系统的处理情况，和排放废水的水质特性，并根据回用水的水质指标，将排放水/回用水的指标，和中水回用工艺

结合起来，进行针对性设计方案。

翔鹭石化中水系统的进水是原生化处理系统的达标排放污水，回用水欲用于补充循环冷

却水，设计进/出水水质如下表所示：

产水要求 水质单位 项目 水） pH值 SS CODcr NH3-N 总磷 SO42- Cl－ 总硬度 总碱mg/L以P计 mg/L mg/L mg/L CaCO3 mg/L mg/L mg/L 6-9 ≤200；正常≤80 mg/L ≤60 6-9 ≤10 排放废水 （补充冷却循环≤10 ≤5 ≤1 ≤3 ≤100 ≤150 ≤80 ≤2000 ≤0.5 ≤20 ≤50 ≤20 ≤60

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/c8cf.html