導語：單水沖普通快濾池工藝改造設計探討一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:以永安市北區水廠5萬m3/d單水沖普通快濾池提升改造項目為例，分析總結了單水沖普通快濾池存在的問題及原因，并針對現狀濾池的反沖洗方式、配水系統、濾料層、配套設備及控制系統等方面進行了提升改造。濾池提升改造后投產兩年多，運行穩定，濾后水水質得到明顯改善、過濾周期長、自耗水量小、自動化程度高，可為后續類似項目的提升改造設計提供借鑒。

關鍵詞:普通快濾池；單水沖；氣水反沖；雙層濾料

世紀80年代凈水廠濾池主要池型多采用單水沖普通快濾池，時至今日，濾池已經發展為氣水反沖洗濾池，主要代表池型有V型濾池及翻板濾池兩種。單水沖普通快濾池存在濾料沖洗不干凈，過濾周期短，自耗水量大，水質不穩定且自動化程度低的問題，而這些問題在氣水反沖洗濾池上得到了很好的解決。為了充分利用現狀普通快濾池，節約投資且解決上述問題，在不改動池體結構的基礎上，根據普通快濾池的池型可將濾池配水系統改造為濾板濾頭或U型管，結合新增的反沖洗設備及重新換填的濾料，實現濾池的氣水反沖洗，解決上述單水沖普通快濾池存在的問題。

1項目概況

永安市北區水廠是永安市生活飲用水主供水廠之一，建于20世紀80年代，設計規模為5萬m3/d，實際供水規模4.5萬m3/d。其主要凈水工藝為微渦流絮凝反應池+斜管沉淀池+普通快濾池，水源為沙溪鴨姆潭水庫。北區水廠普通快濾池是20世紀80年代凈水過濾工藝中的典型池型，極具代表性。濾池分為12格，每格平面內尺寸為5.6m×4.6m，總深4.0m，設中央管溝，管溝內寬1.0m，深0.6m，見圖1。濾池原設計采用大阻力管式配水系統，由鍍鋅鋼管及焊接鋼管人工加工而成。DN600濾水主干管布設在濾池中央管溝內，濾水支管為DN80，單池布設44根，濾水管間距為250mm，見圖2。圖1、圖2中高程為相對高程，高程單位為m，尺寸單位為mm。濾池承托層為2～32mm的級配礫石，濾料層采用0.5～1.2mm的石英砂，厚700mm，其自上而下分布見表1。濾池反沖洗采用單獨水沖洗，建有高位水箱一座，有效容積約為194m3，最高供給水頭為10.5m，以平均反沖洗強度15L/（s•m2）計算，可供沖洗8.4min左右。濾池進水、排水采用虹吸管，水沖閥及出水閥采用電動蝶閥。

2現狀普通快濾池運行存在的問題及原因分析

（1）配水系統水力條件差，反沖洗配水不均。濾池采用大阻力管式配水系統，由于采用鋼管直接人工加工而成，受當時生產工藝的限制，在加工時存在誤差，配水孔口孔徑及孔距分布不均勻且形成孔口毛刺現象，造成阻力不均，導致配水不均勻。同時，由于配水系統采用鋼管，長期浸泡在水中，容易遭受銹蝕，形成管內外銹層及孔口孔徑不均，配水效果更差。（2）“跑砂”現象嚴重。濾池采用高位水池單水反沖洗，前期水壓大，反沖洗水量足，對濾料層沖擊大。若未進行有效調整控制，容易造成水沖強度過大，承托層松動，形成混層，影響過濾效果，甚至產生“跑砂”。（3）濾料層沖洗不干凈，過濾周期短。單水反沖洗無法有效地讓濾料摩擦起來，部分附著在濾料表面層的泥膜，無法隨水流剝落下來，長期運行下去，造成濾料層形成泥球，縮短過濾周期。（4）控制系統落后，部分閥門失靈。濾池建設較早，受時代局限，自控程度低，濾池運行及反沖洗過程均需人工控制，且配套閥門老舊，部分已經失靈或者泄漏。

3濾池提升改造設計方案

本次濾池提升改造主要針對現狀濾池的反沖洗方式、配水系統、濾料層、配套設備及控制系統等方面進行。3.1濾池反沖洗方式。現階段國內外應用于濾池的反沖洗工藝主要有單水反沖洗和氣水反沖洗兩種[1]。由于氣水反沖洗濾池具有濾料沖洗干凈，過濾周期長，自耗水量小，出水水質穩定且自動化程度高等優點，自20世紀90年代以來，已在國內大多數新建水廠中得以采用。本次提升改造中將現狀濾池單獨水沖洗改造為氣水反沖洗。濾池增設配套反沖洗水泵、鼓風機、空壓機等反沖洗設備。濾池氣水反沖洗通過氣沖過程中氣流不斷地攪動濾層，濾料間相互劇烈的碰撞運動，使得粘附在濾料上的泥膜剝落，通過氣水混沖和單水反沖洗將剝落的污泥帶出濾池，使得濾料沖洗得更加干凈徹底且反沖洗水量也有所減少。3.2配水系統設計。普通快濾池配水系統改造需根據現狀配水系統的形式進行分析決定，目前主要有兩種方式，一種是原配水系統為濾磚，可改造為濾板濾頭；另外一種是原配水系統為大阻力管式配水系統，可改造為U型管。本項目根據濾池現狀（圖1），將原地下中央管溝內的濾水干管拆除，作為清水渠；配水系統改造為U型管配水配氣系統，即橫向配水配氣管（U型管）和豎向配水配氣立管相結合，如圖3所示。U型管外型尺寸為寬110mm，高170mm，上部為配氣區，需形成內氣墊層，其氣孔開孔位置為半圓管頂部和半圓管與矩形管結合部（兩側），各開一列。頂部排氣孔孔徑≤1.5mm，兩側氣孔≤3.5mm，以避免大氣泡反沖洗。氣孔間距為75mm，開孔比（開孔面積/濾池過濾面積）控制為0.10%～0.12%。下部為配水區，配水孔直徑為17mm，間距為150mm，開孔比控制為1.0%～1.2%，屬于小阻力配水系統，見圖3。U型管最大長度一般為3.9m，若池寬超過4.0m，為了保證配水配氣均勻，需采用橫向雙管布置。根據現狀濾池尺寸，受配水配氣立管長度限制，需加高濾池清水渠，使得清水渠高度為750mm；受濾池寬度（4.6m）影響，U型管采用橫向雙管布置，單根長度為2225mm，沿清水渠方向排列，每行間距為225mm，共24行，見圖4。3.3濾料層設計。原濾池池底（0.000m）至洗砂槽底（1.700m），高差1.7m，扣除墊高層及二次找平層0.3m，濾池改造完池底（0.300m）至洗砂槽底（1.700m）高差為1.4m，池高充足。本項目濾池采用雙層濾料，上層為無煙煤濾料厚350mm，下層為石英砂濾料厚400mm，承托層采用礫石厚350mm，其自上而下分布見表2。3.4濾池主要設計參數。濾池原設計規模5萬m3/d設計，正常濾速7.08m/h，強制濾速7.72m/h，單池有效過濾面積為25.76m2，共12格。濾池采用恒液位過濾，恒液位為2.9m，通過超聲波液位計及出水氣動調節閥開度控制液位。濾池采用氣水反沖洗，第一階段為單獨氣沖洗，強度15L/（s•m2），時間3min；第二階段為氣水混沖，氣沖強度15L/（s•m2），水沖強度3L/（s•m2），時間3min；第三階段為單獨水沖洗，水沖強度12L/（s•m2），初定時間3min，根據濾池實際運行情況進行調整。濾池增設初濾水排放閥，正常過濾開始前30s初濾水，由初濾水排放閥排放，以減少初濾水對清水污染。3.5增設配套設備（1）反沖洗水泵。反沖洗水泵設置4臺，其中1#、2#反沖洗水泵為混沖泵，流量為280m3/h，揚程14m；3#、4#反沖洗泵為單獨水沖洗泵，流量為1150m3/h，揚程14m。水泵均采用變頻控制，泵后主管設電磁流量計監控反沖洗流量及水量。（2）鼓風機。反沖洗氣源來源于鼓風機，鼓風機設置于管廊間，數量兩臺(一備一用)，風量23.18m3/min，壓力49kPa，采用變頻控制。（3）空壓機。氣動閥動力氣源來源于螺桿風機，風機風量為0.9m3/min，風壓1.0MPa，配套儲氣罐、冷干機及空氣過濾器。（4）配套閥門更換。進水虹吸管及排水虹吸管改造為氣動閘板閥，水沖閥更換為氣動蝶閥，出水閥更換為氣動調節蝶閥，增設氣沖閥、初濾水排放閥均采用氣動蝶閥。（5）增設濾池監測設備。增加超聲波液位計、濾池出水濁度儀和沉后水濁度儀。3.6控制系統改造簡介濾池控制系統采用上位機站+下位PLC站+遠程IO站的集散式配置，實現對濾池改造部分進行自動化控制與應用。系統采用工業以太網進行數據通訊，并配置工業互聯網接入設備，實現遠程計算機及手機APP的數據監視。

4濾池提升改造施工及運營情況

普通快濾池改造從2016年年底開始，為了保證不影響城區供水，濾池改造分為2格1組，共6組進行。施工過程中需根據廠區生產情況安排進度，施工難度較大，施工工期較長。最早兩組濾池已于2017年年中投入使用，整體工程于2018年年中完成。改造后普通快濾池已整體運行2年多，運行良好，自動化程度高，過濾周期達到48h，濾后水水質穩定，濁度可完全控制在0.5度以下，達到了預期目標。

5結論

根據該項目實施后的運行情況，單水沖普通快濾池改造為氣水反沖洗普通快濾池的設計思路是可行的。通過對單水沖普通快濾池的反沖洗方式、配水系統、濾料層、配套設備及自控系統進行改造，能夠達到濾料沖洗干凈，過濾周期長，自耗水量小，出水水質穩定且自動化程度高的預期目標。項目設計過程中需充分考慮普通快濾池原先的配水系統形式、濾池池底到洗砂槽底高差，合理選擇合適的配水配氣系統及濾料層形式及厚度。

參考文獻

[1]許保玖.給水處理理論[M].北京：中國建筑工業出版社，2000.

作者:邱清根 單位:福州城建設計研究院有限公司