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滤板、滤头小阻力配水系统在水厂滤池改造中的应用

文章出处:河南中科绿洁环保科技有限公司人气:-发表时间:18-12-22 09:50:00

   传统滤池工艺陈旧,耗能耗水量大、反冲洗成本高、效果差 ,因而 目前滤池设计 已普遍采用小阻力配水系统的滤头 、滤板气水反冲洗或滤头、滤板单水反冲洗工艺。滤头、滤板配水系统结构简便 、工艺技术可靠,水头损失小、能耗低,无死水区,不易堵塞积泥,施工管理方便。反冲洗水量仅为传统滤池的 1/2 至 1/3,可以取得 良好的过滤和冲洗效果,节约了冲洗水量并解决了供水高峰期的供需矛盾,而且运行稳定,滤后水水质水量明显提高。水厂经济效益和社会效益显著提高。目前已在各类新建滤池以及传统滤池改造的工程中广泛推广应用。
1 简介
1.1 滤板
    滤板是水厂过滤工艺中的关键装置 ,在滤池 中起到承 载滤料层 过滤和反冲洗配水(气)的双重作用 ,滤板质量的优劣(特别是滤板的平整度和精度 )直接关系到水厂的滤后水水质、水量及运行长期效益。国内 80 年代以前建造的滤池配水系统大多采用 :丰型管(大阻力配水);陶瓷、混凝土、塑料滤砖 (中阻力配水);多孔水泥板(小阻力配水)。近年来也出现了一些 PVC 塑料和玻璃钢滤板 ,但无论何种形式,以往滤池配水系统都存在着 明显弊病。传统的滤池配水系统过滤和反冲时阻力大 ,因平整度不能准确在同一水平线上,导致配水不均匀 、死水区多、滤料 易板结、积泥,同时由于局部冲洗强度太大,造成承托层混乱,出现漏砂等不 良后果。而 PVC 塑料和玻璃钢滤板 由于其材料本身的缺 陷、易老化变形,与混凝土池体的接缝难以密封。随温度的变化热胀冷缩 ,接缝易开裂,受反冲洗,振动后脱落 ,出现漏砂 、漏气 、漏水等更为严重的后果。为解决传统滤池配水系统长期存在的上述问题,现在国内已研制出一种高精度混凝土滤板,它能紧密连接滤池,密封后与滤池主体结构为一体,具有不变形,双向承载强度高,抗 曲性能好,整池安装平整,施工方便 ,快捷等优特点。
    该公司在东镇路水厂 1999 年进行 的滤池技术改造和去年在新建的城北水厂以及今年的东江水厂滤池技术改造工程 中,采用的都是滤板、滤头配水系统。东镇路水厂是一个建于 60 年代的老厂 ,一、二期设计供 水能力共为 10 万 m3/d。在 1999 年一期滤池技术改造之前 ,使用 的是双层 陶瓷空心砖配水系统,单水反冲洗工艺方式,设计反冲洗强度15L/(S·m2),过 滤周期为 24h。滤池共 分大(二期)、小(一期 )两组 ,单格面积分别为 6m×5.15m 和 4.2m ×4.2m 。一期滤池 由于使用年限及当初施工工艺等原因,造成滤砖接缝不严 ,孔眼堵塞,反冲洗时同一格滤池不同区域出现膨胀不足或水力反冲局部过大,造成承托层发生移位,出现严重漏砂等情况。天长 日久,形成恶性循环 ,在冲洗不充分 的地方出现积泥死区。影响了过滤效果,降低 了出水水质,运行周期明显缩短,产水效率降低。
每隔一定时间必须要对滤池进行清理、洗砂。滤池冲洗完毕之后在滤料的表面仍然存在泥球和部分板结现象。
    为解决以上问题,对一期滤池的配水系统进行技术改造,即将双层陶瓷空心砖的中阻力配水系统改造成滤板、滤头小阻力配水系统。改造使用的滤板是采用立式钢模浇制,立式钢模每次出模5 块滤板5m2),克服了单模(卧式模)浇筑板面平整度差的缺点。水灰 比、细石、石英砂级配科学 ,严格执行有关国家标准,按设计要求计算开孔比,预埋 ABS 工程塑料预埋套管、配双层双向优质螺纹钢筋。采用高标
号水泥 ,标准细石和石英砂,经机械搅抖,捣实浇制而成。滤板上下两面水平误差 ±lmm/m2。滤池中安装可达到整池水平误差≤5mm 的高精度,且四边整齐无翘缺,安全可以满足滤池设计技术规范要求。
    滤板技术指标:混凝土强度 :C25 一C30,配筋:双层双 向 ~10 配筋。生产工艺条件及要求 :按 GB50204 执行 ,出厂龄期 ≥28 天。外观:表面平整 ,无露筋 、翘曲、振裂 、四边无破损 ,预埋套管准确无倒错 、歪斜、遗漏,套管内无堵塞。尺寸:990mm ×990mm ×10mm (具体尺寸可根据用户要求调整),公差:双面平整度误差 ±1m m 。滤板厚度误差 ±1m m 。四边垂直度误差 < 5m m 。滤池平整度 ±5m m 。
1.2 滤头
    滤头可分为长柄滤头( 工型)和短柄滤头( Ⅱ型)两种。滤头材料采用进 口ABS 工程塑料制造。其承压强度较高 ,踩碰不碎 ,并在结构中强化螺纹 ,增设橡胶垫圈,联接牢 固,不会脱落。滤头帽底座设计增强底缝 ,使其 与滤板间无死水区,不积泥。滤头表面光滑,明显杂质 ,无裂纹 ,色泽一致。滤头缝隙无残缺,气泡,飞边和毛刺等缺陷。滤头拉伸强度为 21~28MPa,冲击强度为 27 ~49kgf/cm ,洛
氏硬度为 62 ~86,密封垫圈为无毒橡胶。

   ABS 工程塑料滤头既可适用于生活饮用水处理,也可适用于饮料、印染、游泳池等各种工业用水处理 ,同样可以应用于工业废水 ,生活污水处理工程 中。其 中:长柄滤头应用于滤池气水反冲洗 配水系统;而短柄滤头多应用于滤池单水反冲洗和重力式 压力式滤罐及离子交换滤床等配水过滤系统。


    滤池改造后 的滤板、滤头小阻力配水 系统的配水室每格容积达到 8.93 m3。每格滤池有大小 相 等 的 16 块 滤 板 ,滤 板 长 宽均 为1.03m ,厚 0.1m 。每块滤板有 72 只滤头(开孔比为 1.4%),分八 横九纵均匀排列 ,高度 一致。滤头的滤缝 间隙为 0.25 ~0.30mm (远小于滤粒的直径而不会漏砂和堵塞 )。滤头参数见表 1。承托层为粒径 2 ~4m m 的石英砂 ,厚度为 lOOmm 。滤料采用粒径为 0.6 1.2m m的单层匀质石英砂滤料,滤层厚为0.9m 。

2 施工、安装注意事项
施工、安装简要步骤为:
(1)去除原滤池中滤料和砾石承托层,拆除中阻力配水系统的双层陶瓷空心砖。
(2)在滤池内构筑滤梁 ,找平后安装高精度预制混凝土滤板,板与板之间用专用的胶泥与水泥砂浆密封。
(3)滤池内各条滤板缝上用正方形不锈钢压板固定 ,滤板与池壁之间用 L 型不锈钢压板固定,装上滤头后铺装干净 的承托料和匀质石英砂滤料。
    在以往的滤池施工中,施工队伍往往将滤板安装当作一般的土建工程,很多建设单位也认识不够,事实上滤板的安装水平精度要求很高。而保证滤板安装高精度的水平取决于三方面因素:滤板本身的表面平整度、滤池滤梁的整池平整度 、预埋 固定螺栓的定位准确性。因此滤梁浇筑时应配置高标准金属模,并且具备熟练的制作技术,才能确保整池滤梁的平整度及螺栓预埋 的准确性。滤梁养护到规定强度,拆模后必需进行二次高精度找平,而后才能安装滤板。滤板安装整池平面误差不大于5mm ,经水准仪检测后,再进行接缝处理,铆固不锈钢压板。滤头安装完善后也应满水校正滤头整池水平,才能装填滤料,进水调试。在装填滤料之前先将滤池内杂物全部清除,并疏通配水孔眼和配水缝隙,然后再用反冲洗法检查配水系统是否符合设计要求。

    在铺装承托料和滤料时应先在滤池 内壁按承托料和滤料 的各层顶高画水平线,作为铺装高度标记。铺装承托料时,应注意避免损坏滤池的配水系统。待装承托料应吊运到池内,,再行铺撒 。或者使 池内充水 至排水槽顶,再向水中均匀撒料,然后排水,使水面降至该层顶面高度水平上线,用锹铺匀。铺装的人员不应直接在承托料上站立或行走,而宜站在木板上操作。在池 内的操作人员应尽量少 ,以免造成承托料的移动。层承托料 的厚度应准确 、均匀,用锹或刮板刮动表面,使其接近于水平面,高度应与铺装高度标记水平线相吻合。承托料全部铺装就位后 ,可 以采用从池顶 向水 中均匀撒料 的方法,撒入预计数量的滤料(包括应刮除的轻物质和小于指定下限粒径的细颗粒)。然后进行冲洗,冲洗后刮除轻物质和小于指定下限粒径的颗粒。按上述方法操作后如滤料厚度达不到规定的数值,应重复上述操作直到符合要求为止。如果是双层或三层滤料滤池 ,则应在冲洗下层滤料并完成刮除轻物质和小于指定下限粒径颗粒后 ,才能铺装上一层滤料。无烟煤滤料投入滤池后,应在水 中浸泡 24h 以后,方可进行冲洗和刮除的操作。

3 反冲洗工作原理及运行参数(见表 2)


    过滤是水处理工艺 中的一个重要环节。滤池运行时,随着滤料层截污量的增加 ,污泥渗透度加深,致使滤速下降,滤池阻力就逐渐上升,滤后水浊度升高。为使滤池恢复正常运行 ,保证出水水质和水量,此时必须进行反冲洗。反冲洗是从滤板底部进水、进气冲洗滤板上的滤料层,使滤料层充分膨胀,在气水冲洗剪切力的作用下,滤料处于半悬浮状态 ,并相互摩擦,将包裹在滤料表层污泥杂质冲刷排走,以使滤池恢复过滤功能的工艺过程。由于在滤头的滤帽弧面上均匀开有精心加工的长条细缝,这样既能防止滤料的漏出,又能确保配气和配水均匀。滤杆是一根塑料管顶端开有一个小孔 ,靠近底部有二条进气条缝 ,压缩空气进入滤板下面的空间后 ,缓慢地形成空气层,并逐渐变厚,空气层下面的水不断下降,直到水面降至滤杆下部的长条进气条缝处时,这时空气开始 由条缝 孑L流入滤 杆。当流进的空气流量与经滤帽缝隙流走的流量相等时,水面便停止下降,稳定在一定位置上,进入的空气经滤杆上升通过滤帽的缝 隙喷射到滤料层 中去 ,由于多个滤头的交叉喷射均匀分布,达到良好的反冲洗效果。

    由于东镇路水厂的单水反冲洗工艺,滤头出水方向一致向上,剪切力较大,砂粒之间摩擦碰撞机率大大增加,因而也可达到反冲洗干净、彻底的效果。这种结构的小阻力配水系统,降低了流速水头,实现布水和配水的均匀性。滤池改造前反冲洗时间需要 7 ~8min,改造后缩短到 4 ~5min 左右。在反冲洗时应控制好反 冲洗强度。改造后 的小阻力配水 系统,反冲洗时流量和流速较大 ,为避免过大的冲洗强度,必须经过测算,将阀门由小到大开启 ,慢慢调节,直至反冲洗强度合适为止。经过实测 ,反冲洗滤层膨胀率为 25%时,滤砂之间摩擦碰撞的机率大,能有效冲洗掉滤粒表面上的污泥。反冲洗效果 比改造前有很大的提高。反冲洗干净彻底 ,过滤效果提高,过滤周期延长,冲洗次数减少 ,反冲洗水量降低。改造前冲洗单格滤池耗水 127m3,改造后降低到 79 m3。改造前全年冲洗水量 37.1万 m ,改造后反 冲洗时间缩短为 5min 左右。反冲洗水量降到 23 万 m3,每年可节约约 14 .1万 m3。如果按制水成本 0.7 元/m 水计 ,全年可节省近 10 万元。

4 结束语
   东镇路水厂滤池从 1999 年技术改造至今,运行稳定,滤后出水浊度可常年保持在 0.6NTU左右。滤板滤头组合装置的配水系统反冲洗彻底,过滤效果比以前提高,经济效益明显。这次改造工程积累的成功经验将为该公司以后在城北水厂. V 型滤池以及东江水厂双阀滤池的配水系统安装和技术改造工程 中提供良好的借鉴与技术支持。






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