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反冲洗过滤器

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翻板滤池反冲洗存在问题及解决措施

发布时间:2017-06-23 09:20:56 4年前 热度:2137 ℃

针对翻板滤池反冲洗时存在的废水溢流、反冲洗废水排放不完全、滤层扰动问题,在分析反冲洗过程的基础上,从滤池构造、反冲洗泵配置及运行参数调整等方面提出解决措施,对溢流废水和初滤水的排放以及反冲洗完毕缓冲阶段的水泵运行参数进行了优化。

翻板滤池是瑞士苏尔寿(Sulzer)公司开发的一种比较先进的气水反冲洗过滤工艺。翻板滤池具有池体结构简单、布置紧凑、土建施工及配水系统安装方便、反冲洗彻底、滤料流失少、滤料选择灵活等特点,在我国得到广泛应用。

翻板滤池因排水翻板阀在反冲洗排水过程中呈0°~90°翻转而得名。滤池反冲洗时,翻板阀呈关闭状态,反冲洗完毕,根据膨胀的滤料复原程度从小到大调节翻板阀的开启度,在及时排除反冲洗废水的同时,最大限度减少滤料流失。由于采用翻板阀这种特殊的排水方式,使得反冲洗过程能够采用较高的水冲强度,滤料膨胀率达到15%~25%[1_2],反冲洗效果非常好。但翻板滤池在反冲洗过程会存在废水溢流、反冲洗废水排放不完全、滤层扰动的问题,本文结合工程应用实例总结了一些解决措施。

1翻板滤池反冲洗工艺过程

滤池通常是在反冲洗的同时排除反冲洗废水,为了防止滤料流失,水冲洗强度一般控制在4~10L/(m2*s),反冲洗时间一般控制在5~8min。而翻板滤池利用其特殊的结构形式,将反冲洗分为冲洗阶段和排水阶段,实现缓时排水,这样可以在防止滤料流失的同时大幅提高后水冲洗阶段的冲洗强度,使滤料冲洗得更加干净。

1.1冲洗阶段

当滤池进人反冲洗阶段时,关闭进水阀门,滤池继续过滤,待池中水面降至距滤料层表面约30cm时,关闭出水阀门,滤池进人冲洗阶段,冲洗阶段又分为:①气冲洗阶段,打开反冲洗进气阀门,气冲强度为15~17L/(m2‘s),历时3~5min;②气水同时冲洗阶段,打开反冲洗进水阀门,水冲强度为3~4L/(m2,s),气冲强度维持15~17L/(n^s),历时4~5min;③后水冲洗阶段,关闭反冲洗进气阀门,加大水冲强度至15~17L/(m2i),历时1~2min。

CECS321:2012《翻板滤池设计规程》规定后水冲洗强度为15~16L/(m2*s),历时1~2min,必要时后水冲洗可进行2次。根据完全混合间歇式反应器(CMB)工作原理,水冲洗2次,每次冲洗1min,冲洗效果应优于水冲洗1次,冲洗时间2min[3]。哈尔滨磨盘山净水厂[1]、深圳市宝安区福永凤凰水厂[4]、深圳市大工业区水厂[5]、广州南沙水厂[6]等已建成翻板滤池均采用这种2次后水冲洗的冲洗方式,冲洗效果良好。一般2次反冲洗后,滤料中含污率低于0.1kg/m3,同时能有效去除附着在滤料表面的小气泡,有利于后续过滤的正常进行。

l.2排水阶段

后水冲洗完毕,关闭反冲洗进水阀门,滤池中反冲洗废水静置20~303后进人排水阶段,先开启翻板阀至50%开启度,30~40s后再调大至100%开启度。一般在60~80s内可排完滤池中的反冲洗废水,滤池进人过滤阶段。

2反冲洗存在的问题

2.1溢流问题

根据1.1节所列出的冲洗强度,气水冲阶段结束后,滤池内液面将上升0.72~1.20m;后水冲洗1min时,冲洗结束液面将上升0.90~1.02m;后水冲洗2min时,冲洗结束液面将上升1.80~2.04m。

滤池滤料层以上水深一般为1.2~1.5m,超高约0.6m,当后水冲洗阶段的时间较长时,滤料层以上空间将不能容下全部反冲洗水量,导致反冲洗废水从滤池顶部溢出。

2.2反冲洗废水排放不完全的问题

受翻板滤池的结构形式限制,CECS321:2012规定,翻板阀底距滤料层顶垂直距离不应小于0.3m,可减少反冲洗排水阶段滤料流失,但会造成反冲洗结束后,滤池至少0.3m深的反冲洗废水无法排出。同时,配水渠也残留有反冲洗废水,无法通过反冲洗排水阀排出。这两部分废水会在下一个过滤周期随原水一起进人滤池,并以初滤水的形式进人后续处理系统。

滤池初滤水中包含了残留反冲洗废水、滤层孔隙水和部分原水。反冲洗后,滤层孔隙水浊度低、体积小,因此初滤水水质主要受残留反冲洗废水影响[7]。残留反冲洗废水水质较差、浊度较高,存在致病原生动物几率较高。一般采取排除初滤水的方法避免其对出水水质造成影响,初滤水排放时间约为30,排放水量占水厂水量的1%~2%['然而,排出初滤水存在以下弊端:若初滤水直接排放,将造成较大的水资源浪费;若初滤水回收利用,则会增加水厂基础设施投资及运行管理费用。2.3滤层扰动问题通常情况下,滤池反冲洗完毕直接进人过滤阶段,由于翻板滤池进水堰堰顶与滤料层表面存在一定的高差,且反冲洗完毕滤料层以上水深通常只有0.3m,滤池进水极易对滤料层造成扰动,影响后续球滤。

3解决措施

3.1溢流的解决措施

结合滤池的构造形式,对反冲洗废水的溢流问题有以下2种解决方式:

方式一:设置溢流孔。溢流孔位置有以下3种布置形式:

①在翻板阀上方较高处设置溢流孔,见图1。哈尔滨磨盘山净水厂[1]采用这种结构形式,这种布置形式仅适用于滤池进水渠与排水渠分别布置在滤池两侧的情况。

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②在滤池侧面设置溢流孔,见图2。深圳市宝安区凤凰水厂等采用这种结构形式,这种结构形式需在滤池侧面加设1道排水渠,增大了滤池结构形式的复杂程度。采用该布置形式的滤池通常采用双排布置,中间设置反冲洗廊道,滤池进水渠与排水渠布置在滤池同侧。

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③在配水渠一端(或两端)设置溢流孔,见图3。梅列区陈大镇自来水厂采用这种溢流形式,溢流效果良好。采用该布置形式时,要求溢流堰堰顶标高应高于配水渠正常过滤时的水位,低于滤池池顶,并保证有足够的堰上水头使溢流能力大于反冲洗水量。

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方式二:适当调整反冲洗参数。深圳市大工业区水厂翻板滤池未设置溢流孔,且反冲洗水泵扬程高于实际扬程,造成水栗流量超过设计流量,使得气水反冲洗阶段,反冲洗水占满整个滤池,导致后续反冲洗过程无法进行[5]。该水厂通过方案比较与运行调试,将气水冲洗阶段时间由240~300S缩短至55s,水冲强度为5.54L/(m2.s);后水冲洗阶段时间由120~150s缩短至46s,强度为13.45L/(m2*s);反冲洗过程循环2次,滤池反冲洗耗水1.85mVm2。调整反冲洗参数后,反冲洗效果良好,滤池正常运行,体现了翻板滤池高强度反冲洗方式的优越性。

3.2残留反冲洗废水的排放措施

3.2.1滤池内部残留反冲洗废水的排放基于翻板滤池结构形式的特殊性,滤池内部反冲洗残留废水可通过如下方式排出:反冲洗排水阶段完成之后,保持排水阀全开,同时打开气水反冲洗阶段供水水泵(以下称反冲洗小泵),约2min即可将滤层孔隙水和滤层上部残留废水较为彻底地排出,从而避免其对初滤水水质造成影响。

3.2.2配水渠残留反冲洗废水的排放

配水渠残留反冲洗废水的排放问题建议通过以下几种方式解决:

方式一:待反冲洗废水液位降至进水堰以下0.3~0.5m时打开滤池进水阀,此时,滤池进水既不受反冲洗废水顶托,也不会对滤层造成扰动。进水阀开启数秒即可将滤池配水渠内残留废水全部排出。当滤池进水与反冲洗排水分别布置在滤池两侧时,该方式能同时起到类似于表面扫洗的作用。

方式二:在滤池配水渠一端底板上设置一根排水管,采用自动控制排水,将配水渠内残留废水排入排水渠,深圳市宝安区福永凤凰水厂[4]采用这种结构形式。该方式能很好地排出配水渠残留反冲洗废水,但需增加一个气动阀门及相应的自动控制系统。

方式三:在滤池进水堰堰底两侧各设1个小孔,在排出反冲洗废水的同时排出配水渠废水。建议排水孔采用150mmx150mm,尺寸很小,且设置在滤池进水堰两侧,不会对整格滤池配水产生影响。

3.3滤层扰动的解决措施

深圳市宝安区福永凤凰水厂[4]采取了在滤池反冲洗完成后利用反冲洗大栗对滤池注水0.85min,使滤料层以上水位提升0.9m的措施。

虽然利用反冲洗大泵对滤池注水所需时间短,但注水完毕,滤层处于膨胀状态,若此时打开滤池进水闸阀,滤池进水仍有可能对滤层造成冲击。为了更好地实现滤池从反冲洗向过滤过渡,缓冲阶段的设计可进一步细化为3个阶段:第一阶段,滤池反冲洗完毕,保持排水阀全开,同时打开反冲洗小泵,排出滤层孔隙水和滤层上部残留废水,耗时约2min;第二阶段,关闭滤池排水阀,继续利用反冲洗小泵向滤池注水,将滤池液面提升至滤料层以上lm左右,耗时约3min,若此阶段打开反冲洗大泵可缩短注水时间,但注水完毕滤池宜静置一段时间,待滤料层稳定再打开滤池进水阀;第三阶段,关闭反冲洗水泵,打开滤池进水阀,待滤池水位达到设计水位,打开滤池出水阀,滤池进人正常过滤阶段。

4结语

(1)反冲洗废水溢流问题的解决方式:当滤池进水渠与排水渠分别布置在滤池两侧时,可在翻板阀上方较高处设置溢流孔;当滤池进水渠与排水渠布置在滤池同侧时,可在滤池侧面或配水渠一端(或两端)设置溢流孔。

(2)反冲洗废水排放不完全问题的解决方式:反冲洗排水阶段完成之后,通过反冲洗小泵向滤池注水,可较为彻底地排除滤层孔隙水和滤层上部残留废水;在滤池进水堰堰底两侧各设一个小孔可排出配水渠残留反冲洗废水。

(3)滤层扰动问题的解决方式:反冲洗完毕设置缓冲阶段,将滤池水位缓慢稳定地提升至设计水位后再进行过滤,可有效避免进水对滤层的冲击和

扰动,保证滤池稳定运行。


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