虹吸濾池改造實現(xiàn)氣水混合反洗的方法

李生偉，曹景芳

（華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522）

虹吸濾池改造實現(xiàn)氣水混合反洗的方法

李生偉，曹景芳

（華電國際鄒縣發(fā)電廠，山東 鄒城 273522）

虹吸濾池對保證污水處理出水水質(zhì)、提高污水處理效果具有重要作用，而反洗方式?jīng)Q定了濾池運行周期的長短和反洗效率的高低。當(dāng)前，國內(nèi)相當(dāng)一部分虹吸濾池限于當(dāng)時的施工工藝和科技水平，仍以水反洗作為唯一反洗手段，大大影響了虹吸濾池的水處理效率，將其改造成以氣水混合反洗為主的反洗方式已成為一種必然。結(jié)合鄒縣電廠一期污水站虹吸濾池改造，對如何在改造中實現(xiàn)氣水反洗進(jìn)行了介紹。

虹吸濾池；氣水反洗；方法

0 引言

鄒縣發(fā)電廠一期污水站擔(dān)負(fù)著全廠生活區(qū)污水和一、二期工業(yè)廢水處理，虹吸濾池作為污水處理的重要組成部分，其出水經(jīng)加氯處理后直接補入一、二期循環(huán)水系統(tǒng)，出水水質(zhì)如何直接影響到全廠污水外排情況及循環(huán)水系統(tǒng)的安全運行，對于樹立企業(yè)環(huán)保形象、提高污水回收率、降低用水成本具有重要作用。經(jīng)過近10年的運行，一期污水站虹吸濾池存在著出力低，反洗效果差，濾料板結(jié)，濾板塌陷等問題，嚴(yán)重影響了污廢水的正常處理。經(jīng)過調(diào)研，鄒縣電廠在改造施工中大膽采用新工藝、新技術(shù)，實現(xiàn)了濾池由單一水反洗向氣水混合反洗的轉(zhuǎn)變。

1 設(shè)備概況

一期污水站虹吸濾池為全混凝土方形結(jié)構(gòu)，共有1臺，每臺虹吸濾池分為2組，每組又分為4格，每格幾何尺寸為4.5m×4m×2.5m （有效面積是18m2），每格濾池由16塊濾板鋪成池底，每塊濾板上裝60只尼龍水帽，與濾板上預(yù)埋件Φ16鋼管采用絲牙連接，濾池共裝設(shè)7 680只尼龍水帽，水帽上鋪設(shè)粒徑為0.5～1.0 mm的石英砂濾層，層高為650～700 mm，每臺虹吸濾池均附有一組射水器，作為實現(xiàn)虹吸進(jìn)水和反洗抽真空所需。

設(shè)計出力：1330m3／h

濾速：9 m／h

反沖洗強度：16 L／s·m2

反沖洗水頭：0.9～1.25 m

反沖洗時間：5～6 min（設(shè)計值）

在過濾過程中，每格濾池中的水位隨著濾料阻力的增大而升高，以保持等速過濾。當(dāng)運行到一定時間后，濾池就需要反洗，反洗時，首先破壞其進(jìn)水的虹吸現(xiàn)象，使水不再進(jìn)入該格濾池，當(dāng)水位下降顯著緩慢時，用真空系統(tǒng)形成反洗虹吸，反洗作業(yè)開始。當(dāng)反洗排出水較清時，立即破壞反洗虹吸，停止反洗，隨即啟動進(jìn)水虹吸管，投入運行［1］。

2 存在的問題

經(jīng)長時間運行后，虹吸濾池運行流速及出力達(dá)不到要求；因反洗強度差，濾料表面污泥易結(jié)塊，水頭損失大，造成濾層破裂，濾板塌陷，過濾時形成偏流及穿透現(xiàn)象，部分水未經(jīng)虹吸濾池過濾處理直接進(jìn)入清水池，影響清水質(zhì)量；反沖洗形成偏流，用水量大且反洗效果差；預(yù)埋在濾板上的鋼管絲牙因長期浸泡在水中腐蝕損壞，尼龍水帽因局部受力不均而破損；濾板與濾板之間縫隙變大，濾料大量損失，無法阻截水中固形物；因濾料損失大，濾料配比差，易造成煤砂混層，水帽堵塞等現(xiàn)象，大大增加了檢修工作量。

3 改造思路

氣水反沖洗是改善虹吸濾池反沖洗效果的有力措施，它不僅可以大大節(jié)約沖洗用水，而且由于氣泡的“擦洗”作用可以使濾料洗得更干凈，使濾料的壽命得以延長。

由于虹吸濾池各格之間底部是連通的，為了實現(xiàn)在對某一格加氣反洗時不影響相鄰各格的正常運行，通行的做法是在各格之間加裝了隔斷裝置，使各格之間既可連通又可隔斷。這樣做達(dá)到了加氣反洗的目的，但增加了設(shè)備和動力，同時對濾池結(jié)構(gòu)改動較大，投資相對較高。

經(jīng)對對虹吸濾池結(jié)構(gòu)分析，決定充分利用現(xiàn)場條件，結(jié)合實現(xiàn)氣水反洗所必需的氣室、濾板、長柄濾頭及配氣系統(tǒng)等設(shè)備的技術(shù)要求，在確保對池體結(jié)構(gòu)改動最少的情況下進(jìn)行改造。

3.1 氣室的形成

在正常過濾時，水經(jīng)過濾料層(砂層)穿過濾帽進(jìn)入中心管下行到濾板下的池底匯集到出水區(qū)，在加氣反洗時，空氣沿濾板底迅速擴(kuò)散并集聚在濾板底下形成一個氣墊層。在氣墊層形成之際，空氣由于濾板的阻擋不能上升，只能壓向前后左右和向下迫使水位下降，倘若前后左右沒有阻擋，空氣就會向周圍擴(kuò)張，不能形成有效的氣墊層，這時就需要在濾板以下由一圈側(cè)壁，與濾板及水面共同形成一封閉空間即為氣室，有了氣室才能利用壓力氣體迫使水面下降到長柄濾頭的長條孔露出水面，從而形成氣體反沖洗。

為了形成氣室，綜合考慮濾頭長度 （130～170 mm）、池底出口堰高及進(jìn)氣時濾板底水面起伏變動范圍，將濾板承重墻即濾板向上抬高200～250 mm，以便形成氣室。只要掌握住適當(dāng)?shù)倪M(jìn)氣量——小于15 L／s·m2，和布置有足夠的長柄濾頭就不會使空氣竄入其它池子的池底。

濾池改造前后如圖1所示。

圖1 濾池改造示意圖

當(dāng)一格進(jìn)行加氣反洗時 （假設(shè)中間一格B進(jìn)行反洗），則會形成下圖所示的情況，即A，C格在正常工作，B格濾板底下形成一個氣墊層，空氣大量地通過眾多的長柄濾頭進(jìn)入濾板上面的濾料層進(jìn)行反沖洗，停氣以后，再進(jìn)行一段單水反沖洗，則反洗過程結(jié)束。

圖2 B格加氣反洗示意圖

3.2 濾板的制作

每格濾池尺寸為4.5 m×4 m×2.5 m （有效面積是18 m2），設(shè)計采用16塊1 080 mm×980 mm厚為100 mm的鋼砼濾板，每板濾板上安裝56個濾頭（開孔率為1.30%），整濾池分為16橫16縱均勻排列，濾板距濾池底部升高至600 mm（原來為370 mm）。濾板制作時技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

1）濾頭采用長柄濾頭。

2）濾板必須嚴(yán)格加工表面應(yīng)平整誤差不超過±2 mm，濾板厚度必須統(tǒng)一誤差不超過±2 mm。

3）濾頭套管預(yù)埋時必須垂直濾板，角度偏差≤3°，套管頂面平濾板面，其標(biāo)高誤差不超過±2mm。

4）濾板內(nèi)鋼筋采用上下各一層Φ8鋼筋網(wǎng)，鋼筋交點處全部焊接，支承梁方向鋼筋靠外側(cè)。

5）濾板上下鋼筋保護(hù)層厚15 mm，扳倒邊可不設(shè)保護(hù)厚度。

6）濾板用Φ18螺栓（帶墊片、螺母）固定在支承梁上，螺栓頭不突出板面。

7）濾板安裝后先測量其平整度（整池平整度不超過±2 mm）再用PCCM填料嵌縫。

8）預(yù)埋件：濾板中的預(yù)埋件應(yīng)按照設(shè)計圖紙中所提供的數(shù)量和位置準(zhǔn)確的預(yù)埋好。

9）原料、材料。

水泥標(biāo)號：采用普通硅酸鹽水泥。

碎石：采用公稱粒徑5~25 mm，針、片狀含量（重量計）不大于15%，含泥量不大于1%，無有害物質(zhì)，顆粒級配符合要求。

砂：采用中細(xì)天然砂，粒徑0.5～2.5 mm，顆粒級配符合要求，含泥量不大于3%，無有害物質(zhì)。

用水：采用符合GB飲用水標(biāo)準(zhǔn)的地面水或地下水，嚴(yán)禁使用海水、或工業(yè)污水。

混凝土級配要求：符合C25級配要求。

鋼筋：采用余熱處理鋼筋（GB13014-91）。

（10）模具：采用高精度模具，以確保每板的平整度要求。采用鋼模制作，按圖紙規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，誤差不大于±1 mm。

（11）生產(chǎn)工藝標(biāo)準(zhǔn)：鋼筋骨架制作按圖紙規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)及保護(hù)層要求，做到鋼筋落料規(guī)格準(zhǔn)確，扎絲牢固，鋼筋骨架安裝，定位準(zhǔn)確，允許偏差不大于±5 mm，上下、四邊保護(hù)層標(biāo)準(zhǔn)（20±5）mm。濾頭套管預(yù)埋準(zhǔn)確、無遺漏、無倒位差錯。

（12）濾板荷載檢驗：加壓至2.5 t／m2，濾板不破不垮。

3.3 長柄濾頭的制作

長柄濾頭是實現(xiàn)氣水反洗的關(guān)鍵裝置。當(dāng)氣墊層形成后，會迫使濾板下的水面下降而使長柄濾頭上的長條形進(jìn)氣孔露出水面，這時大量空氣進(jìn)入中心管繼而鉆出濾帽進(jìn)入濾料層進(jìn)行氣洗。停止向池底送氣則氣洗結(jié)束水洗開始，反洗水由中心管底部進(jìn)入并穿過濾帽進(jìn)入濾料層。

當(dāng)空氣從池底進(jìn)入，上升到濾板底下，由于中心管中部有一個小孔，會使部分空氣直接進(jìn)入中心管，但由于小孔的截面太小，不能形成大規(guī)模的氣洗，也不會影響氣墊層的生成，小孔的主要作用在于氣洗結(jié)束時，氣墊層的氣體會通過小孔上升到濾料中去，從而消除了氣墊層，使濾池能正常工作。

采用長柄濾頭代替原尼龍水帽，此種濾頭采用ABS材料制造，機(jī)械強度高，堅固耐用，濾頭帶有預(yù)埋件套管，套管可直接預(yù)埋在濾板內(nèi)，便于濾帽的拆裝，減少檢修工作量。

濾頭由濾水帽、進(jìn)水管、疊蓋螺管等組成，濾柄外套預(yù)埋于混凝土濾板中，并帶有內(nèi)螺紋，濾板厚度100 mm，其他技術(shù)要求如下：

主要材料：ABS

套管長度：100 m

縫隙條數(shù)：40條，且均勻分布

縫隙長度：25 mm

平均縫隙寬度：（0.25±0.03）mm

濾帽縫隙面積：2.5 cm2

濾帽直徑：45 mm

濾帽形狀：半球形（柱形）

橡膠墊圈：采用材料為丁腈橡膠

質(zhì)量檢驗標(biāo)準(zhǔn)：濾頭縫隙應(yīng)無殘缺，飛邊和毛刺等缺陷，濾頭表面光滑，無明顯雜質(zhì)，無裂紋，無氣泡，表現(xiàn)色澤一致，潔面有光澤，產(chǎn)品無橈曲現(xiàn)象，無收縮現(xiàn)象，無不足料現(xiàn)象，并符合行業(yè)檢驗標(biāo)準(zhǔn)。表1為改造前后長柄濾頭與尼龍水帽參數(shù)對比。

表1 長柄濾頭與尼龍水帽參數(shù)對比

3.4 供氣及配氣系統(tǒng)的技術(shù)要求

氣水反沖洗用氣是通過羅茨風(fēng)機(jī)實現(xiàn)的，風(fēng)機(jī)出力計算依據(jù)為：

Q=4 m×4.5 m×11 L/（s·m2）×60／min=11 880 L/ min=11.88 m3/min

這是單格濾池氣水反沖時的最大用氣量，選型時應(yīng)在保證現(xiàn)有出力的情況下留有一定余量，多余氣體可通過在風(fēng)機(jī)出口設(shè)置一排空門實現(xiàn)。

布?xì)夤茉O(shè)計采用無鋒鋼管，壓力水?dāng)y氣由鋼管中部進(jìn)入布?xì)夤埽瑑蛇叿稚?，每條分散管上部布置布?xì)饪?，空氣由上部布?xì)饪字比霘鈮|層。

在供氣和配氣系統(tǒng)管路中，采用電動閥作為羅茨風(fēng)機(jī)出氣管上的控制閥，電動閥前應(yīng)用手動閘閥作為進(jìn)氣反沖強度的調(diào)節(jié)閥，它同時控制羅茨風(fēng)機(jī)的開停，也可調(diào)節(jié)羅茨風(fēng)機(jī)的送氣量。虹吸濾池自動形成反沖時，風(fēng)機(jī)同時自動工作送氣，氣水同時反沖時間為5 min，當(dāng)羅茨風(fēng)機(jī)停止工作后，反沖系統(tǒng)單水反沖3 min。

4 注意事項

1）進(jìn)氣方式：進(jìn)氣管最好從池頂穿過濾板進(jìn)入池底，因為在制造濾板時可以在某一塊上預(yù)留一個洞供穿管用，這樣就不必靠破壞池壁或池底進(jìn)氣，對保護(hù)池子結(jié)構(gòu)有很大好處。

2）進(jìn)氣管下到池底要伸向池子的中央，開口朝上，形成“L”形，而且開口要對準(zhǔn)幾個長柄濾頭中心管之間的空擋，這樣空氣不會直接吹進(jìn)某個長柄濾頭。

3）空氣來源最好是用羅茨風(fēng)機(jī)直接送風(fēng)，進(jìn)入濾池的氣體風(fēng)壓控制在40 kPa以內(nèi)就可以了。

4）濾板安裝要牢固，而且接縫要密實，最好采用彈性密封填料（如903填料）。

5）由于抬高了濾板并加裝了長柄濾頭，濾料層應(yīng)改成均質(zhì)濾料，濾料層厚度為：700～900 mm。

其中承托層采用粒徑為2～4 mm、厚為50 mm的粗砂以保護(hù)濾頭；上層石英砂濾料粒徑為0.6～ 1.2 mm，不均勻系數(shù)為1.8，厚度為800 mm。

6）由于濾池自動反沖洗通過液位控制器實現(xiàn)，故需解決控制器誤動作的問題。具體做法為:反沖過程中濾池水位下降至第一設(shè)定點時羅茨風(fēng)機(jī)工作，5 min后時間繼電器斷開，電動閥關(guān)閉，但第一設(shè)定點仍處于吸合狀態(tài)，當(dāng)反沖完畢后，水位升至第二設(shè)定點時，第一設(shè)定點斷開，如此避免了反沖完畢后，水位上升至第一設(shè)定點時控制器發(fā)生誤動作的現(xiàn)象。

5 結(jié)束語

氣水混合反洗作為提高虹吸濾池反洗效率的有效方法，對于減少反洗用水、縮短反洗時間、提高出水水質(zhì)、延長運行周期均具有積極作用，這一點已在鄒縣電廠一期污水站虹吸濾池改造后得以驗證，該方法對于目前仍把水反沖洗作為唯一反洗方式的虹吸濾池的改造具有參考作用。

［1］周本省.工業(yè)水處理技術(shù)（第二版）［M］.2002（5）：24-25.

李生偉，工程師，現(xiàn)為華電國際鄒縣發(fā)電廠化檢隊技術(shù)專工。

The Method of Air-water Backwash Achieved through Siphon Filter

Siphon Filter to ensure that sewage treatment effluent quality,improve sewage treatment effect plays an important role,and decided by the filter backwash operation cycle of the length and level of efficiency of anti-washing.At present,a considerable portion of the domestic limited to the time of construction Siphon Filter technology and scientific and technological development,still-water wash,as the only means of anti-washing,which greatly affected the efficiency of water treatment Siphon Filter will be transformed into a gas-water Mixed Backwash Backwash based approach has become an inevitable necessity.In this paper,a Zouxian Power Plant Wastewater Treatment Station Siphon Filter transformation process,on how to achieve the transformation of Air-water wash and then discussed.

Siphon Filter;air-water backwash achieved;method

book=60,ebook=27

X703

B

1007－9904（2010）04－60－04

2010－01－16