V型滤池反冲洗排水系统的设计探讨

王争元1，徐强1，胡宝娣2
(1.中国市政工程华北设计研究院，天津300074；2.大同市热力有限公司，山西大同037006)

　　摘 要：V型滤池反冲洗排水系统的排水堰顶、V型槽扫洗孔及滤料面标高的设计不当会导致滤料面倾斜，进而影响滤池的正常运行和滤后水质。在对若干个V型滤池的运行状况进行调查分析的基础上，提出了改进设计的建议。
　　关键词：V型滤池；反冲洗排水系统；滤料漂移
　　中图分类号：TU991.24
　　文献标识码：C
　　文章编号 ：1000-4602(2001)02-0050-03

　　V型滤池是近年来国内给水处理厂普遍选用的一种池型，已建成运行的约在20座以上，颇有取代四阀和双阀滤池之势。

　　1 V型滤池的工艺概况

　　从V型滤池的构造和运行情况看，与四阀和双阀滤池相比，具有如下优点：
　　①反冲洗的排水系统简单，施工方便，省去了为排水均匀而设的众多集水槽。
　　②滤层厚，采用等粒径粗颗粒滤料，截污能力强，截污量大，过滤周期长。
　　③采用气水反冲洗，反冲洗效果好，节水。
　　④自动化程度高，控制系统成熟。
　　但也存在一些问题：
　　①配水、配气系统复杂，施工要求高，造价高。
　　②反冲洗时滤料有向排水堰方向漂移的现象，影响了滤池的正常工作，需定期平整。
　　一次在某给水厂工作时发现V型滤池滤料面倾斜，近排水堰一侧滤料面高，近V型槽一侧滤料面低，两者相差约0.10～0.15 m，如图1所示。

　　该厂为新建给水厂，运行时间仅三个月左右就发生滤料面倾斜0.10～0.15m，可以说是比较严重的。如果长时间运行，滤料漂移量会大大增加，滤料面的倾斜度也会加大，这种情况会影响滤池的正常运行，并容易引起下列问题：
　　①滤速大小不一，影响滤后水质。由于滤层厚薄不均，在过滤时会出现滤速大小不一，滤层厚的部位阻力大，滤速小；滤层薄的部位阻力小，滤速大，还有可能出现穿透现象，降低出水水质。反冲洗也会出现强度不一，阻力大的部位，反冲洗强度小，滤料可能冲洗不净；阻力小的部位，反冲洗强度大。
　　②出现水力筛分，缩短过滤周期。反冲洗时漂移的成分是细颗粒滤料(因其重量轻)，这样在排水堰一侧，滤层加厚部位的滤料粒径多为小粒径滤料，其孔隙小，容易堵塞，缩短了过滤周期。

　　2 滤池运行情况的调查

　　为了防止或减小V型滤池在运行过程中出现滤料面倾斜，保证V型滤池正常运行，必须找出造成滤料漂移、滤料面倾斜的原因及解决办法，为今后设计V型滤池提出修正意见。
　　为此，对国内一些正在运行的V型滤池进行了调查，现将有代表性的调查结果简述如下：
　　2.1 广东某给水厂的V型滤池
　　煤、砂双层滤料，煤滤料有效粒径为1.5mm，层厚为0.85m；石英砂滤料有效粒径为0.75mm，层厚为0.45m；承托层厚为0.1 m，过滤层总厚度为1.30m。排水堰高出设计滤料面0.7m，V型槽扫洗孔中心高出设计滤料面0.35m。滤池扫洗水强度为2.8L/(s·m²)，单水冲洗强度为15L/(s·m²)，气水同时 冲洗的水洗强度为2～4L/(s·m²)，气洗强度为15L/(s·m²)。滤池横断面如图2所示，调查时该滤池运行时间约三个月，滤料面倾斜0.1～0.15m。

　　2.2 海口某给水厂的V型滤池
　　单层石英砂滤料滤池的滤料粒径为0.95～1.35mm，滤层厚为1.25m，承托层厚为0.05m，排水堰顶高出设计滤料面0.4m，V型槽扫洗孔中心高出设计滤料面0.25m，单格滤池 宽度为3.53m。滤池扫洗水强度为2.8L/(s·m²)，水洗强度为4L/(s·m²)，气洗强度为15L/(s·m²)。滤池横断面如图3所示。该滤池已运行一年多，滤料面倾斜，且有明显的折点，排水堰一侧滤料面高，V型槽一侧滤 料面低，两者相差0.15～0.20m。

　　2.3 深圳某给水厂的V型滤池
　　单层石英砂滤料滤池的滤料粒径为0.8～1.2mm，层厚为1.5m，排水堰顶高出滤料面0.5m，V型槽扫洗孔中心高出滤料面0.515m，单格滤池宽为3.5m。滤池扫洗水强度为2.8L/(s·m²)，单水冲洗强度为15L/(s·m²)，气水同时冲洗的水洗强度为2～4L/(s·m²)，气洗强度为15L/(s· m²)。滤池横断面如图4所示，滤料面无明显变化。
　　从上述调查中可知，V型滤池运行过程中滤料漂移、滤料面倾斜是较普遍的现象，究其原因，主要是V型槽扫洗孔的设计标高不当所致。

　　例1，广东某给水厂V型滤池(图2)为双层滤料，该滤池V型槽扫洗孔中心的设计标高大大低于反冲洗时滤料膨胀高度(滤料反冲洗时膨胀面高出设计滤料面0.5m，而扫洗孔中心仅高出设计滤料面0.35m，在滤料膨胀范围内)。当滤池反冲洗时，V型槽扫洗孔出流水和反冲洗水将悬浮着的滤料冲向排水堰一侧，久而久之即出现滤料面倾斜现象。
　　例2，海口某给水厂V型滤池(图3)为单层石英砂滤料，V型槽扫洗孔中心高于设计滤料面仅0.25m，而低于排水堰0.15m，在反 冲洗时尽管滤料只是微膨胀，但其膨胀高度仍达0.10～0.125m(微膨胀率按8%～10%计)，V型槽扫洗孔中心仅高出滤料膨胀面0.15～0.125m，而低于反冲洗时排水堰顶水面近0.2m。在这种情况下，反冲洗时扫洗孔的出水冲向流动水层的中部，也必然将悬浮着的小粒径滤料冲向排水堰，造成滤料面倾斜。
　　例3，深圳某给水厂V型滤池(图4)，石英砂滤料，滤层厚为1.5m，排水堰顶高出设计滤料面0.5m，V型槽扫洗孔中心高出设计滤料面0.515m，反冲洗时滤料为微膨胀状态，最大膨胀高度0.15m(按10%膨胀率计)。该滤池已运行了五年，滤料面未出现倾斜现象，主要原因是V型 槽扫洗孔中心标高设计比较合理，其标高既接近排水堰顶标高，充分发挥了扫洗作用和起点的推动作用，又高于滤料反冲洗时的膨胀面，有较多安全余量(0.365m)，保证了反冲洗 滤料微膨胀时悬浮着的滤料不被扫洗水冲动，使滤料面稳定，保证了滤池正常工作和滤后水质。

　　3 几点建议

　　据前述V型滤池运行过程中出现的问题及其设计情况，参考国外有关V型滤池的设计资料和我国现行气水反冲洗滤池的设计规程，对今后V型滤池排水系统设计参数的取值提出如下建议 ：
　　①排水堰高度(h)——指设计滤料面至排水堰顶之间的高差，其高度的确定依据以下情况(见图5)：a.对于单层滤料微膨胀V型滤池，设计滤料面至排水堰顶的高度h＝0.50m；b.对于双层滤池和其他非微膨胀V型滤池，设计滤料面至排水堰顶的高度h＝0.35m+滤料膨胀高度，但滤料的最小膨胀高度按0.15m计。

　　②V型槽扫洗孔高度(h1)——指设计滤料面至V型槽扫洗孔中心的高差，一般应接近排水堰顶的高度，其偏差应＜0.05m。

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收稿日期：2000-09-19