虹吸滤池改造实现气水混合反洗的方法

李生伟，曹景芳

（华电国际邹县发电厂，山东 邹城 273522）

虹吸滤池改造实现气水混合反洗的方法

李生伟，曹景芳

（华电国际邹县发电厂，山东 邹城 273522）

虹吸滤池对保证污水处理出水水质、提高污水处理效果具有重要作用，而反洗方式决定了滤池运行周期的长短和反洗效率的高低。当前，国内相当一部分虹吸滤池限于当时的施工工艺和科技水平，仍以水反洗作为唯一反洗手段，大大影响了虹吸滤池的水处理效率，将其改造成以气水混合反洗为主的反洗方式已成为一种必然。结合邹县电厂一期污水站虹吸滤池改造，对如何在改造中实现气水反洗进行了介绍。

虹吸滤池；气水反洗；方法

0 引言

邹县发电厂一期污水站担负着全厂生活区污水和一、二期工业废水处理，虹吸滤池作为污水处理的重要组成部分，其出水经加氯处理后直接补入一、二期循环水系统，出水水质如何直接影响到全厂污水外排情况及循环水系统的安全运行，对于树立企业环保形象、提高污水回收率、降低用水成本具有重要作用。经过近10年的运行，一期污水站虹吸滤池存在着出力低，反洗效果差，滤料板结，滤板塌陷等问题，严重影响了污废水的正常处理。经过调研，邹县电厂在改造施工中大胆采用新工艺、新技术，实现了滤池由单一水反洗向气水混合反洗的转变。

1 设备概况

一期污水站虹吸滤池为全混凝土方形结构，共有1台，每台虹吸滤池分为2组，每组又分为4格，每格几何尺寸为4.5m×4m×2.5m （有效面积是18m2），每格滤池由16块滤板铺成池底，每块滤板上装60只尼龙水帽，与滤板上预埋件Φ16钢管采用丝牙连接，滤池共装设7 680只尼龙水帽，水帽上铺设粒径为0.5～1.0 mm的石英砂滤层，层高为650～700 mm，每台虹吸滤池均附有一组射水器，作为实现虹吸进水和反洗抽真空所需。

设计出力：1330m3／h

滤速：9 m／h

反冲洗强度：16 L／s·m2

反冲洗水头：0.9～1.25 m

反冲洗时间：5～6 min（设计值）

在过滤过程中，每格滤池中的水位随着滤料阻力的增大而升高，以保持等速过滤。当运行到一定时间后，滤池就需要反洗，反洗时，首先破坏其进水的虹吸现象，使水不再进入该格滤池，当水位下降显著缓慢时，用真空系统形成反洗虹吸，反洗作业开始。当反洗排出水较清时，立即破坏反洗虹吸，停止反洗，随即启动进水虹吸管，投入运行［1］。

2 存在的问题

经长时间运行后，虹吸滤池运行流速及出力达不到要求；因反洗强度差，滤料表面污泥易结块，水头损失大，造成滤层破裂，滤板塌陷，过滤时形成偏流及穿透现象，部分水未经虹吸滤池过滤处理直接进入清水池，影响清水质量；反冲洗形成偏流，用水量大且反洗效果差；预埋在滤板上的钢管丝牙因长期浸泡在水中腐蚀损坏，尼龙水帽因局部受力不均而破损；滤板与滤板之间缝隙变大，滤料大量损失，无法阻截水中固形物；因滤料损失大，滤料配比差，易造成煤砂混层，水帽堵塞等现象，大大增加了检修工作量。

3 改造思路

气水反冲洗是改善虹吸滤池反冲洗效果的有力措施，它不仅可以大大节约冲洗用水，而且由于气泡的“擦洗”作用可以使滤料洗得更干净，使滤料的寿命得以延长。

由于虹吸滤池各格之间底部是连通的，为了实现在对某一格加气反洗时不影响相邻各格的正常运行，通行的做法是在各格之间加装了隔断装置，使各格之间既可连通又可隔断。这样做达到了加气反洗的目的，但增加了设备和动力，同时对滤池结构改动较大，投资相对较高。

经对对虹吸滤池结构分析，决定充分利用现场条件，结合实现气水反洗所必需的气室、滤板、长柄滤头及配气系统等设备的技术要求，在确保对池体结构改动最少的情况下进行改造。

3.1 气室的形成

在正常过滤时，水经过滤料层(砂层)穿过滤帽进入中心管下行到滤板下的池底汇集到出水区，在加气反洗时，空气沿滤板底迅速扩散并集聚在滤板底下形成一个气垫层。在气垫层形成之际，空气由于滤板的阻挡不能上升，只能压向前后左右和向下迫使水位下降，倘若前后左右没有阻挡，空气就会向周围扩张，不能形成有效的气垫层，这时就需要在滤板以下由一圈侧壁，与滤板及水面共同形成一封闭空间即为气室，有了气室才能利用压力气体迫使水面下降到长柄滤头的长条孔露出水面，从而形成气体反冲洗。

为了形成气室，综合考虑滤头长度 （130～170 mm）、池底出口堰高及进气时滤板底水面起伏变动范围，将滤板承重墙即滤板向上抬高200～250 mm，以便形成气室。只要掌握住适当的进气量——小于15 L／s·m2，和布置有足够的长柄滤头就不会使空气窜入其它池子的池底。

滤池改造前后如图1所示。

图1 滤池改造示意图

当一格进行加气反洗时 （假设中间一格B进行反洗），则会形成下图所示的情况，即A，C格在正常工作，B格滤板底下形成一个气垫层，空气大量地通过众多的长柄滤头进入滤板上面的滤料层进行反冲洗，停气以后，再进行一段单水反冲洗，则反洗过程结束。

图2 B格加气反洗示意图

3.2 滤板的制作

每格滤池尺寸为4.5 m×4 m×2.5 m （有效面积是18 m2），设计采用16块1 080 mm×980 mm厚为100 mm的钢砼滤板，每板滤板上安装56个滤头（开孔率为1.30%），整滤池分为16横16纵均匀排列，滤板距滤池底部升高至600 mm（原来为370 mm）。滤板制作时技术标准如下：

1）滤头采用长柄滤头。

2）滤板必须严格加工表面应平整误差不超过±2 mm，滤板厚度必须统一误差不超过±2 mm。

3）滤头套管预埋时必须垂直滤板，角度偏差≤3°，套管顶面平滤板面，其标高误差不超过±2mm。

4）滤板内钢筋采用上下各一层Φ8钢筋网，钢筋交点处全部焊接，支承梁方向钢筋靠外侧。

5）滤板上下钢筋保护层厚15 mm，扳倒边可不设保护厚度。

6）滤板用Φ18螺栓（带垫片、螺母）固定在支承梁上，螺栓头不突出板面。

7）滤板安装后先测量其平整度（整池平整度不超过±2 mm）再用PCCM填料嵌缝。

8）预埋件：滤板中的预埋件应按照设计图纸中所提供的数量和位置准确的预埋好。

9）原料、材料。

水泥标号：采用普通硅酸盐水泥。

碎石：采用公称粒径5~25 mm，针、片状含量（重量计）不大于15%，含泥量不大于1%，无有害物质，颗粒级配符合要求。

砂：采用中细天然砂，粒径0.5～2.5 mm，颗粒级配符合要求，含泥量不大于3%，无有害物质。

用水：采用符合GB饮用水标准的地面水或地下水，严禁使用海水、或工业污水。

混凝土级配要求：符合C25级配要求。

钢筋：采用余热处理钢筋（GB13014-91）。

（10）模具：采用高精度模具，以确保每板的平整度要求。采用钢模制作，按图纸规格标准，误差不大于±1 mm。

（11）生产工艺标准：钢筋骨架制作按图纸规格标准及保护层要求，做到钢筋落料规格准确，扎丝牢固，钢筋骨架安装，定位准确，允许偏差不大于±5 mm，上下、四边保护层标准（20±5）mm。滤头套管预埋准确、无遗漏、无倒位差错。

（12）滤板荷载检验：加压至2.5 t／m2，滤板不破不垮。

3.3 长柄滤头的制作

长柄滤头是实现气水反洗的关键装置。当气垫层形成后，会迫使滤板下的水面下降而使长柄滤头上的长条形进气孔露出水面，这时大量空气进入中心管继而钻出滤帽进入滤料层进行气洗。停止向池底送气则气洗结束水洗开始，反洗水由中心管底部进入并穿过滤帽进入滤料层。

当空气从池底进入，上升到滤板底下，由于中心管中部有一个小孔，会使部分空气直接进入中心管，但由于小孔的截面太小，不能形成大规模的气洗，也不会影响气垫层的生成，小孔的主要作用在于气洗结束时，气垫层的气体会通过小孔上升到滤料中去，从而消除了气垫层，使滤池能正常工作。

采用长柄滤头代替原尼龙水帽，此种滤头采用ABS材料制造，机械强度高，坚固耐用，滤头带有预埋件套管，套管可直接预埋在滤板内，便于滤帽的拆装，减少检修工作量。

滤头由滤水帽、进水管、叠盖螺管等组成，滤柄外套预埋于混凝土滤板中，并带有内螺纹，滤板厚度100 mm，其他技术要求如下：

主要材料：ABS

套管长度：100 m

缝隙条数：40条，且均匀分布

缝隙长度：25 mm

平均缝隙宽度：（0.25±0.03）mm

滤帽缝隙面积：2.5 cm2

滤帽直径：45 mm

滤帽形状：半球形（柱形）

橡胶垫圈：采用材料为丁腈橡胶

质量检验标准：滤头缝隙应无残缺，飞边和毛刺等缺陷，滤头表面光滑，无明显杂质，无裂纹，无气泡，表现色泽一致，洁面有光泽，产品无桡曲现象，无收缩现象，无不足料现象，并符合行业检验标准。表1为改造前后长柄滤头与尼龙水帽参数对比。

表1 长柄滤头与尼龙水帽参数对比

3.4 供气及配气系统的技术要求

气水反冲洗用气是通过罗茨风机实现的，风机出力计算依据为：

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

这是单格滤池气水反冲时的最大用气量，选型时应在保证现有出力的情况下留有一定余量，多余气体可通过在风机出口设置一排空门实现。

布气管设计采用无锋钢管，压力水携气由钢管中部进入布气管，两边分散，每条分散管上部布置布气孔，空气由上部布气孔直入气垫层。

在供气和配气系统管路中，采用电动阀作为罗茨风机出气管上的控制阀，电动阀前应用手动闸阀作为进气反冲强度的调节阀，它同时控制罗茨风机的开停，也可调节罗茨风机的送气量。虹吸滤池自动形成反冲时，风机同时自动工作送气，气水同时反冲时间为5 min，当罗茨风机停止工作后，反冲系统单水反冲3 min。

4 注意事项

1）进气方式：进气管最好从池顶穿过滤板进入池底，因为在制造滤板时可以在某一块上预留一个洞供穿管用，这样就不必靠破坏池壁或池底进气，对保护池子结构有很大好处。

2）进气管下到池底要伸向池子的中央，开口朝上，形成“L”形，而且开口要对准几个长柄滤头中心管之间的空挡，这样空气不会直接吹进某个长柄滤头。

3）空气来源最好是用罗茨风机直接送风，进入滤池的气体风压控制在40 kPa以内就可以了。

4）滤板安装要牢固，而且接缝要密实，最好采用弹性密封填料（如903填料）。

5）由于抬高了滤板并加装了长柄滤头，滤料层应改成均质滤料，滤料层厚度为：700～900 mm。

其中承托层采用粒径为2～4 mm、厚为50 mm的粗砂以保护滤头；上层石英砂滤料粒径为0.6～ 1.2 mm，不均匀系数为1.8，厚度为800 mm。

6）由于滤池自动反冲洗通过液位控制器实现，故需解决控制器误动作的问题。具体做法为:反冲过程中滤池水位下降至第一设定点时罗茨风机工作，5 min后时间继电器断开，电动阀关闭，但第一设定点仍处于吸合状态，当反冲完毕后，水位升至第二设定点时，第一设定点断开，如此避免了反冲完毕后，水位上升至第一设定点时控制器发生误动作的现象。

5 结束语

气水混合反洗作为提高虹吸滤池反洗效率的有效方法，对于减少反洗用水、缩短反洗时间、提高出水水质、延长运行周期均具有积极作用，这一点已在邹县电厂一期污水站虹吸滤池改造后得以验证，该方法对于目前仍把水反冲洗作为唯一反洗方式的虹吸滤池的改造具有参考作用。

［1］周本省.工业水处理技术（第二版）［M］.2002（5）：24-25.

李生伟，工程师，现为华电国际邹县发电厂化检队技术专工。

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

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1007－9904（2010）04－60－04

2010－01－16