翻板滤池设计

宋艳

摘  要：结合连云港市灌南县硕项湖自来水厂翻板滤池设计，简单介绍翻板滤池的主要特点，并与国内运用比较广泛的滤池进行优缺点对比。文章介绍了翻板滤池的诸多优点以及硕项湖自来水厂翻板滤池的运行工况，有一定的借鉴意义。

关键词：翻板滤池;工艺计算;运行工况;优点;比较

中图分类号：TU991.24      文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）16-0088-02

Abstract： Based on the design of the flip plate filter of Shuoxiang Lake Water Supply Co.， Ltd. in Guannan County， Lianyungang City， the main characteristics of the flip plate filter are briefly introduced， and the advantages and disadvantages of the flip plate filter are compared with those widely used in China. This paper introduces several advantages of the flip plate filter as well as the operating conditions of the flip plate filter in Shuoxiang Lake Water Supply Co.， Ltd.， which can be used for reference.

Keywords： flip plate filter; process calculation; operating conditions; advantages; comparison

连云港市灌南县硕项湖自来水厂是灌南县设计的供水量最大的一座水厂，该工程一期建成后，最高日产水量为10.0万m3/d。出厂水水质符合《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）的要求，其中出厂水浊度≤0.5NTU。针对灌南原水水质的分析，该市原水为微污染水，净水处理工艺需考虑去除的指标为浊度、化学需氧量、氨氮、高锰酸盐、铁和细菌等。为保证供水水质安全，拟采取“预氧化+加强常规处理+深度处理”的工艺方案。水厂采用上向流活性炭滤池和砂滤池合建为组合滤池，砂滤池采用翻板滤池。

1 翻板滤池的工作原理

翻板滤池是因其反冲洗排水阀板可以0～90°翻转而命名。此类滤池使用时，原水经过进水渠，进入溢流堰，最后均匀流入到滤池内，受到重力的作用，水可以渗透過滤料层，同时以恒水头过滤之后，进入到集水室内。进入滤池反冲洗状态，要先将进水阀门关闭，再按照冲洗流程，打开对应的阀门，比如气冲、气水冲等，通常要重复两次，之后关闭排水舌阀，进入正常过滤状态。

2 翻板滤池与其他滤池的比较

目前来说，应用的滤池类型较多，包括普通快滤池和翻板滤池等，由于性能差异，被应用的领域也存在差异。现结合以下类型的滤池进行分析：

2.1 普通快滤池

目前来说，国内常用的滤池为普通快滤池，不过由于使用的滤料属于薄层级配滤料，使用时表层截污。从过滤的角度分析，属于等水头变速过滤，相比其他滤池，截污能力不强。冲洗系统为大阻力反冲洗，具有耗水量大的缺陷。使用的滤池清水阀门，以开关型为主，不作调节。一般来说，大、中、小型水厂都可以使用，但单池面积要达标，不能超过100m2。

2.2 虹吸滤池

从建设角度来说，此类滤池具有池深大的特点，因此土建工作量较大，不过由于不需要冲洗泵以及节省了很多操作闸阀，整体的造价成本较低。采取的过滤方式，具体为变水位下的等速过滤，完成冲洗后的一段时间内，清洁滤料水头损失比较小，具有较强的过滤能力，但是随着滤层水头损失的增加，过滤水位不断增高，整体角度衡量，此滤池的出水水质同V型滤池相比较差。

2.3 V型滤池

V型滤池的优点是过滤周期长，滤料层利用率高，滤速较高，滤后水质好。采用石英砂单层滤料，气水反冲洗，耗水量少，并根据滤池水位的变化微量调节出水阀门的开启度，以达到恒水位恒速过滤的目的。V型滤池还具有出水水质好，滤池体积较小的优点。

2.4 翻板滤池

翻板滤池采用闭阀冲洗，冲洗操作期间不排水，完成一次冲洗操作后，需要静止沉淀20s，然后再排水。滤池采用的反冲洗为冲洗+单独水冲。在进行单独水冲操作时，按照高强度的要求，即15～16L/s·m2进行操作;同时按照膨胀率为15%～25%参数标准冲洗;配水方面，使用的方案为横向配水配气管+配水配气，选择单格集配水总渠以及横向配水管位置，设置两个气垫层。现在国内V型滤池运用的比较成熟广泛，翻板滤池是一种比较新的工艺，拿之单独与工艺较成熟的V型滤池作比较：

（1）翻板滤池一般情况下采用双层或多层滤料，滤层厚1.2～1.5m，承托层层厚约0.45m，采用粗-细-粗的砾石分层方式。采取此方案，铺设上层粗砾石，能够避免反冲洗操作时中层细砾石产生向上移动的情况;铺设中层细砾石，能够避免滤料流失;铺设下层粗砾石，能够支撑中层细砾石。通常来说，V型滤池多使用均质滤料，设计的滤层厚度范围为1.2～1.5m;设计的承托层厚度范围为0.05～0.1m。若滤料厚度相同，使用的翻板滤池使用双层滤料，其相比V型滤池，优势更加突出，具有截污量大的特点，同时过滤周期长（翻板滤池周期40～70h，V型滤池周期24～36h）。从去除浊度效果看，实际上翻板滤池比起V型滤池更好一些。（2）翻板滤池冲洗效果好于V型滤池，正如前面所述这是因为翻板式滤池选择了具有高强度优势的全流化冲洗工艺，能够对滤层截留污物进行彻底清除;使用的V型滤池选用的是均质滤料，在运行时极易沉积污泥。除此之外，翻板滤池选择的是闭阀冲洗方案，整个冲洗过程不排水，能够避免滤料流失，优势突出。（3）翻板滤池土建结构比V型滤池简单，减少了中间的排水槽，相当增加了过滤面积，池深也浅一些。无论从结构的复杂程度、施工精确程度、安装施工要求等方面V型滤池都比翻板滤池要求高。

3 翻板滤池的优点

综上所述，可以总结出翻板滤池有如下优点：

3.1 滤料、滤层可多样化选择

实际应用中，依据进水水质以及处理后的出水水质要求，来选择滤料或者滤层。一般来说，可以使用单层均质滤料或者双层滤料、多层滤料，可选择范围比较广泛。使用的单层均质滤料，以石英砂材料为主;使用的双层滤料，多选择无烟煤以及石英砂。如果滤池进水的水质比较差，那么选择颗粒活性炭。

3.2 滤料流失率低

翻板滤池反冲洗过程分成气冲-水气联冲-水冲三步，以上反冲洗过程完成后静置20～30s，待滤料沉降而污物仍呈悬浮状态时开始排污，通过控制阀板的开启度以保证污泥的及时排除而滤料不致流失。这次排污结束再进行一次小水量的二次水冲使得滤料更干净。

3.3 独特的反冲洗方式

翻板阀滤池的冲洗方式也与其它气水反冲洗滤池不同，翻板阀滤池采用闭阀冲洗方式，冲洗过程分气冲+气水联冲+单水冲三个过程，在反冲过程中，合理控制翻板阀排水，由此保证滤料能被冲洗洁净，而又不至于流失。因此翻板阀滤池几乎不会出现滤料流失现象。

3.4 气水反冲系统结构简单施工进度快

翻板滤池的反冲洗系统综合了普通快滤池与V型滤池的设计特点，中间配水配气渠顶板采用预制混凝土板，竖向配水、配气管的预埋件在预制板中，预制顶板安装在中间水渠的顶部。滤池底板浇筑时应预留30mm～50mm高二次找平层。对滤池池底进行二次找平，找平后单格滤池池底平整度误差≤±5mm，整池平整度误差≤±10mm。这样可降低施工难度、缩短施工周期，较明显地减少施工费用。

4 硕项湖自来水厂翻板滤池工艺计算

水厂总规模20万m3/d;一期设计水量：Q=100000m3/d，自用水系数：5%;滤速：7.89m/h;强制滤速：10.53m/h;單座过滤面积：F=572m2;单座池数：8格;单格平面尺寸：11m×6.5m=71.5m2。

滤池采用气水反冲洗的反冲洗方式，其中：第一阶段：单独气冲，冲洗历时4min，气洗强度17L/（m2·s）;第二阶段：气水同时反冲洗，历时4.5min，气洗强度17L/（m2·s），水冲洗强度4L/（m2·s）;第三阶段：单独水冲，冲洗历时1min，冲洗强度16L/（m2·s），冲洗2次;冲洗周期T=40～70h（可调节）。水反冲洗采用水泵直接冲洗，气冲洗气源来自离心鼓风机。

滤池高度的确定：翻板滤池总高度6.50m，其中：超高1.95m;清水层1.6m;滤料层1.5m;承托层0.45m;气水室高度1.0m。

滤料采用双层滤料：其中无烟煤厚0.7m，粒径0.8mm～1.8mm;石英砂厚0.8m，粒径0.7mm～1.2mm，共厚1.5m。承托层采用砾石3层级配，粒径自上而下分别为2～4mm、4～8mm、8～16mm，每层厚0.15m，共0.45m。

滤池反冲洗配水配气系统由底板上部横向排水管和下部的纵向布水布气管组成。

翻板滤池的进水渠部位，安装了气动阀板阀;同时反冲洗进出水管位置、滤池出水管位置，都设置了气动蝶阀，整个反冲洗水排水过程，利用气动翻板阀进行控制。除此之外，滤池内部布置了液位仪以及水头损失仪。采用PLC控制技术，控制滤池的运行。整个过滤期间，依据滤池内部的水位变化，能够自动调节滤池出水管部位的气动蝶阀，控制其开启度。如果过滤时间或者水头损失已经达到设定的数值，那么进入自动反冲洗状态。按照设计方案，反冲洗排水直接排放到回流调节池。考虑到后期的检修作业，选择滤池二层顶部位置，布置电动葫芦起吊滤池阀门。

5 硕项湖自来水厂翻板滤池运行工况

（1）过滤过程：硕项湖自来水厂采用组合滤池，来水自2根总进水管先进入活性炭滤池，然后活性炭滤池来水通过进水阀门然后经配水堰进入每格翻板滤池，继续向下穿过滤料层和集水系统进入清水出水管和总清水渠，最后由总出水管送至反冲洗泵房集水池。

（2）每组滤池在恒定液位下连续工作，通过滤池中液位计的信号与设定值的比较，滤池出水调节阀可自动调整其开启程度，使滤池整个系统水头损失恒定，从而保持滤池中的水位恒定，滤速恒定。

（3）反冲洗过程：停止进水后，降低水位至滤料层上10cm位置时，关闭出水阀，气冲4min;再进行气水联合冲洗，历时4.5min后关闭进气阀。同时开大反冲洗进水阀，进行单独水冲，水冲1min后开启翻板阀排水，排完反冲洗水后再单独大水量冲洗一次。

6 翻板滤池的应用前景

由于翻板滤池出水水质好，过滤周期长，土建施工周期短，施工精度低，国内已有越来越多的水厂开始采用此型滤池，如上海、江苏、新疆等地。国内也有越来越多的厂家开始生产翻板滤池的关键阀门翻板阀，其中有厦门飞华、冠龙等技术都已经比较成熟。

综上所述，相信在今后的发展中，翻板滤池一定会在水处理方面占据非常重要的一席地位。

参考文献：

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