旧水厂V型滤池运行滤料流失原因分析及解决措施

张清忠 付真真

(1.同沁(福建)环境科技有限公司，福建 福州 350003;2.福建省环境保护设计院有限公司，福建 福州 350001)

福州市某自来水厂V型滤池设计规模10×104m3/d，由上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司设计。V型滤池采用均质级配石英砂滤料，有效粒径D10=0.90mm，不均匀系数1.40，滤料厚度1.20m。支撑层石英砂D=2.0mm，支撑层厚度0.05m，采用QS型长柄滤头，不可调节型，滤头总长度345mm。V型滤池分6格双排布置，单格尺寸7.2×12.0m。该工程2012年设计完成，2014年建设完毕并投入使用。

目前，V型滤池运行时滤后水浑浊度水质指标与去年同期相比升高较大，滤池反冲洗时滤后水浑浊度超出水厂内控指标(水厂内控标准:浊度<0.5NTU)。现场检查发现每格石英砂滤料滤层厚度变薄，每格滤料滤层减少高度200mm至400mm不等。对V型滤池运行现场调查发现，滤池的滤板底部及H型排水槽口出现滤料堆积现象。V型滤池的滤板底部滤料堆积见图1,H型排水槽口出现滤料堆积现象(见图2)。

图1 旧V型滤池滤板底部滤料堆积

图2 旧V型滤池H型排水槽口

本文通过对该旧水厂V型滤池运行系统进行深入分析，结合参与滤池维护的实际工作，总结旧水厂V型滤池运行中出现不同程度的滤料减少问题及其解决措施，可供同行参考、借鉴。

1 旧水厂V型滤池运行滤料减少的原因

1.1 旧水厂V型滤池设计原因

早期设计的V型滤池技术参数主要参考法国得利满公司在国内的工程设计参数。滤池反冲洗系统设计上的缺陷，会导致滤池反冲洗不均匀[1]，如配水配气渠道流速过大、配水孔配气孔流速过小导致的一次配水配气不均匀[2]；设计的冲洗排水槽顶高出滤料层表面高度的要求不满足，如排水槽顶至滤料层表面高度小于设计要求高度500mm[3]，导致冲洗滤层膨胀，随水流出滤池；设计设备选型缺陷，如选型的反冲洗设备风压、水压过高，配置的气量、冲洗水量过大未设置相应的放空支管导致冲洗过程中排水带出滤料。

1.2 旧水厂V型滤池施工原因

主要从V型滤池的建设出发。建设V型滤池施工队伍的技术水平决定V型滤池本体及附属设施的施工质量，影响V型滤池运行的滤料使用情况。旧V型滤池运行中滤料减少的原因主要包含滤板与滤板的安装接缝、滤板与滤池池壁之间缝隙填充物的安装，此部分未处理好会导致滤池运行时滤料大量流失；H型排水槽高度未按照设计施工，排水槽高度不足，导致滤池冲洗时，滤池滤料膨胀随冲洗水排出。H型排水槽口施工不平整，导致滤池冲洗时排水槽低的一侧滤速大，容易造成紊流区域滤料流出。

旧水厂V型滤池滤板原来建设安装的滤头破损，造成运行时滤料流失。此部分因素造成的滤料减少主要表现为滤料向滤水方向流失，实际上旧V型滤池运行中，V型滤池滤料层表层明显区域为下凹现“漏斗”状(如图3)，旧V型滤池运行中出现滤板下方堆积滤料，堆积的滤料为山丘形状，对于小漏点无此明显状态。

图3 V型滤池滤料层表层状态

1.3 旧水厂V型滤池运行原因

旧水厂V型滤池运行工况原因分析，主要考虑旧水厂V型滤池的人为设定参数情况，人工手动操作控制不当，以及旧水厂运行使部分设备产生一定的性能变化，最终导致滤池滤料减少。

旧水厂V型滤池设定的PLC程序中气冲洗时间过长[2]，会加速滤池滤料颗粒间的磨损，使滤池滤料在运行中随过滤水和反冲洗水流失。

旧水厂V型滤池人工操作不当也会引起滤料的流失，如冲洗时间过长、气冲洗阶段未开启放空阀等。

旧水厂V型滤池运行中部分滤头的破损、滤板与滤板及滤板与滤池池壁之间的缝隙填充物胶泥的附着力降低而脱离，使得滤料流失。同时，在滤池使用中，由于滤头的微生物堵塞、松动，导致反冲洗不均匀，也会使滤料流失。

2 旧水厂V型滤池运行滤料减少问题的解决措施

解决旧V型滤池运行滤料减少问题，最重要的是分析V型滤池运行滤料减少原因，再针对具体的原因采取相应的解决措施。

通过观察V型滤池的使用现状外观，设备的运行维护情况，日常运行工况来判断滤池的滤料减少原因。例如V型滤池使用中，冲洗排水槽排水不均匀，则排水槽高低不平造成；滤池表面有凹现“漏斗”状，凹凸明显不平情况，则滤头或滤板出现裂缝或断裂；滤池滤料流失高度的一致，滤层顶距排水槽高度基本相同，则滤池滤料流失反冲洗强度过大造成等，通过上述简易的方法判断相应的情况。

2.1 针对设计原因引起滤料减少的解决措施

因设计导致反冲洗系统的反冲洗强度过大，造成滤料减少，可以通过降低气水冲洗阶段的气冲洗强度或水冲洗强度措施来处理。比如在气管、水管的总管道上做一路分流、分压支管来降低反冲洗强度。在投资允许情况下，也可以适当更换调整设备，使反冲洗满足使用要求。

设计的冲洗排水槽顶高出滤料层表面高度的要求不满足，此为排水槽顶的高度不足，需要增加排水槽顶部的高度。这可以通过加装与原来相同的瓷砖来增加高度，此法需要明确具体的加装高度，灵活性较差；也可以通过安装可调节的水平三角偃板，增加排水偃高度，此法灵活性强，可以根据现场的需要实时调整，适应性强。现阶段按照《室外给水设计标准》(GB 50013-2018)进行设计，不会产生相应的问题。

2.2 针对施工原因引起滤料减少的解决措施

旧水厂V型滤池施工方面的原因，主要来自V型滤池施工队伍的技术水平以及施工现场的管理，导致建设施工中产生质量问题。滤板间的安装接缝、滤板与滤池池壁之间的缝隙填充物的安装质量问题，需要滤池分格停水清理滤板上方的滤料层，对滤池滤板的整改，重新填充固定胶泥，调整滤板的水平度等。对于施工原因造成破损、未拧紧的滤头，须更换滤头及拧紧处理。H型排水槽高度未按照设计施工，导致排水槽高度不足的，也可以通过加装与原来相同的瓷砖来增加高度，或者安装可调节的水平三角偃板增加排水偃高度。

2.3 针对运行原因引起滤料减少的解决措施

对于旧水厂V型滤池的人为因素引起的运行程序问题，需要结合现场情况更改相应程序；对于气冲洗历时过长的，要结合现场按照规范调整冲洗时间，同时观察冲洗后滤层的洁净程度进行调整，以达到标准要求。滤池滤头的微生物及污泥堵塞导致反冲洗不均匀而使滤料流失的，建议定期用含氯量30mg/L以上的消毒剂，在滤池中浸泡24小时。同时，加强后期V型滤池的运行管理，定期培训操作人员，提升其技术水平，及时发现V型滤池的运行问题。

3 结论

旧水厂V型滤池运行中出现不同程度的滤料减少问题，需要通过现场观察滤池的运行情况来判断，其中既有设计和施工方面的原因，也有现场运行的原因。这需要通过具体情况采取相应的解决措施。总体来说，滤池滤板和滤头的问题，以及反冲洗相关因素是滤料减少的主要原因，在V型滤池运行中需要格外注意。