摘要：過濾是凈水廠的主要水處理環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的選擇直接決定了水廠 的出水水質(zhì)和運(yùn)行成本，我國的濾池工藝由傳統(tǒng)的虹吸濾池、無閥濾池等單水沖濾池發(fā)展到目前的以V型濾池、翻板濾池等為代表的氣水反沖洗濾池已經(jīng)經(jīng)過了幾十年的發(fā)展時(shí)間，實(shí)踐證明 ，翻板濾池是一 種新興的比較先進(jìn)的氣水反沖洗濾池工藝 ，它允許濾料的靈活組合 ，在出水水質(zhì)、反沖水耗 、運(yùn)行成本等方面都具有傳統(tǒng)濾池所無法比擬的優(yōu)勢(shì)。本文根據(jù) 昆明市第七自來水廠翻板濾池的實(shí)際運(yùn)行情況，闡述了翻板濾池的工作原理 、主要特點(diǎn)，分析了它在實(shí)際運(yùn)行過程中的操作要領(lǐng)、需要注意的問題及其優(yōu)缺點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：濾池
翻板閥 雙層濾料
布水布 氣面包管
1、濾池在水廠工藝的作用及濾池類型簡介
過濾，在水處理技術(shù)中一般是指以石英砂等粒狀 材料組成的濾料層截留水中的懸浮雜質(zhì)，從而使水獲 得澄清的工藝過程 。過濾過程主要包含阻力截 留篩 濾、重力沉降、接觸絮凝。其中主要的過程是在濾 料表面發(fā)生的阻力截留過程 ，通過這一過程截留了水 體中絕大部分的懸浮顆粒，通常稱為表面過濾。對(duì)于 細(xì)微懸浮物，以發(fā)生在濾料深層的重力沉降和接觸絮 凝為主 ，稱為深層過濾。關(guān)于過濾工藝的發(fā)展和改善主要圍繞的是濾料 (包含承托層)層的選擇 ，
配水系統(tǒng)的改進(jìn)來進(jìn)行的 。 濾池能有效的去除水中細(xì)小懸浮物及依附于懸浮物上的病毒 、細(xì)菌，經(jīng)過過濾后水渾濁度一般可以降至 ≤1NTU。因此濾池在處理飲用水工藝中是較為重要的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國內(nèi)常用的濾池類型有無閥濾池 、虹吸濾池 、V型濾池 、翻板濾池等 。
2、翻板濾池的工作原理及特點(diǎn)
翻板濾池又叫蘇爾壽濾池 ，是瑞士蘇爾壽 (SUlzer)公司下屬工程部
(現(xiàn)瑞士 VATECHWABAGWinterthur)的研究成果 。所謂 “翻板”是因?yàn)樵撔蜑V池反沖洗排水舌閥 (板)在工作過程中是在0一90度。范圍內(nèi)來回翻轉(zhuǎn)而得名。我國昆明第七 自來水廠是繼香港大浦水廠之后第二家使 用該型濾池的水廠，目前上海昆山自來水公司在建水廠的濾池也選擇 了此型濾池，正在建設(shè)過程中。
面包管
2．1翻板濾池的工作原理
翻板濾池的工作原理與其他類型氣水反沖濾池相似：原水通過進(jìn)水渠經(jīng)溢流堰均勻流入濾池 ，水以重力滲透穿過濾料層 ，并以恒水頭過濾后匯入集水室 ， 見圖l；濾池反沖洗時(shí) ，先關(guān)進(jìn)水閥門 然后按氣沖、氣水沖、水沖3個(gè)階段開關(guān)相應(yīng)的閥門，見圖2。 一 般重復(fù)兩次后關(guān)閉排水閥，開進(jìn)水閥門，恢復(fù)到正常過濾工況 .
圖中：1．翻板閥氣缸 2．翻板 閥連桿 系統(tǒng) 3．翻 板閥閥板 4．翻板閥閥門框 5．濾水異型橫管 6．濾水 異型豎管 7．濾料 層 8．進(jìn)水渠道 9．反沖排水渠道 10．反沖氣管 11．濾后水出水管 12．反沖水管
2．2翻板濾池主要特點(diǎn)
2．2．1濾料、濾層可多樣化選擇。
根據(jù)濾池進(jìn)水水質(zhì)與對(duì)出水水質(zhì)要求的不同，可 選擇單層均質(zhì)濾料或雙層、多層濾料 。一般單層均質(zhì)濾料是采用石英砂 (或陶粒 ) ；雙層濾料為無煙煤與石英砂或陶粒與石英砂 (昆明第七 自來水廠采用陶粒石英砂)。當(dāng)濾池進(jìn)水水質(zhì)差，原水受到有機(jī)微污染 ，含TOC較高時(shí)，可用顆�；钚蕴恐脫Q無煙煤等濾料 。
2．2．2濾料反沖洗凈度高 、周期長與容污能力強(qiáng) 。根據(jù)水流剪切力與水的粘滯系數(shù)及速度梯度變化 成正比，即與水沖洗速度成正比。一般經(jīng)兩次反沖洗過程，濾料中截污物遺 留量少于0．1kg／ra。這樣一來使翻板濾池的運(yùn)行周期延長 ，反沖洗周期達(dá)30—60 小 時(shí) (相應(yīng)水頭損失為2．Orn水柱左 右 ) ，當(dāng)2m容污水頭時(shí)，濾料的截污能力達(dá)2．5kg／m 。
2．2．3翻版濾池有著獨(dú)特的配水配氣系統(tǒng) ，形成雙層氣墊層 ，證布水 、布?xì)饩鶆?(詳模型圖4所示 )。這是翻板濾池的亮點(diǎn)之一 。
所有氣水反沖洗濾池都要首先考慮反沖洗效率的大化，實(shí)現(xiàn)效率大化的根本途徑 ：一是要適度反沖洗，這點(diǎn)靠設(shè)定適當(dāng)?shù)姆礇_洗強(qiáng)度和延續(xù)時(shí)間來達(dá)到 ；二是整個(gè)濾池的均勻配水和配氣，翻版濾池配水配氣方式與其它形式的大相徑庭 ，其池底結(jié)構(gòu)如圖5上圖所示 。翻版濾池的配水配氣系統(tǒng)由三個(gè)部分組 成 ：
(一)池底的縱 向配水配氣渠 ，
(二)豎向配水配氣管 (連通管 )；

(三 )橫向配水配氣管 (面包管 )。

為了做到整個(gè)濾池的均勻配水配氣 ，濾池的配水配氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)成配水配氣室 ，即以池底的縱向配水配氣渠作為一次配水配氣室，以濾板以上的橫向配水配氣管 (面包管)作為二次配水配氣室 ，一、二次配水配氣室之間以豎向配水配氣管連通。 在豎向配水配氣連通管方面 ，設(shè)計(jì)者采取了氣、水各行其道的辦法 ，即每條面包管有一條豎 向配水連通管 ，又有一條豎向配氣連通管 ，如圖5下圖所示。二次配水配氣室由多個(gè)面包管組成 ，每個(gè)面包管的構(gòu)造如圖6所示 。
濾池在進(jìn)行正常過濾作業(yè)時(shí)，待濾水穿過濾料層經(jīng)過面包管頂部和側(cè)面小孔以及底部的大孔進(jìn)入面包管 ，然后通過豎向配水連通管流入池底縱向配水配氣渠 (此時(shí)充當(dāng)出水匯水渠)并流出池外。 在濾池在進(jìn)行反沖洗作業(yè)時(shí)，反沖洗水 自池底縱向配水配氣渠、豎向配水連通管進(jìn)入面包管然后通過面包管上各個(gè)孔洞散布到濾池的各個(gè)角落 ；濾池在進(jìn)行空氣反洗作業(yè)時(shí) ，壓縮空氣先進(jìn)入池底縱向配水
配氣渠在水渠上部形成氣墊層 (下氣墊層)，當(dāng)氣墊層形成到一定厚度時(shí) ，空氣從豎向配氣連通管進(jìn)入面包管 ，并在面包管上部形成另一個(gè)氣墊層 (上氣墊層)，當(dāng)面包管上部氣墊層形成到一定厚度時(shí) 壓縮空氣就會(huì)從面包管兩側(cè)的小孔里大量釋放到濾料層中，行成氣體反沖洗。 由于翻版濾池的配氣系統(tǒng)有上下兩個(gè)氣墊層，這對(duì)緩解氣流對(duì)配水室的脈動(dòng)作用造成的液面不平和氣量不均，提高布水布?xì)獾木鶆蛐杂泻艽蠛锰?，從而大大提高反沖洗效率 。
2．2．4翻板濾池節(jié)能效果顯著 。
目前 ， 國內(nèi)使用的虹吸濾池 、普通快濾池及V型濾池在反沖洗的水沖洗和漂洗階段，反沖洗水均通過排水槽溢流堰排走 ，且為防止濾料的流失反沖強(qiáng)度也限制的較低 ，這樣 既不可能把濾池沖洗的很干凈又浪費(fèi)了大量的水、電資源。由于采用了先進(jìn)的反沖洗 工藝和技術(shù)先進(jìn)的翻板閥，翻板濾池在氣沖、氣水混合沖、水沖3個(gè)階段中翻板閥始終是關(guān)閉的 ，我們可以提高反沖強(qiáng)度，加大濾料的碰撞和反沖水的清洗強(qiáng)度 ，這樣既提高了濾池的反沖效率又避免了濾料的流 失同時(shí)又使反沖水得到了重復(fù)利用減少了反沖水的用量 。由于翻板排水閥是在反沖洗結(jié)束20秒后才逐步開啟 ，而且排水時(shí)段中翻板閥只開啟45。，所以，積聚在濾池內(nèi)的反沖水和懸浮物僅上部的可以排出， 而池內(nèi)的濾料 由于比重大沉降速度快不會(huì)流失。 翻板濾池的水沖強(qiáng)度為 15—16L／m ．s，濾料膨脹 率可 達(dá) 15％一25％，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算和實(shí)測(cè)資料翻板濾池的反沖洗耗水量為3—4．5m ／m ，例如昆明第七自來水廠每個(gè) 120m 的濾池兩次反沖用水量不超過500m ，而V型濾池的反沖洗耗水量 為6—8m／m2，翻板濾池與V型濾池相比 ，反沖洗耗水可節(jié)約近50％，所以 ，翻板濾池是一種節(jié)能型濾池。
2．2．5翻板濾池出水水質(zhì)比一般低水頭反沖濾池出水水質(zhì)好 。
這主要由于反沖洗強(qiáng)度較高，濾料中截污物遺留量少、濾料凈度好 ，使初濾水水質(zhì)得到保證。根據(jù)昆明第七自來水廠的翻板濾池驗(yàn)證 ：同樣進(jìn)水水質(zhì)條件下，翻板濾池出水水質(zhì)顯著提高 ，當(dāng)進(jìn)入濾池的濁度<5NTU時(shí)，翻板雙層濾料濾池的出水水質(zhì)<3NTU (95％)，<0．5NTU (100％)。
2．2．6氣水反沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 ，維護(hù)工作與運(yùn)行費(fèi)用低 。

翻板濾池的反沖洗系統(tǒng)具有綜合普通快濾池V型濾池的設(shè)計(jì)特點(diǎn) ，但對(duì)濾池底板施工要求的平整度不很嚴(yán)格 ，即使每格濾池中間安裝布?xì)獠妓�管部分的池�?，對(duì)水平誤差要求 ≤10mm。這樣可降低施工難 度、縮短施工周期 ，較明顯地減少施工費(fèi)用。此外 ， 翻板濾池底板的土建結(jié)構(gòu) 比有濾頭底板的土建簡單得多，對(duì)于大的單格面積濾池具有很大的優(yōu)越性，采用濾頭底板的濾池存在濾頭堵塞的現(xiàn)象 ，而翻板濾池則沒有堵塞 d,4L的問題 。該型濾池的布?xì)獠妓�立管一般采用不銹鋼管 ，配水配氣橫管采用PE塑料制作。配水 、氣橫管的水平度施工中容易調(diào)整 ，使濾池的整個(gè)濾料層能均勻地達(dá)到反沖洗 ，去污效果好 ，避免了局部濾料結(jié)污結(jié)塊現(xiàn)象 ，濾池的使用壽命較長 ，減少維護(hù)工作與運(yùn)行費(fèi)用 。

3、翻板濾池與其它濾池優(yōu)缺點(diǎn)的比較與其他濾池比翻板濾池具有以下優(yōu)缺點(diǎn)
3．1優(yōu) 點(diǎn)
3．1．1采 用雙層濾料 ，濾料含污能力強(qiáng) 。
3．1．2采用氣水反沖洗 ，由于反沖洗時(shí)關(guān)閉排泥
水閥，高速反洗，反沖洗效果好 ，耗水量少 (按反沖
洗周期24tJ~時(shí)計(jì)，反沖洗水量僅 占產(chǎn)水量3％)
3．1．3t建結(jié)構(gòu)簡單 ，投資較省，施工方便。
3．1．4f
t．沖洗時(shí)不易出現(xiàn)濾料流失現(xiàn)象。
3．1．5運(yùn)行 自動(dòng)化程度高 ，便于管理。
3．2缺點(diǎn)
3．2．1設(shè)備較多，一次投資較大。
3．2．2運(yùn)行電耗較高。
4 翻板濾池在實(shí)際應(yīng)用中的體會(huì)以昆明第七 自來水廠 (以下簡稱七水廠 )運(yùn)行情況為例 ，分析翻板濾池運(yùn)行中應(yīng)注意事項(xiàng)及存在問
題 。
4．1翻板濾池運(yùn)行中應(yīng)注意事項(xiàng)
4．1．1濾池的PLC自控是濾池運(yùn)行的關(guān)鍵 ，濾池是在PLC自動(dòng)化模式下按照預(yù)設(shè)的參數(shù)工作。PLC程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況 ，確定反沖洗排污時(shí)間及其他參數(shù)。反沖過程 中要注意高速反沖洗強(qiáng)度和時(shí)間，以免造成沖洗不夠或是濾料流失。
4．1．2濾料品種 、級(jí)配 、強(qiáng)度的選型是決定濾池出水水質(zhì)質(zhì)量的關(guān)鍵。在選擇濾料時(shí)應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)情況、出水水質(zhì)要求確定濾料選型 ，如采用陶粒時(shí)須注意強(qiáng)度等級(jí) 。
4．1．3運(yùn)行時(shí)應(yīng)每天檢查各濾池水位 ，并與PLC系統(tǒng)上顯示水位做比較 ；每天檢測(cè)濾池過濾水的濁度，如果過濾水的濁度超過0．5NTU，則應(yīng)分別檢查每格濾池的濁度 ，針對(duì)產(chǎn)生高濁度水的濾池分析因 。
4．1．4每三個(gè)月檢查一次濾池中濾料的高度，并與原濾料填料的高度相比較 ，如果濾料的損失高度不超過250ram，就沒必要填加新料 ，如果濾料的損失高度超過了250mm,~lJ要填加新料。

4．1．5翻板濾池前進(jìn)水堰位排水翻板閥上方 ，距濾料較高 (七水廠進(jìn)水堰口距濾料的高差為1．7m)沖洗完成時(shí)進(jìn)水落差較大 ，形成跌水沖擊翻板閥下方濾料 ，因此在反沖過程完成后應(yīng)采用反沖洗 水使濾池的水位提升到一定高度后再開啟進(jìn)水閥，以 緩沖進(jìn)水對(duì)濾層的沖擊。

4．2翻板濾池運(yùn)行中存在問題
4．2．1濾料流失比預(yù)期的多 ，七水廠從2005年斷續(xù)試運(yùn)行到現(xiàn)在總共運(yùn)行時(shí)間為三年多，平均每格濾池跑料 150—200mm。其主要原因：一是陶粒強(qiáng)度等級(jí)不夠造成反沖時(shí)陶粒顆粒磨損較大；其二是反沖洗程序設(shè)定在反沖洗排水過程中對(duì)翻板舌板 (閥)的開啟度沒有設(shè)置開45。這一停頓過程，造成濾料流失。
4．2．2七水廠在運(yùn)行過程 中從濾池沖洗情況來看濾池的布?xì)獠妓�還是 比較均勻，但 16格濾池均出現(xiàn)了濾料混層現(xiàn)象 ，下層石英砂已經(jīng)和上層的陶�；祀s。為分析原 因，對(duì)石英砂、陶粒進(jìn)行 自由沉淀試驗(yàn) ，發(fā)現(xiàn)兩種填料的 自由沉降速率相差不大 ，分別為0．14m／s、0．16m／s。這可能是導(dǎo)致濾料混層的因素之一 ，其他原因如濾料的級(jí)配、強(qiáng)度以及反沖洗強(qiáng)度、時(shí)間等正在通過進(jìn)一步試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

4．2．3t水廠濾池的設(shè)計(jì)是進(jìn)水、排水在濾池的同側(cè) ，反沖洗結(jié)束后 ，濾池內(nèi)仍漂浮有沖洗后的泡沫。建議今后設(shè)計(jì)在廠平面布置允許的情況下翻板濾池的進(jìn)、排水分開設(shè)置，并在反沖洗程序中增設(shè)一道表沖，提高反沖洗效率。

4．2．4濾池出水閥的開度隨著濾速的快慢、水位的高低動(dòng)作是保持恒水位過濾的關(guān)鍵。七水廠在運(yùn)行過程中出現(xiàn) 了出水閥頻繁動(dòng)作的現(xiàn)象，主要是PLC程序沒有對(duì)水位信號(hào)進(jìn)行濾波處理 (濾池120m2／格，面積較大有水波影響)同時(shí)也沒有對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行有效的處理造成。因此在PLC程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)著眼于細(xì)部考慮 。
4．2．5濾池進(jìn)水閥只采用氣動(dòng)控制未設(shè)置應(yīng)急手動(dòng)啟閉裝置，這種控制在節(jié)能上有一定的優(yōu)勢(shì) ，但必須要求有一套可靠的氣源系統(tǒng)支持。七水廠曾幾次出現(xiàn)過其氣源 系統(tǒng)的空壓機(jī)故障造成濾池進(jìn)水閥全部關(guān)閉 ，原水進(jìn)水閥一時(shí)關(guān)閉不及 ，沉淀池水大面積溢流 ，若處理不及時(shí)易造成事故。因此濾池進(jìn)水閥在采用氣動(dòng)控制時(shí)應(yīng)考慮設(shè)置應(yīng)急手動(dòng)啟閉裝置。
5、飲用水處理工藝技術(shù)的展望
人類對(duì)飲用水的健康安全要求越來越高 ，在強(qiáng)化常規(guī)水處理工藝的基礎(chǔ)上逐步采用深度處理工藝，如臭氧處理、活性炭過濾等 ，以保證飲用水的高質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)