均质滤料、气水反冲滤池的设计及施工

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简介： 结合温州状元水厂扩建工程和福州马尾经济技术开发区水厂一期续建工程实例,对均质滤料、气水反冲滤池在工程设计和施工中的问题进行了探讨,包括V 型槽开孔的高度、阀门执行机构的设置、鼓风机的选型、气反冲的风压、滤板及滤板之间接缝处发生漏气时的处理措施等。
关键字：均质滤料 气水反冲滤池 表面冲洗 气密性试验

　1 工程概况

　　温州状元水厂扩建工程是温州市为解决龙湾经济技术开发区内的原状元水厂供水量不足与源水水质差的问题而建设的项目,其工程总规模为6 ×104 m3/ d , 采用静态混合器→折板絮凝平流沉淀→均质较高的要求,同时需采用鼓风机及自动启闭的阀门滤料气水反冲滤池的常规处理工艺(见图1) 。

　　图1 　状元水厂扩建工程工艺流程图

　　状元水厂的滤池主要设计参数见表1 。

　　福州马尾经济技术开发区水厂一期续建工程的工程规模为7. 5 ×104 m 3/ d , 其工艺流程与状元水厂相同。

　　2 问题探讨

　　均质滤料气水反冲滤池的主要特征是:采用均质滤料、V 型槽配水、长柄滤头进行等水头恒速过滤,并采取气水反冲洗形式。它对V 型槽及滤板有较高的要求,同时需采用鼓风机及自动启闭的阀门等设备。

　　2.1 V型槽孔口标高的确定

　　滤池气水冲洗设计规程(CECS50 :1993) 中规定:表面扫洗水配水孔低于排水槽顶面的垂直距离一般可为150 mm 。马尾水厂续建工程的滤池就据此设计,但在扫洗时发现孔口淹没水深较大,造成扫洗力度不足而使冲洗过程产生的浑浊液及泡沫粘附在池壁上,外观很不整洁。为此在状元水厂设计中, 将配水孔标高抬高至排水槽顶以上80 mm (如图2 所示) 。实际运行表明,反冲过程中产生的浑浊液和泡沫被扫洗干净,效果理想。泡沫被扫洗干净,效果理想。

　　单格滤池设有6 个阀门,进水、排水采用闸门, 清水出水采用恒水位自动调节蝶阀,气反冲、水反冲及排气阀均采用蝶阀。阀门的自动执行机构有气动和电动两种,以往设计一般采用气动控制,因其具有启动快、价格便宜的优点,但它同时也存在设备多(需配有空压机、储气罐、过滤器等) 、配气管路多及维修复杂等缺点。电动阀门则控制简单、辅助设备少,但价格略高。

　　福州马尾水厂单格滤池的个阀门改用进口电动6 头,该部分总费用比气动控制略高,投产后运行稳定可靠。状元水厂的滤池设计则全部采用国产电动头及阀门,进水及排水闸门的材质为球墨铸铁,费用比进口设备节省了近2/ 3 , 运行两年多来性能稳定、效果良好。

　　2.3 鼓风机选型

　　滤池的气反冲一般采用鼓风机直接供气。以往均选用罗茨风机,其优点是在运行中发生压力变化时流量变化较小、适应性较强且价格便宜;缺点是噪音大、体积大,可设隔音罩降噪,但会由此造成散热困难。为此,状元水厂的滤池采用离心风机直接供气,其噪音小、性能稳定、振动小、效率较高。实际运行表明效果良好,噪音比罗茨风机降低了5～8 dB, 改善了工人的操作环境。

　　2.4 气反冲风压的确定

　　在以往的工程设计中,风机的风压一般取49 kPa , 但实际测定风压为29. 4～34. 3 kPa 。经计算, 配气系统出口至空气释放处的水深为1. 5～2m 、长柄滤头内气水同时反冲时的压力损失约为1. 96 kPa 、流经滤料层的损失约为9.8 kPa 、管路损失和富余水头为2.94 kPa, 共计约29. 4～34.3 kPa, 这与实测值基本相符。由于降低了风压,风机用电功率减小了约30 % , 不仅节约了工程投资,而且降低了气反冲的能耗。

　　2.5 对滤板及滤板接缝处漏气的处理

　　由于均质滤料气水反冲滤池对施工质量的要求较高,在气密性试验时经常会有漏气现象发生。工程中滤板采用预制钢筋混凝土板,厚为100 mm 。每块滤板采用4 只M14 的弯脚螺栓固定在滤梁上,滤板之间的嵌缝采用30 mm 厚的密封胶密封,上、下再用1∶2 防水砂浆封填。

　　安装长柄滤头的滤头固定板的接缝密封措施必须严密、可靠,不得漏气、漏水。设计要求在滤板安装完成后要进行气密性试验,试验压力不低于滤板下部至排水槽顶的几何高差(即19. 6 kPa) ,经测试滤板不漏气且布气均匀后方可敷设滤料。马尾水厂在进行滤池气密性试验时发现有漏气现象,漏气点分布于滤板及嵌缝两处。

　　滤板漏气与在高温季节施工有关,滤板在白天浇捣后如振捣不密实且养护不好则水分蒸发很快,以致造成混凝土收缩而形成漏气孔。

　　接缝处漏气与气温变化有关,尤其是在南方地区,因接缝材料在昼夜不同的气温条件下膨胀度不同而形成微孔,导致漏气。

　　发现漏气后通常可采用涂刷补救的措施,即涂刷一种特种涂料以堵住漏气孔,要求涂料使用寿命长、无毒无害、适用于饮用水水质。特种聚氨酯合成涂料就较适合,其特点是涂刷后能吸收空气中的水分并通过渗透和膨胀(即钻入混凝土的毛细孔后膨胀) 作用达到堵漏的目的,且该涂料具有较好的耐腐蚀性(耐酸、碱) ,涂刷后泡在水中的使用寿命可达30 年之久。

　　对滤板漏气的处理可采用特种聚氨酯合成涂料涂刷两遍。

　　对滤板之间接缝处漏气的处理需剔除已填入的接缝材料,然后在背水面涂刷特种聚氨酯合成涂料两遍,并在夜间气温低时施工,同时做好养护工作。

　　马尾水厂滤池按上述办法处理后,顺利通过气密性试验。自1999 年投产以来运行正常,出水浊度< 0. 5 NTU ,达到了设计要求,产生了良好的社会和经济效益。