方承佳?
（佛山市供水總公司，廣東 佛山 528000）

　　摘要：為提高供水水質(zhì)，對原建的大阻力普通快濾池采用均質(zhì)濾料和氣水反沖洗技術(shù)進(jìn)行了挖潛改造，取得了明顯的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。
　　關(guān)鍵詞：技術(shù)改造；普通濾池；均質(zhì)濾料；氣水反沖洗
　　中圖分類號(hào)：tu991.24
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：c
　　文章編號(hào)：1000-4602(2000)06-0045-03

　　1 概況

　　佛山市供水總公司下屬的石灣水廠始建于1963年，當(dāng)時(shí)供水規(guī)模只有4 000 m³/d，隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展，水廠前后經(jīng)過幾次改擴(kuò)建和挖潛改造，目前已具備50×10⁴m³/d的供水能力。水廠由三個(gè)生產(chǎn)完全獨(dú)立的車間組成，由于建立的年代不同，三個(gè)車間凈水構(gòu)筑物所采用的型式也不盡相同。單就濾池來說，一車間采用的是單閥濾池和中阻力快濾池，二、三車間采用的是大阻力普通快濾池。它們沖洗的方式都是采用單一的水沖洗形式，所要求的反沖洗強(qiáng)度大，因此耗水量多。
　　從濾池的工藝過程來看，首先沖洗效果的好壞會(huì)直接影響到濾池的工作周期，另外，如果濾料的粒徑比較均勻，孔隙率較大，濾料層截污能力就增強(qiáng)，濾池的工作周期也會(huì)相應(yīng)增長。
　　因此濾池改進(jìn)的重點(diǎn)應(yīng)該從增加濾池的含污能力、改進(jìn)濾料的級配組成、提高濾速和反沖洗效果、延長運(yùn)行周期等入手。然而舊池的改造不同于建新池，必須盡可能利用原池的結(jié)構(gòu)，即要投資省，又要使效果最佳，從而達(dá)到提高供水水質(zhì)、節(jié)能降耗等目的。

　　2 二車間濾池的對比性改造試驗(yàn)

　　二車間有兩座共16格濾池，單池尺寸為5m×5m，配水系統(tǒng)為豐字形多叉穿孔管系統(tǒng)。承托層由下而上是由粒徑為36～16mm、16～8mm、8～4mm、4～2mm的卵石組成，厚45cm。中間是粒徑為1～2mm粗砂層，厚5cm，也起承托作用。上面是粒徑為0.5～1.0 mm的石英砂濾料層，厚80cm。1995年借二車間濾池更換濾砂的機(jī)會(huì)，開始了濾池的改造試驗(yàn)，將其中兩格濾池增設(shè)了配氣系統(tǒng)。為了與原配水系統(tǒng)相配合，增設(shè)的配氣系統(tǒng)也采用豐字多叉穿孔管形式，其干管采用Φ219 mm的無縫鋼管，支管為Φ40 mm的玻璃鋼管。支管上鉆有與水平面成45°夾角、向下的兩排孔，孔徑為Φ2.5 mm，孔距150 mm，兩排孔交錯(cuò)排列。這兩格濾池的配水系統(tǒng)、承托層均維持原狀，而濾料層配置其中一格維持原狀，另一格則換成厚80 cm、粒徑為0.95～1.35 mm的均質(zhì)石英砂。
　　濾池反沖洗時(shí)，仍用原高位水池水沖洗，水洗強(qiáng)度14 L/(m²·s)，氣洗強(qiáng)度為15 L/(m²·s)。反沖洗順序是先氣洗2 min，然后再氣水同時(shí)沖洗3 min，最后水洗3 min。這套配氣系統(tǒng)剛開始使用時(shí)效果特別好，特別是第一次沖洗就把粒徑為0.5～1.0 mm濾料層中長期積累的泥球沖上表面足有3 cm厚一層(由于風(fēng)機(jī)房建造等原因，配氣系統(tǒng)安裝了半年多才投入使用，原單一水洗又洗得不徹底，積攢了很多泥球)，遂將該層鏟去補(bǔ)上了新砂。這兩格濾池的工作周期均比其他沒裝氣洗裝置的濾格至少長4～8 h，特別是均質(zhì)濾料這格池的工作周期就更長一些。出水水質(zhì)比其他沒有氣沖裝置的濾池要好，濾后水濁度比其他濾池低0.2～0.5 NTU。二車間這一試驗(yàn)充分顯示了氣水反沖洗和均質(zhì)濾料的優(yōu)越性。但是，這兩個(gè)池運(yùn)行一段時(shí)間后，空氣支管已受到不同程度的堵塞，使氣洗很不均勻，特別是非均質(zhì)濾料層的一格濾池，差不多有1/5的地方已堵塞，影響了氣洗效果。分析其原因，其一是只增加了氣洗裝置而其他沒有改動(dòng)，例如承托層沒有增厚，不能將氣管埋入承托層中，洗砂排水槽液面高度也沒變，水洗強(qiáng)度仍在14 L/(m?2·s)左右變化。單獨(dú)水洗時(shí)這個(gè)強(qiáng)度正好，能使濾砂膨脹，使污泥水進(jìn)入排污槽排走，但氣水同時(shí)沖洗，水的沖洗強(qiáng)度又顯得大了，氣和水沖洗速度配合不容易得到控制，造成了不同程度的亂層。其二是氣水同時(shí)反沖洗完后再進(jìn)行單獨(dú)水洗而突然停氣時(shí)，空氣支管內(nèi)容易產(chǎn)生負(fù)壓，細(xì)小砂子從氣孔進(jìn)入了支管，時(shí)間一長就發(fā)生了堵塞，布?xì)庖簿筒痪鶆蛄?，從而?huì)影響氣洗效果。
　　從一年多的生產(chǎn)試驗(yàn)中我們體會(huì)到：水沖洗是靠水的剪切力去除砂粒之間的截留物，壓縮空氣的加入增大了濾料表面的剪力，使得通常水沖洗時(shí)不易剝落的污物在氣泡急劇上升的剪力下得以剝落，從而提高了反沖洗效果；同時(shí)，由于壓縮空氣的加入，氣泡在顆粒濾料中爆破，使得濾料顆粒間的碰撞摩擦加劇，并加強(qiáng)了水沖洗時(shí)對濾料顆粒表面的剪切作用；另外氣泡在均粒濾料濾層中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生混合后，使濾料的顆粒不易粘結(jié)，氣泡速度的波動(dòng)和尾跡中水流的湍動(dòng)產(chǎn)生漩渦擴(kuò)散，促進(jìn)了濾層顆粒的循環(huán)混合，由此得到一個(gè)級配較均勻的混合濾層，其孔隙率將高于級配濾料的分級濾層，改善了過濾性能，因此提高了濾層截污能力；又由于氣泡在濾層中的運(yùn)動(dòng)，減少了水沖洗時(shí)濾料顆粒間相互接觸的阻力，水洗強(qiáng)度可大大降低，從而節(jié)省了沖洗的水耗。所以濾池采用均粒濾料及氣、水反沖洗，是目前國內(nèi)外過濾技術(shù)中效果最好的，但如果采用這種豐字型多叉穿孔管作為配水配氣系統(tǒng)，那么布?xì)?、布水就不夠均勻，沖洗時(shí)容易造成濾層亂層，沖洗效果也不如長柄濾頭配水配氣系統(tǒng)的沖洗效果好。

　　3 三車間濾池的實(shí)際改造

　　三車間的大阻力普通快濾池有兩座共20格濾池，單池尺寸為6.25 m×6.25 m。配水系統(tǒng)由一條DN800 mm的干管和44條DN100 mm的穿孔支管組成。承托層、濾料層的組成及沖洗方式均與二車間相同，池高3.55 m。1997年在總結(jié)二車間濾池改造試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開始了對三車間濾池進(jìn)行改造的工作。遵照盡可能少興土木、充分利用原池結(jié)構(gòu)、既節(jié)省投資且效果又佳的改造宗旨，對濾池原結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，得出的改造方法是：
　?、?對原池體不進(jìn)行太多的改動(dòng)，只將大阻力配水系統(tǒng)的穿孔支管拆除，保留干管，采用長柄濾頭配水配氣，增設(shè)濾板、濾梁(均做成預(yù)制件)。安裝時(shí)盡可能提高濾板高度，加大配氣的空間(濾板與池底之間高0.8 m)。當(dāng)濾池反沖洗時(shí)，布?xì)狻⒉妓寄艿玫捷^好的均壓性能，使反沖洗的均勻度能得到充分保障。
　?、?增加濾層厚度，并將濾層原來的級配濾料改為無需墊層、有效粒徑為0.9～1.35 mm的石英砂均質(zhì)濾料。這種濾料顆粒粗，孔隙大，強(qiáng)度高，使用壽命長。對均質(zhì)濾料層采用氣、水進(jìn)行幾乎無膨脹的反沖洗，使濾池的原有高度得到充分利用，可將濾層厚度由原來的0.8 m提高到1.1 m(將原有3條洗砂排水槽適當(dāng)提高，使槽面只高出砂面0.5 m，而原槽面高出原砂面1 m)。
　　③ 將每格濾池的濾后清水管斷開，增設(shè)出水堰，使濾后水經(jīng)過堰口跌水后再收集流入清水總管中，利用出水堰和清水閥共同來控制濾池的恒水位過濾。
　?、?在緊靠濾板下面的池壁上，對稱開兩個(gè)Φ219 mm的孔洞，使空氣經(jīng)孔洞進(jìn)入濾板下面的空間。用Φ219 mm的無縫鋼管作為氣沖管道，同時(shí)配置氣洗蝶閥，使壓縮空氣經(jīng)過氣洗蝶閥后分兩路從孔洞進(jìn)入濾板下面的空間，形成氣墊層，并通過濾頭均布于整格濾池平面上。
　　⑤ 管廊里原有的電動(dòng)清水和反沖水閥，由于環(huán)境潮濕不通風(fēng)，經(jīng)常出現(xiàn)故障動(dòng)作失靈，因此將它們更換為氣動(dòng)蝶閥。還將原電動(dòng)進(jìn)水閥換成氣動(dòng)橡皮閥。氣動(dòng)蝶閥采用法國產(chǎn)氣動(dòng)蝶閥(其中清水氣動(dòng)閥是帶角位控制儀的，用以控制閥門的開啟度)。增設(shè)一些必要的儀表(如采用德國E+H公司的水位控制儀等)，用PLC程序控制器來控制四個(gè)閥門的開啟，實(shí)現(xiàn)濾池的全自動(dòng)控制。
　?、?新建一幢風(fēng)機(jī)房，安裝2臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)和2臺(tái)空氣壓縮機(jī)(一用一備，均為國產(chǎn)設(shè)備)，裝一個(gè)貯氣罐，分別給濾池反沖洗和氣動(dòng)閥門提供壓縮空氣。
　　改造分兩期進(jìn)行，先改造一座10格濾池。改造能否成功的關(guān)鍵在濾板濾梁的制作及安裝上，濾板面在39.062 5 m²范圍內(nèi)，水平度誤差不能超過±2 mm，要使整池濾板面水平度高，關(guān)鍵又在濾梁的安裝上。另外，還需對濾板之間及濾板與池壁之間的縫隙進(jìn)行密封，保證不漏水、不漏氣。
　　三車間一期濾池的改造歷時(shí)八個(gè)月，一次性獲得成功，總投資310萬元。緊接著對三車間濾池進(jìn)行了改造和未改造的實(shí)際生產(chǎn)性對比試驗(yàn)(見表1)，經(jīng)改造濾池的運(yùn)行周期為72 h，未改造濾池的運(yùn)行周期為40 h，待濾水濁度在4～8 NTU之間，水量在5 500～9 000 m³/h之間。

　　從表1可以看出：①改造后濾池的濾后水濁度降低了一倍；②在符合細(xì)菌指標(biāo)的情況下，改造后濾池的運(yùn)行周期還有潛力可挖。
　　同時(shí)，還對改造與未改造濾池的工藝參數(shù)進(jìn)行了測定(見表2)。
　　測定條件：待濾水濁度為4NTU，水量為6600m³/h；經(jīng)改造濾池的反沖洗程序?yàn)橄葰庀? min，再氣水同時(shí)沖洗3 min，最后單獨(dú)水洗3min。

　　從表2可以看出：①改造后反沖周期增加近兩倍，且還有潛力；②反沖強(qiáng)度減小后，反沖水量節(jié)約60%左右。

電話：(0757)3367796?
收稿日期：1999-12-20