浅谈D型滤池在自来水厂的应用

浅谈D型滤池在自来水厂的应用
摘要：D型滤池是由清华大学和德安公司共同开发研制的一种重力式高速自适应滤池，它以国家863计划的专利产品——彗星式纤维滤料为技术核心，采用小阻力配水系统、高效的气水反冲洗技术、恒水位或变水位的过滤方式，广泛应用于市政自来水等工程，取得良好的经济效益和社会效益。

关键词：D型滤池;自来水;工程
Discussion on D type filter application in the water treatment plant
Liu Yuan
Xinjiang urban and rural planning design and Research Institute Company Limited 830002
Abstract: D type filter by the Tsinghua University and De companies jointly developed a gravity type high speed adaptive filter, with 863 of the country’s patent product -- comet fiber filter for the core technology, with small resistance water distribution system, efficiency of gas and water backwashing technique, constant water level or water filtration method, widely used in municipal water supply projects, and achieved good economic and social benefits.
Key words: type D filter; water; engineering
近年来，城市的供水工程取得了长足的发展，D型滤池在自来水厂越来越得到广泛的发展应用，D型滤池显示出了它独特的优越性和先进性。

我们先后帮62团金边镇、五家渠、富蕴城南工业园、哈密市等自来水公司设计了D型滤池。

在近几年来的D型滤池的设计过程中，我们取得了一定的实践经验，笔者在此对D型滤池在自来水厂的应用做一个探讨。

一、D型滤池的优点
D 型滤池具备传统快滤池的主要优点，且由于运用了DA863过滤技术，多方面性能优于传统快滤池，是一种实用、新型、高效的滤池。

它具有以下优点：
1、过滤精度高：经Multisizer 3 颗粒粒度分布和计数仪分析测试，对水中大于5μm的悬浮固体颗粒的去除率可达91％以上，最高去除率为97.7％，正常出水浊度在1 NTU以下。

2、截污容量大：经混凝处理的水，截污容量在10～35kg/m3的范围内。

3、过滤速度快：在工程应用中的设计过滤速度为18～23m/h，它可以减少水厂的占地面积，从而节约建设投资。

4、反洗耗水率低：反冲洗耗水量小于周期滤水量的1～2％。

5、运行费用低：絮凝剂投加量是常规砂滤技术的1/2～1/3，且周期产水量的提高使得吨水运行费用也随之减少。

6、使用寿命长：滤料本身耐腐蚀性能好，自然使用寿命在十年以上，维护费用低。

7、检修维护方便：使用多年后对滤池适量补充滤料，不存在纤维束滤池滤料必须整体割除更换的弊病。

8、抗负荷能力强：能经受短时间内高浊度水（如雨季水源）的冲击，而仍然保证出水水质。

与传统砂滤池相比，D型滤池具有占地省、投资少、运行费用低、节能减排等优点；与传统的纤维束/球滤池相比，具有反洗效果好、安全性能高、使用寿命长的优点。

二、D型滤池工艺原理及特点
滤池是水厂净水工艺中的重要环节，而滤料是滤池的核心，D型滤池其特点是采用D863彗星式（自适应）纤维滤料，这是一种新型的过滤材料，设计为不对称构形，一端为松散的纤维丝束，称“彗尾”，另一端为比重较大的实心体，称“彗核”，彗尾纤维丝束固定于彗核内，整体呈彗星状。

彗星式纤维滤料的不对称结构使得其兼有颗粒滤料和纤维滤料的特点。

D型滤池也因此而得名。

由该滤料形成的滤床空隙率分布接近理想滤料的结构。

该结构十分有利于水中固体悬浮物的有效分离。

过滤时，比重较大的彗核对纤维丝束起到压密作用，同时由于彗核尺寸较小，对过滤断面空隙分布的均匀性影响不大，从而提高了滤床的截污能力。

D型滤池过滤能力的再生，是滤池稳定高效运行的关键。

D型滤池采用较好的反冲洗技术，即采用气、水反冲洗兼表面扫洗这一技术。

因此滤池的过滤周期比单纯水冲洗的滤池长，截污水量更高，而反冲洗水的耗量比单纯水冲洗的滤池可减少1/3以上。

滤池在气冲洗时，由于用鼓风机将空气压入滤层，因而从以下几方面改善了滤池的过滤性能：
1、压缩空气的加入增大了滤料表面的剪力，从而使得通常水冲洗时不易剥落的污物在气泡急剧上升的高剪力下得以剥落，从而提高了反冲洗效果。

2、由于彗核和慧尾纤维丝束的比重差，慧尾纤维随反冲洗水流而散开并摆动，产生较强的甩拽力，使纤维表面的固体颗粒更容易脱落。

3、压缩空气的加入，气泡在颗粒滤料中爆破，使得滤料之间的碰撞磨擦加剧，在水冲洗时，对滤料表面的剪切作用也得以充分发挥，加强了水冲清污的效能。

4、气泡在滤层中的运动，减少了水冲洗时滤料之间的相互接触的阻力，使水冲洗强度大大降低，从而节省冲洗的能耗。

综上所述，气、水反冲洗时，由于彗星式纤维滤料的结构特点和气泡的激烈遄动作用，大大加强了污物剥落能力及截污能力。

在滤池实际反冲洗时，我们发现：当反冲时间约5分钟时的滤层污物剥落高达95%以上，因此D型滤池的反冲洗效果是肯定的。

此外反冲洗时，原水通过与反冲洗排水槽相对的两个V 型槽底部的小孔进入滤池，它扫洗滤层的表面，并把滤层反冲上来的污物、杂质推向排水槽。

此外滤池的表面扫洗，还加快了反冲水的漂洗速度，用原水养活了反冲洗滤后水用量及电能，也节约了冲洗水量。

养活冲洗水量是原水表面清扫的一个特别优点，事实上，它还起到了在一个滤池反冲洗时防止其它滤池在最大输出负荷下运行的作用。

三、合理选用设计参数
了解掌握了上述D型滤池的工艺特点后，要想所设计的D型滤池能充分发挥其优越性。

就必须严格保证其工艺要求的结构尺寸。

因此，合理选用设计参数来进行滤池的工艺设计是至关重要的。

近十年来由我们设计的多座D型滤池，建成投产后的实际运行效果普遍较好。

这证明我们所选用的设计参数是理想的，简介如下：
1、主要设计参数的采用
滤料：D863彗星式（自适应）纤维滤料,滤层厚度0.8m左右。

滤速：15～20m/h。

滤层上水深1.2～1.3m。

反冲洗强度：压缩空气20～321/m2.s；水反冲5～61/m2.s；水表面扫洗5～6l/m2.s。

滤头：采用长柄滤头，直径Φ15，材质为ABS，特制的注塑长柄滤头，其孔隙总面积与滤池面积之比约为1.25%。

通过螺母均匀的固定在滤板上，采用高度可调节结构，初次安装后，滤池应放水，调节滤头出口在一个水平面上，误差不得大于±2mm。

滤板可为钢筋砼预制件,也可现浇或用材质为饿为增强PP板。

滤板制成矩形或正方形，但边长最好不要超过 1.2m。

每块滤板固定滤头，整个池面的水平误差不得大于±2mm，承载能力不低于500kg/㎡。

2、滤池结构尺寸及标高确定
根据流体的流动特性，为了保证反冲洗时滤池平面气、水分配的均匀，滤池平面尺寸的长宽比稍大一些为好。

一般为：长:宽=4：1～3.5:1（宽度不包括中央气水分配槽，中央气水分配槽宽度一般为0.7～0.9米）。

一般情况下，池的长度最好不要小于11米。

滤池中央气水分配槽将滤池宽度分成两半，每半的宽度都不宜超4米。

为了确保反冲洗时滤板下面任何一点的压力均等，并使滤板下压入的空气可以尽快形成一个气垫层，滤板与池底之间应有一个高度适当的空间。

我们把滤板下面清水库的高度一般设计为0.85～0.95米。

这个高度足以使空气通过滤头的孔和缝得到充分的混合并均匀分布在整个滤池面积之上，从而保证了滤池的正常滤水工作和滤池的再生效果。

待滤水通过进水总渠，经两个气动橡皮阀和一个手动闸板阀后，再通过溢流堰由两个侧孔进入V型槽后流入滤格。

我们把中间的那个方孔（用K1表示）设计成用手动闸板阀来控制的进水孔，这个闸板阀一般情况下是常开的（只有在滤格维修时才关上），滤池反冲洗时，表面扫洗水由此方孔经溢流堰进入。

我们把两边的进水方孔（分别用K21和K22表示，K21=K22），设计成两个大小尺寸相等，用枕形充气橡胶阀来控制待滤水进入的方孔，滤池反冲洗时，此两孔被枕形充气橡胶阀堵上。

我们把这三个进水孔面积大小的比例设计为：K1:K21=K1:K22=1:3；进水孔流速控制在0.40～0.5m/s；用这两条原则来相互修订并最后确定进水孔的大小。

表面扫洗是通过由V型槽底部小孔喷出的射流来实现的。

根据射流的性质，要使表面扫洗效果最佳，此射流最好为半淹没射流。

因此，V型槽底部小孔中心标高的确定就显得非常关键。

根据我们的经验，小孔中心标高比反冲洗水位低0.8～1.2cm为最佳。

四、总结
综上所述，我认为D型滤池的先进之处，就在于采用了D863彗星式纤维滤料和先进的气、水反冲洗兼表面扫洗技术。

这一技术除在新建净水厂应用外，我们还可以把这一技术应用到旧厂改造中去，依靠科学进步，采用新的科学技术，进行技术改造，充分发挥其最大的潜力，可在短时间内使产水量大幅增长，是实现供水行业“提高供水水质，提高供水安全可靠性，降低药耗、降低能耗、降低漏耗”较好途径。

参考文献：
①秦逊，D型滤池的工艺设计初探，《广西城镇建设》，2007年11期
②李振瑜,王夏;彗星式纤维过滤材料[J]，《给水排水》，2002年06期。