水厂过滤处理构筑物选择

水厂过滤处理构筑物选择

净水处理中过滤的主要作用是通过过滤介质的表面或滤层截留水体中悬浮固体和其他杂质。对于大多数地表水处理来说，过滤是消毒工艺前的关键性处理手段，对保证出水水质具有重要作用。

在粒状滤料滤池中，水流通过滤料空隙，絮体、粘土、藻类、细菌、病毒以及其他胶体颗粒被截留在滤料表面。滤料截留悬浮物质可通过多种途径，现今一般认为过滤过程包括输送、附着和脱离3个阶段。

悬浮颗粒向滤料表面的输送可在下述作用下发生：直接截留、布朗运动引起的扩散、范德华力引起的吸引、颗粒惯性、重力沉淀和流体效应；当悬浮颗粒因上述作用被输送到固液界面时，如果固液界面和悬浮颗粒的表面性质能满足附着条件，悬浮颗粒就会被捕捉；当输送和附着过程进行到一定时间后，滤料被沉淀或吸附的颗粒覆盖，滤料间空隙减小，通过滤层的流速加大，截流的沉积物可能部分分离，被带入滤料深部，甚至可能随滤后水排出。当滤层堵塞到一定程度后，就需要冲洗，以恢复滤层的清洁。

根据滤速的不同，过滤可分为慢速过滤和快速过滤，其中前者在国内较少采用。目前常用的快滤池有普通快滤池、虹吸滤池、均质滤料滤池（V型滤池）和翻板滤池。

1. 普通快滤池

是应用历史最久和采用较广泛的一种滤池，又称四阀滤池。滤料可采用单层或双层，冲洗采用单水反冲的滤层膨胀冲洗。滤池单池面积小于100 m2，一般在20～50 m2，适用于大、中、小型水厂，滤前水浊度小于10NTU。普通快滤池运行稳定可靠，滤料价格便宜，出水水质较好。缺点是：阀门多，操作麻烦，检修工作量大。

2. 虹吸滤池

采用真空系统控制进、排水虹吸管，以代替进、排水阀门，采用小阻力配水系统，滤料一般采用石英砂，过滤方式为变水头恒速过滤，利用滤池本身的出水及其水头进行冲洗。单池面积不宜过大，适用于大中型水厂，滤前浊度小于10NTU。虹吸滤池不需大型阀门，不设单独的冲洗水泵或冲洗水箱，可以通过控

制虹吸管实现水力自动控制，易于自动化操作。缺点是：土建结构复杂，池深较大，冲洗效果不易控制，出水水质较差。

3. 均质滤料滤池

自80年代西北院与法国德利满公司合作，率先将气水反冲洗V型滤池引进国门，在西安80万m3/d的曲江水厂采用，经过十余年的实践，均质滤料滤池取得了大量成功经验，在国内大中型水厂得到了广泛应用，业主普遍反应较好。

该滤池采用较粗和均质的石英砂滤料，滤层较厚。冲洗采用气水微膨胀反冲，反冲洗时先进行气洗，然后气水同时冲洗，再后关闭气冲并加大水冲强度，水冲时滤池继续进水V型槽小孔出流形成表面扫洗。配气、配水采用长柄滤头。

长柄滤头安装图

均质滤料滤池

均质滤料滤池主要特点是滤料粒径较粗且均匀，厚度较大，因此截污能力强，出水水质好，过滤周期长。恒水头过滤，可自动反冲洗。冲洗时利用微膨胀技术，反冲洗时加上表面扫洗，使滤料得到较彻底的清洁。其缺点是设备多，投资高，施工安装精度要求高，并且存在初滤水浊度较高的问题。

4. 翻板滤池

翻板滤池是瑞士苏尔寿（Sulzer）公司化工部的研发成果，具有世界领先水平，因在反冲洗过程中的反冲洗排水舌阀（板）是在0～90度范围内来回翻转而得名。经过苏尔寿公司长期的技术积累和推广应用，翻板滤池的技术不断完善和成熟。其滤池中的滤料允许采用任何组合（例如2种不同滤料），与其他类型滤池（如单层滤料滤池）相比，在滤料、过滤、反冲洗、泥水排放等方面有了新的技术突破，从而具有出水水质明显提高、反冲洗耗水量减小、反冲洗周期延长、基建投资省、运行费用低、结构简单易于施工、施工工期短的特点，并且它还解决了初滤水的水质问题。

目前在世界范围内已经有300多家水厂采用了此种滤池，主要分布于欧洲各国。我国昆明市自来水公司第七水厂、深圳南山水厂已经投入运行，嘉兴石臼漾水厂的翻板滤池正在进行施工。

1）工作原理

该滤池的工作原理与其它类型气水反冲滤池基本相同。原水（一般指上一级净水构筑物的出水）通过进水渠经溢流堰均匀流入滤池，水以重力渗透穿过滤料层，并以恒水头过滤汇入集水室；滤池反冲洗时，先关闭进水阀门，然后按气冲、气水混合反冲和水冲三个阶段开关相应的阀门。一般重复两次后关闭排水舌阀（板），开进水阀门，恢复到正常过滤工况。

2）主要特点

① 滤料选用灵活。根据滤池进出水水质要求的不同，可选择单层均质滤料或双层、多层滤料，也可更改滤层中的滤料。一般单层均质滤料采用石英砂（或陶粒）；双层滤料为无烟煤和石英砂（或陶粒与石英砂）。当滤池进水水质差（如原水受到有机微污染），可以采用颗粒活性炭置换无烟煤等滤料。

未安装翻版、滤料前的滤池 安装完毕的滤池

② 滤料不易流失。翻板滤池采用有级配的砾石承托层，滤料一般不会从滤池底部流失。反冲洗时尽管反冲洗水强度高（15～17L/m 2·s ），滤料的膨胀率较大（40%左右），但其排水舌阀的内侧底高于滤料层0.15~0.20mm ，排水舌阀在反冲洗结束、滤料沉降20s 后才逐步开启，从而保证轻质滤料不会流失。若对比重较轻的颗粒活性炭、陶粒等滤料则易于从排水槽流失，尤其是活性炭吸附池，由于活性炭比重不一，每次反冲都会有较多活性炭从滤池中流失。

③ 反冲洗彻底，反冲洗周期长。一般而言，水力剪切与水的粘滞系数及速度梯度成正比。在水冲洗阶段，其强度达15～17L/(m 2·s)，使滤料膨胀呈流化状态，从而冲刷和带走前两阶段冲洗下来的截留物和滤料上的小气泡。一般经过两次反冲洗过程，滤料中截留的污染物遗留量小于0.1kg/m 3，因此翻板滤池的反冲洗周期较长，一般可延长到40~70h 。

④出水水质稳定，初滤水水质有保证。反冲洗一般在60～80s内排完，滤池中仍呈悬浮状态的微细污泥颗粒还没有沉淀就从舌阀处排出，从而有效解决了初滤水浊度较高的问题。由于反冲洗效果更好，滤料中遗留污染物较少，所以初滤水水质有保证，出水水质稳定。

⑤反冲洗耗水量、耗电量少。翻板滤池的水冲强度为15～17 L/(m2·s)，滤料膨胀率可达40%，与普通快滤池相近，但它的水冲历时短（约2min），反冲洗周期长（进水浊度5NTU时，反冲洗周期40～70h），故反冲洗耗水量少，一般为3～4.5m3/m2，相应的反冲洗耗电量也较少。运行表明，滤层厚度为1.5m、滤速为9m/h时，滤层产生的水头损失约为0.35～0.40m。冲洗过程见下图。

⑥布水、布气均匀。翻板滤池在底板上、下形成2个均匀的气垫层，从而保证布水、布气均匀，避免气水分配出现脉冲而影响反冲洗效果。

⑦结构简单易于施工。翻板滤池的反冲洗系统综合了普通快滤池与V型滤池的设计特点，但对滤池底板施工要求的平整度不是特别严格，即每格滤池中间安装布水布气管的池底，对水平误差要求仅为≤10mm，从而较明显的减少施工费用，缩短施工周期。

⑧该滤池的布水布气管一般采用不锈钢管，配水配气横管采用PE塑料制作。配水、配气横管的水平度在施工中容易调整，整个滤层能做到均匀反冲洗，从而冲洗效果较好，避免了局部滤料结块结垢现象，滤池的使用寿命长，减少了维护和运行费用。

3）应用情况

经过苏尔寿公司长期研究、不断完善，翻板滤池已经为300多家水厂所采用，主要分布在欧洲。我国昆明市第七水厂60万m3/d采用翻板滤池，水源为水库水，原水浊度<300NTU，一般在10～20 NTU以下；另一个是深圳南山水厂，规模80万m3/d，水源为水库水，原水浊度≤10NTU，平均在4NTU左右，目前均已投入运行。截止目前为止，我司参与了昆明七水厂（扩建20万m3/d）、宁夏宁东水务净水厂扩建30万m3/d、厦门安兜自来水公司扩建2万m3/d、龙海角美镇扩建3万m3/d、山西晋城污水处理厂7.5万m3/d、河北文安污水处理厂2.5万m3/d、河北大城污水处理厂3万m3/d等多个翻板滤池的建设与施工。目前，宁夏上海庙能源化工基地20万m3/d、赣州大余县扩建3万m3/d等多个翻板滤池的项目正在准备实施当中。