V型濾池運(yùn)行管理中的一些體會(huì)
在水廠的水處理工藝中，濾池對(duì)水的凈化起到關(guān)鍵作用。V型濾池由于具有出水水質(zhì)好、濾速高、濾水周期長(zhǎng)、反沖洗效果好和便于自動(dòng)化管理等特點(diǎn)，因而在國(guó)內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。但大量實(shí)踐也表明，V型濾池對(duì)工藝設(shè)計(jì)、施工精度和管理水平要求甚嚴(yán)，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)疏忽，都會(huì)影響其運(yùn)行效果。筆者現(xiàn)結(jié)合廣東省惠州市江北水廠V型濾池的使用情況，在V型濾池的在設(shè)計(jì)、管理方面提出一些個(gè)人的看法和建議。
2.江北水廠V型濾池概況
江北水廠設(shè)計(jì)規(guī)模為60萬(wàn)m3/d，分三期建設(shè)，現(xiàn)已建成投產(chǎn)20萬(wàn)m3/d。凈水工藝采用的氣水反沖洗V型濾池，分設(shè)十組濾格。濾池運(yùn)行三年多來(lái)，濾池運(yùn)行穩(wěn)定，在濾前水＜5NTU時(shí)，出水濁度基本保持在0.2NTU以下。濾料流失率不高，濾層厚度比設(shè)計(jì)值下降僅5.4cm，占原來(lái)濾層厚度的5%左右（估計(jì)主要是濾料粒徑變細(xì)，濾層孔隙率下降所致）。此外，濾池四角及周邊也均未出現(xiàn)泥團(tuán)，濾層也未出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象。濾池的設(shè)計(jì)參數(shù)如下表：
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3. 濾池設(shè)計(jì)的改進(jìn)方案
3.1V型槽掃洗孔高度的確定
V型濾池的表面掃洗功能是通過(guò)濾池兩側(cè)的V型槽底部掃洗孔噴出的射流來(lái)實(shí)現(xiàn)的。研究表明，表面掃洗對(duì)濾池的反沖洗效果起到巨大作用，不但能把濾層反沖上來(lái)的污物推向排水槽，不致產(chǎn)生滯流，同時(shí)還加快了反沖洗水的漂洗速度，減少?zèng)_洗水量。但如果V型槽掃洗孔標(biāo)高設(shè)計(jì)不當(dāng)，其效果會(huì)適得其反。江北水廠V型槽掃洗孔中心高于濾料面350mm ，低于排水堰150mm，其斷面圖如圖一所示。掃洗孔采用該設(shè)計(jì)，在實(shí)際使用中導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題。（一）表面掃洗效果不理想。由于反沖洗時(shí)掃洗孔全部淹沒(méi)于水下接近200mm，射流幾乎起不到掃洗水面漂浮物的作用。（二）存在著沖砂現(xiàn)象。濾床在反沖洗時(shí)會(huì)有100mm左右的微膨脹（膨脹率按5~8%計(jì)），此時(shí)，掃洗孔中心僅高出濾床膨脹面250mm，低于反沖洗水面200mm，掃洗孔的射流沖向流動(dòng)水層的中部，將懸浮的小粒徑濾料沖向排水堰，使之出現(xiàn)濾料面傾斜現(xiàn)象。經(jīng)檢測(cè)，江北水廠濾料傾斜面存在著2~4mm的高差，幸未造成明顯影響，未導(dǎo)致濾后水水質(zhì)降低和濾池周期縮短等現(xiàn)象。經(jīng)驗(yàn)表明，掃洗孔中心標(biāo)高宜稍高于排水堰口，和水漂洗階段水槽上水頭一致（可根據(jù)漂洗水量和槽長(zhǎng)計(jì)算得出），使掃洗孔處于半淹沒(méi)狀態(tài)，表面掃洗的橫向推力將達(dá)最佳。
3.2初濾水排放口的設(shè)置
盡管目前國(guó)家仍未要求排放初濾水，而各地排放初濾水的也并不多，但在設(shè)計(jì)中必須考慮設(shè)置初濾水排放口。江北水廠的各組濾格均未設(shè)置初濾水的排放口，僅在總排污渠內(nèi)設(shè)有放空閥，而且還存在著操用不便的問(wèn)題。一旦反沖洗過(guò)程失敗，濾料脫落的污物將進(jìn)入濾層下的配水空間并將流入集水總渠，勢(shì)必嚴(yán)重污染濾后水水質(zhì)。為此，在每格濾池濾后水跌水堰處設(shè)置初濾水排放口是必需的。
4.V型濾池運(yùn)行管理
4.1氣動(dòng)蝶閥的技術(shù)改造
氣動(dòng)蝶閥在V型濾池的過(guò)濾和反沖洗階段都起到重要作用，因此對(duì)它的使用管理是V型濾池運(yùn)行能否成功的關(guān)鍵因素之一。江北水廠采用的是法國(guó)Amri的氣動(dòng)蝶閥，按類(lèi)型可分為比例調(diào)節(jié)型的出水閥和開(kāi)關(guān)型的反沖洗水閥、反沖洗氣閥、放氣閥，使用效果良好。為使這些氣動(dòng)蝶閥的動(dòng)作更符合生產(chǎn)實(shí)際，我們對(duì)它們進(jìn)行了三次技術(shù)改造：
4.1.1出水閥動(dòng)作頻率的整定
在濾池的氣動(dòng)閥門(mén)中，出水閥的控制作用最為關(guān)鍵，它直接關(guān)系到V型濾池恒水位過(guò)濾能否實(shí)現(xiàn)，這也決定了它頻繁工作的特性。江北水廠出水閥最初的調(diào)節(jié)頻率就高達(dá)2次/秒。頻繁動(dòng)作使閥門(mén)構(gòu)件出現(xiàn)了不同程度的磨損，其執(zhí)行構(gòu)件——三位四通氣路分配器（圖二中B點(diǎn)）更是經(jīng)常損壞，致使出水閥動(dòng)作失控。為此，我們對(duì)其線路板的靈敏度（Sensitivity）和死區(qū)（Dead band）（圖二中的S、D點(diǎn)）電阻進(jìn)行了調(diào)整，降低靈敏度，增大死區(qū)，重新設(shè)定閥體氣動(dòng)與電動(dòng)的配比參數(shù)。在保證濾池的液位變化能控制在±1cm的情況下，出水閥動(dòng)作頻率由2次/秒下降到了0.05次/秒，大大延長(zhǎng)了氣路分配器的使用壽命。目前，正在調(diào)整濾池PLC站的出水閥PID三個(gè)參數(shù)，同時(shí)擬擴(kuò)大液位控制范圍到±3cm，相信可以進(jìn)一步降低出水閥的動(dòng)作頻率。
4.1.2反沖洗閥門(mén)電磁閥降壓改造
V型濾池的反沖洗水閥、反沖洗氣閥和放氣閥的能否正常啟閉關(guān)系到濾池反沖洗過(guò)程的成敗。反沖洗閥門(mén)內(nèi)采用了AC220V的電磁閥（圖二中A點(diǎn)），通過(guò)電磁閥對(duì)氣路的通斷作用實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)閥門(mén)的目的。其原理如圖三（1）。但水廠運(yùn)行不到兩年，就有17個(gè)電磁閥燒壞。我們嘗試通過(guò)降低電磁閥的輸入電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)減少電磁閥燒壞的目的。首先，我們通過(guò)變壓器將原來(lái)的AC220V輸入電壓降為AC110V，并在電路中增加中間繼電器以控制電源的開(kāi)斷，改造原理如圖三（2）。但隨后的使用情況表明這一改造效果不明顯。為此，我們?cè)诜礇_洗閥門(mén)改用DC24V電磁閥，再將交流110V的輸入電壓改為直流24V，其改造原理如圖三（3）。改造至今一年多的時(shí)間內(nèi)再無(wú)電磁閥燒壞現(xiàn)象。
4.1.3出水閥開(kāi)度控制值的調(diào)整
由于江北水廠V型濾池出水閥口徑偏大于實(shí)際需要，因而閥口可自動(dòng)調(diào)節(jié)控制值被設(shè)置在0~60之間。隨著供水高峰的到來(lái)，濾池的濾水量由9000m3/h 上升到11000m3/h ，濾池的濾速也因此由設(shè)計(jì)的8.6m/h提高到10.5m/h，此時(shí)出水閥控制值開(kāi)至60仍無(wú)法完全處理，唯有通過(guò)手動(dòng)將出水閥開(kāi)啟度加大來(lái)降低濾池水位。在此高低水位調(diào)整期間，最大濾速能達(dá)到了13.5m/h，大大超過(guò)了濾池的負(fù)荷，導(dǎo)致濾層的早期濁度穿透，不但污染濾后水水質(zhì)，也縮短了濾池過(guò)濾周期。這解決這一問(wèn)題，我們將出水閥的最大可自動(dòng)調(diào)節(jié)控制值由60提高到68，使自控濾速可達(dá)到11.5 m/h，稍大于最大需濾水量的強(qiáng)制濾速，以保證濾池水位恒定。濾閥控制值經(jīng)調(diào)整后，濾后水的水質(zhì)較調(diào)整前有了顯著的改善。
4.1.4三位四通先導(dǎo)閥改造
由于出水閥內(nèi)三位四通先導(dǎo)閥（即DC24V電磁閥和氣路分配器，圖二中的B點(diǎn)）價(jià)格昂貴，且采購(gòu)周期長(zhǎng)，現(xiàn)擬對(duì)其進(jìn)行改造，將它移出閥體，用國(guó)產(chǎn)三位四通電磁閥取代之，原先導(dǎo)閥氣路與閥體氣缸接口處用訂做的快速接頭及氣管連接。該方案現(xiàn)正實(shí)施中，如改造成功，改造后的設(shè)備成本僅為原來(lái)的1/10，并且日后給設(shè)備維護(hù)和采購(gòu)帶來(lái)極大的方便。
4.2反沖洗設(shè)備的合理使用
江北水廠濾池反沖洗設(shè)備最初設(shè)計(jì)采用的是二臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)（C80-15型，Q=80m3/min）和二臺(tái)水泵（20SA-22B型，Q=1500m3/h），后因考慮到在氣洗混沖階段沖洗強(qiáng)度太大，故此方案被淘汰了。目前，濾池配置了三臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)（BE200型，Q=44.1m3/min）和三臺(tái)水泵（300S12型，Q=790m3/min），濾池反沖時(shí)開(kāi)機(jī)狀態(tài)為二臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)→一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)、一臺(tái)水泵→二臺(tái)水泵。根據(jù)反沖洗的經(jīng)驗(yàn)，混沖階段反沖強(qiáng)度宜達(dá)到最大，而江北水廠由于混沖階段僅開(kāi)一臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和一臺(tái)水泵，使得反沖效果稍差，導(dǎo)致反沖洗時(shí)間偏長(zhǎng)。現(xiàn)擬通過(guò)程序調(diào)整，使混沖階段運(yùn)行二臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和一臺(tái)水泵，使反沖洗達(dá)到氣沖14L/m2·s、水沖2.4L/m2·s的強(qiáng)度。
5.小結(jié)和探討
5.1在V型濾池的設(shè)計(jì)、施工、管理每一個(gè)環(huán)節(jié)都要細(xì)致謹(jǐn)慎，吸取濾池的使用經(jīng)驗(yàn)，以避免因疏忽而造成不良后果。
江北水廠V型濾池濾后水集水總渠頂部根據(jù)構(gòu)筑要求設(shè)置了橫梁，然而該橫梁在工藝圖紙和參數(shù)設(shè)計(jì)中卻均未得到體現(xiàn)，結(jié)果造成集水渠頂部橫梁間產(chǎn)生氣囊，影響到集水渠的過(guò)流能力。對(duì)此，應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。
5.2加強(qiáng)對(duì)濾池配套設(shè)備的使用管理，使之運(yùn)行達(dá)到最佳狀態(tài)，再通過(guò)PLC程序的調(diào)整使軟硬件配全實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，這是V型濾池高效、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，同時(shí)對(duì)減少維護(hù)量和降低維護(hù)費(fèi)用均大有俾益。
5.3 為實(shí)現(xiàn)濾池的優(yōu)化運(yùn)行，需對(duì)氣水反沖洗設(shè)計(jì)參數(shù)和運(yùn)行情況進(jìn)行系統(tǒng)的運(yùn)行評(píng)估。V型濾池的運(yùn)行管理中，應(yīng)對(duì)濾池運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行追蹤分析，包括對(duì)濾池周期、反沖洗強(qiáng)度的調(diào)整，對(duì)濾后水濁度、PH值水頭損失、濾料層的截污率等的監(jiān)控，使濾池運(yùn)行適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)情況，以充分發(fā)揮V型濾池在常規(guī)水處理工藝中優(yōu)勢(shì)。
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