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V型滤池初滤水排除的简便措施

发布时间：2010/12/6 阅读次数：816 字体大小: 【小】【中】【大】

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1 .1规范要求滤池设置初滤水排放设施

　《室外给水排水设计规范》( GB50013-2006)9.5.6条明确提出“除滤池构造和运行时无法设置初滤水排放设施的滤池外，滤池宜设有初滤水排放设施”。上世纪50-60年代，一般水厂的滤池设计，都考虑了初滤水的排放设施，但后来因对滤池出水水质要求不严和强调节水而取消了。但实践证明，初滤水浊度高，对出水水质会带来较大的影响。因此，解决滤池初滤水的排放是满足消费者对水质更高要求的保障措施，也是今后设计中应考虑的问题。

1.2 有机物和致病微生物与初滤水浊度关系密切

　已有的研究表明，初滤水浊度降低意味着水中各种非溶解性物质和微生物的有效去除。当水的浊度为2.5NTU时，水中有机物只去除了27.3%；浊度降低至1.5 NTU时，有机物去除了60%；浊度降低至0.5NTU时，有机物去除了79.6%；浊度降低至0.15NTU以下时，绝大多数有机物被去除。致病微生物，例如隐孢子虫、贾第鞭毛虫的风险也大大降低。美国现行标准规定，要求隐孢子虫去除21og(99%)，贾第鞭毛虫去除31og (99.9 % )，病毒去除41og (99.99 % )。它们当中约99%可随浊度的降低而被有效去除。

　综上所述，降低滤池初滤水浊度，既是保证净水厂出水水质的关键环节之一，也是消除致病微生物的重要标志。一般在气水反冲洗完毕后，初滤水浊度5-l0NTU，有时高达20NTU，时间虽然不长(约15min左右)，但其影响是很大的，至少使此段时间滤池出水浊度升高，给致病微生物留下了生存空间。因此，滤池初滤水排除是不容忽视的重要问题，是直接关系到群众的饮水安全和公众健康的重要指标。

2、残留、残存反冲洗水的体积计算

2.1滤料层中的孔隙水体积(残留水)

　石英砂有效粒径0.9-1.2mm，不均匀系数K=1.3，属粗砂与砾砂之间；滤层厚度按1.5 m计；粗砂与砾石砂给水度拼取0.3；也就是说1m³的滤砂可流出的自由水量约为0.3 m³。

　以2500 m³/d的V型滤池为例。平面尺寸(净尺寸)见图1。(图中尺寸以mm计，高程以m计，下同)

　平面面积：(4×6)-(6×0.7) =24-4.2=19.8 m²

　滤层高度：1.5 m

　滤砂体积：19.8×1.5 = 29.7 m³

滤层砂孔隙水体积：V_孔=29.7×0.3=8.91 m³≈9 m³

图1滤池平面

　　滤层上部(至排水槽顶)残存反冲洗水体积

　　滤池面积：19.8 m²

　　滤层顶至排水槽顶高度0.6 m(见图2)

滤层上部残存水的体积V_上=19.8×0.6=11.88≈12 m³。

图2 V型滤池A-A剖面

3、残留(存)反冲洗水浊度变化分析与排除方式选择

　当水反冲洗结束时，滤层底部(即反冲洗进口下部)浊度与反冲洗进水浊度(1NTU)基本一致；浊度随滤层高度逐步提高，至滤层顶部时与反冲洗排放水的浊度一样。这说明残留在滤层内的反冲洗水浊度存在随高度的梯度分布。如反冲洗水排水的最后浊度为5NTU，则滤层中的水浊度由1-5NTU；而残存在滤层上部的反冲洗水基本稳定在5NTU左右。

　从上述残留(存)水的浊度变化分析，要排除滤层中的孔隙残留水与滤层上部残存水，有一个主次矛盾问题。滤层孔隙水浊度低(至少比滤层顶部水低50%左右)、体积小(为滤层上部残存水的75%)；而滤层上部残存水浊度高、体积大。因此，抓主要矛盾，只排滤层上部残存水而不考虑滤层孔隙残留水的排除，是有实践依据的。这也就提出了两种的选择，一是只考虑排除滤层上部残存水；一是既要考虑排除滤层上部残存水，又要考虑排除滤层中的孔隙(残留)水。

　滤池初滤水排除方式选择与滤池型式、进出水浊度、投加的混凝剂、助凝剂种类等有关，大致有以下几种型式：

　　采用翻板滤池的冲洗方式，把滤面上的残存水放掉；

　排放初滤水15 min，即滤后水15 min不进人清水池；

　加长水反冲洗时间、降低反冲洗强度，使滤池反冲洗浊度降低至2-3NTU或更低；

　冲洗完毕后停运一定时间或在滤池重新投入运行时缓慢提高滤速，缓慢降低初滤水出水浊度。

　上述措施各有特点和使用条件，也有不足和管理上的难度。用翻板排除滤层上部的残存水，只适用于翻板滤池；放掉初滤水、加长水反冲洗时间会减少滤池出水时间或增加了反冲洗水量；停运一定时间和缓慢提高滤速，实际是减少滤池出水量。上述方式，除翻板滤池操作比较简单外，都会增加操作管理上的难度。

4、V型滤池初滤水排除的简便措施探讨

　 V型滤池是目前应用较为广泛的池型，解决初滤水的排除措施，既是保证严格控制滤池出水水质的重要条件之一，也为滤池的完善和设计增加了新的内容。

4.1 V型滤池反冲洗排水方式对排水的便利

　 V型滤池的反冲洗机理与反冲洗水排水方式，为排除滤层上部残存水提供了有利条件。

　V型滤池采用较粗较厚的均匀滤料层，反冲洗时滤层不膨胀或微膨胀;反冲洗排水(加表面扫洗)由池中央的排水槽及时排出，这为解决滤层上部的残存水用穿孔式的排除提供了方便条件。仍以2500m³/d的V型滤池为例，探讨滤层上部排除残存水的时间及方法。

　　(1)滤层上残存水体积V_上=12 m³。

　　(2)排除方式采取在中央排水槽两侧、滤层上面5cm处设穿孔壁式排水，将残存在滤层上面的反冲洗水迅速排除。见图3。

　　(3)当反冲洗结束，滤池还未投入运行时，仅有扫洗水量2L/(s·m²)。

　　 Q_扫=19.8×2≈40L/s，单边则为20L/s。

(4)设排水时间5 min，即12m³的残存水用5min的扫洗水将其顶人排水槽，并保持水位稳定在排水槽顶。

则单边穿孔壁的流量与Q_扫相等，单边为20L/s排时5 min，排水量为6m³，与单边滤层上残存水相等。

(5)穿孔尺寸确定：孔口出流按压力管咀出流

Q =μω（2gH₀）^1/2，

μ——取0.85，

H₀——水位高，0. 55m，

ω——出水孔总面积，m²。

ω=Q/μ（2gH₀）^1/2=0. 02/0. 85 x(10.79)^1/2=0.02/2.792=0.0072 m²

设孔直径20mm，单孔面积线= 0.785 x 0.022=0. 000314 m²

孔眼个数n=ω/F_孔=0. 0072/0. 000314 = 23个孔，在单边6m长作均匀布置大约中-中间距250mm

孔眼高度：在砂面上5cm(孔底)。

(6)在水反冲洗时，由于增加了初滤水排水孔，对水反冲洗效果不会带来任何影响，仅是排水槽顶的溢流高度有所降低。根据计算，未设初滤水排水孔时堰上高度42mm；设了初滤水排水孔后降为36mm。这一方法简便易行，时间短，仅需5 min时间。

4.2 V型滤池出水槽构造对排水的便利

　　V型滤池出水稳定槽，也为排除滤层中残留水反冲洗水提供了可行性。

(1)滤层内残留水量:按2500m³/d V型滤池，约为9m³。

(2) 9 m³，残留水仍由扫洗水40L/s在3. 75min顶出，由稳定槽溢水堰前另设专管排人反冲洗排水槽。见图4。

图4滤池出水稳定槽

(3)选用残留水引冰管DN=225，V=1.0lm/s。

5、初滤水排出的操作步骤（以图4为例）

仅排除滤层上残存水的操作顺序：

(1)气水反冲洗完毕，关闭气冲阀②(图5)和反冲洗水阀①(图1)。

(2)滤池扫水闸仍然照常运行(2L/(s·m² ))滤池排水槽闸阀③(图5)照样开启。

(3)待5 min后关闭滤池排水槽闸阀③(图1、图5)。

(4)同时打开滤池进水闸④(图5)及滤池出水闸阀⑤(图1)，关闭扫水闸⑥(图5)初滤水排除完毕，投人运行。

既要排除滤层上部残存水，又要排除滤层中残留水，则操作顺序：

(1)按5中的(1)-(3)步骤完毕，即关闭排水闸阀③后进人(2)。

(2)打开滤池出水闸阀⑤(图1、图四)，同时打开初滤水排水管闸阀⑦(图1、图四)。

(3)此时扫水闸板仍开启(仍按2L/(s·m² ))运行。

(4)3.75 min后关闭初滤水排水管闸阀⑦(图1，图四)及关闭扫水闸⑥(图5)，同时打开进水闸阀④(图5)。

初滤水排除完毕，投入正常运行。

图5 滤池平面

以上操作步骤可按设定程序进行自动控制，顺利完成初滤水的排出。

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