摘要：由于一期濾池長(zhǎng)期停止使用后恢復(fù)生產(chǎn)，故需要對(duì)其過(guò)濾系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及其它相關(guān)設(shè)施進(jìn)行改造，以達(dá)到濾池能正常過(guò)濾及沖洗，保證過(guò)濾水達(dá)到水量、水質(zhì)要求。在運(yùn)行1個(gè)多月來(lái)，取得了滿意的效果。

關(guān)健字：濾池改造，虹吸濾池，濾料，真空系統(tǒng)，控制系統(tǒng)

1前言

清遠(yuǎn)市七星崗水廠共建有一、二期凈水系統(tǒng)工程，一期工程設(shè)計(jì)處理能力為6萬(wàn)噸/日，二期工程設(shè)計(jì)處理能力為10萬(wàn)噸/日。在二期工程1994年建成使用后，由于二期工程的日凈水能力已經(jīng)滿足當(dāng)時(shí)城市用水量需要，故一期工程停止使用至今，隨著城市經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，市區(qū)及周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的企業(yè)及人口不斷增多，對(duì)供水量的要求也不斷增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年清遠(yuǎn)市城區(qū)全年最高日供水已達(dá)12噸/日，二期凈水系統(tǒng)常處于超負(fù)荷運(yùn)行，為了保證出廠水的水質(zhì)和水量，于2005年11月初對(duì)一期工程的反應(yīng)池、斜管沉淀池、虹吸濾池進(jìn)行了大修和技術(shù)改造，并增建了斜管沉沙池。并于同年12月底恢復(fù)運(yùn)行。在此主要介紹的是虹吸濾池的改造。

2濾池改造前的狀況

2.1概況

一期凈水系統(tǒng)工程的濾池形式采用虹吸濾池，于1989年建成使用，1994年停止使用，至今已停用10年之久，進(jìn)水鋼管、閘閥、進(jìn)水虹吸管和排水虹吸管部分已出現(xiàn)銹蝕、鋼管混凝土支墩出現(xiàn)裂縫、濾料積滿污泥并長(zhǎng)滿雜草。需要對(duì)濾池進(jìn)行改造才能恢復(fù)運(yùn)行。

濾沙層經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，出現(xiàn)磨損破碎，濾沙變小，反沖洗有跑沙現(xiàn)象，濾沙層變薄，局部位置有板結(jié)現(xiàn)象；部分濾池出現(xiàn)濾沙層和承托層錯(cuò)層現(xiàn)象、濾磚配水孔部分堵塞，導(dǎo)致濾后水水質(zhì)變差，產(chǎn)量達(dá)不到設(shè)計(jì)技術(shù)要求。

進(jìn)水和排水虹吸管的輔助虹吸管道銹蝕嚴(yán)重，部分水射器出現(xiàn)腐爛穿孔現(xiàn)象，使部分進(jìn)水和排水虹吸管不能工作；計(jì)時(shí)水箱的排水虹吸破壞管銹蝕嚴(yán)重，管徑變小和部分出現(xiàn)堵塞，導(dǎo)致反沖洗時(shí)間延長(zhǎng)或反沖洗不能停止的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響產(chǎn)量和浪費(fèi)用水。

針對(duì)上述存在的問(wèn)題，對(duì)濾沙層、承托層重新進(jìn)行篩分和補(bǔ)充濾沙；因排水虹吸管水射器安裝在虹吸管內(nèi)，更換成本高、維修困難，現(xiàn)改造為由可編程序控制器（PLC）進(jìn)行自動(dòng)控制，可自由設(shè)定沖洗周期和沖洗時(shí)間，靈活方便，節(jié)約自用水，降低生產(chǎn)成本。

2.2設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)

濾池一共兩組，每組分16格，每格凈尺寸為3.5m×2.8m，其中過(guò)濾面積為3.5m×2.15m，8格兩行對(duì)稱布置，中間為沖洗水箱及水槽，濾池總高度為5.2m，采用單水反沖洗方式。設(shè)計(jì)濾速：10m/h，沖冼強(qiáng)度：15L/(s•m2)，沖洗水頭：1.5m，采用粗沙石粒為承托層，由上至下其粒徑及厚度分別為：1.1mm~2mm厚20mm、2mm~4mm厚50mm、4mm~8mm厚100mm、8mm~12mm厚100mm，濾料采用石英砂單層濾料，粒徑為0.7mm~1.1mm厚800mm。

2.3自動(dòng)沖冼及恢復(fù)過(guò)濾工作原理

濾池在過(guò)濾過(guò)程中，濾層因不斷截留水中的懸浮物而水頭損失逐漸增加，致使濾池水位不斷上升，當(dāng)水位高出排水虹吸管的輔助虹吸管5時(shí)，水急速流入輔助虹吸管并通過(guò)水射器7及抽氣管6將虹吸管內(nèi)的空氣帶走，排水虹吸管內(nèi)形成負(fù)壓，使大量的水流向管內(nèi)，帶走管內(nèi)剩余空氣，造成了連續(xù)流水，真正形成虹吸排水，當(dāng)水位降到排水槽口，其余各格的過(guò)濾水就流向該格，開始沖洗。與此同時(shí)，當(dāng)水位下降到進(jìn)水虹吸破壞管1管口以下時(shí)，空氣進(jìn)入進(jìn)水虹吸管1，虹吸破壞，進(jìn)水停止。隨著沖洗的繼續(xù)，計(jì)時(shí)水箱的水位不斷下降直至排水虹吸破壞管4管口露出水面，排水虹吸管虹吸破壞，沖洗終止。當(dāng)水位回升到進(jìn)水虹吸破壞管1管口被封住時(shí)，由于進(jìn)水虹吸輔助管9和水射器8的作用，不斷抽走進(jìn)水虹吸管中的空氣，形成虹吸，濾池開始進(jìn)水，過(guò)濾工作恢復(fù)。

3濾池的改造

3.1過(guò)濾系統(tǒng)改造

3.1.1改造措施

由于長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有使用，濾層、承托層的顆粒之間與污泥已粘結(jié)在一起，較為嚴(yán)密，而濾磚的配水孔也被污泥堵塞，故需要對(duì)濾池的過(guò)濾系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造。為了節(jié)省改造資金又能達(dá)到濾水效果，采取了以下的改造措施：先將濾層上部30cm厚的濾砂清除，然后把剩余的濾料及承托層的粗砂礫石全部清運(yùn)出濾池外，清通濾磚的配水孔，用清水將池內(nèi)壁及濾磚清洗干凈，將運(yùn)出的濾料和粗砂礫石中的污泥清洗掉并曬干，采用不同孔徑的篩，通過(guò)機(jī)械振蕩篩分成0.5mm~1.2mm、1.1mm~2mm、2mm~4mm、4mm~8mm、8mm~12mm五種規(guī)格，補(bǔ)充損耗部分相應(yīng)規(guī)格的濾料和粗砂礫石，最后將濾料和粗砂礫石粒徑由大到小按下往上的順序鋪放回濾池，承托層的各層厚度及組成與原設(shè)計(jì)一致，濾層厚度為800mm，采用了粒徑為0.5mm~1.2mm的石英沙，其不均勻系數(shù)K80=1.68<2，L/de(濾層厚度mm/濾料有效直徑

3.1.2沖洗水力校核計(jì)算

濾層水頭損失h1=（γ1/γ－1）（1－m0）H1=(2.65/1－1)×（1－0.41）×0.8=0.779m

承托層水頭損失h2=0.022H2q=0.022×0.27×15=0.089m

式中γ1——石英沙的相對(duì)密度（2.65）

γ——水的相對(duì)密度（1）

m0——濾層沙膨脹前的孔隙率（0.41）

H1——濾層膨脹前厚度（0.8m）

H2——承托層厚度（0.27m）

q——沖洗強(qiáng)度[15L/(s•m2)]

兩次配水濾磚沖洗水頭損失h3：根據(jù)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版第三冊(cè)查得當(dāng)沖洗強(qiáng)度15L/(s•m2)時(shí)為0.64m

總沖洗水頭損失h=h1＋h2＋h3=0.779＋0.089＋0.64=1.508m≈1.5m（沖洗水頭）

在實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)水沖洗時(shí)，濾層松動(dòng)膨脹，沖洗強(qiáng)度偏小于15L/(s•m2)，故總沖洗水頭損失小于1.5m，有一定的富余水頭，可以滿足沖洗要求。

3.2真空系統(tǒng)改造

濾池原有虹吸進(jìn)水和虹吸排水的真空系統(tǒng)為水力自動(dòng)控制系統(tǒng)，在生產(chǎn)運(yùn)行中，由于管道系統(tǒng)容易發(fā)生堵塞而往往造成沖洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、甚至連續(xù)沖洗而浪費(fèi)水量嚴(yán)重，或出現(xiàn)不沖洗而影響出水水質(zhì)和水量，因此，須將原水力控制的真空系統(tǒng)改為由真空泵抽真空，可進(jìn)行人為控制沖洗的真空系統(tǒng)。其改造措施如下：拆除每格濾池的進(jìn)水虹吸管及排水虹吸管上原有的抽氣管、輔助虹吸管、虹吸被壞管、水射器，并在進(jìn)水虹吸管及排水虹吸管各安裝2個(gè)DN20的ZY¬—05型電動(dòng)球閥，一個(gè)作用是破壞虹吸的開閉，另一個(gè)是抽真空開閉，其開閉由自動(dòng)控制系統(tǒng)控制。將濾池頂?shù)脑扑腋糸_兩間作為真空泵間及電控間，增設(shè)兩臺(tái)SZ—2型水環(huán)式真空泵，一用一備，自動(dòng)切換，互為備用，安裝真空管道與每格進(jìn)水虹吸管及排水虹吸管的真空控制電動(dòng)球閥連接。

3.3增設(shè)自動(dòng)控制系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)沖洗及恢復(fù)過(guò)濾的自動(dòng)控制，在控制間內(nèi)增設(shè)自動(dòng)控制柜，其自動(dòng)控制功能是通過(guò)內(nèi)置的可編程序控制器（PLC）的順序控制、連接控制、邏輯判斷、定時(shí)、計(jì)數(shù)、記憶和算術(shù)運(yùn)算等功能而實(shí)現(xiàn)的，并通過(guò)觸摸屏編制控制程序?qū)崿F(xiàn)程序化控制。觸摸屏具有顯示直觀、更改程序容易、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。自動(dòng)控制柜與真空泵、電動(dòng)球閥連接，通過(guò)對(duì)真空泵、電動(dòng)球閥的開啟控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)沖洗及恢復(fù)過(guò)濾的自動(dòng)控制。通過(guò)編制程序?qū)嵭卸〞r(shí)循環(huán)自動(dòng)沖洗，現(xiàn)將沖洗程序設(shè)定為：沖洗周期24h、沖洗時(shí)間5分鐘、每格濾池沖洗間隔8分鐘、1格濾池沖洗時(shí)其它格濾池不沖洗，這樣提高了濾池的工作效率。因?yàn)樵谠囘\(yùn)行中，此次改造沒(méi)有完全地實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，但為今后的改造工作打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，今后還可以加裝水位變送器、在線濁度檢測(cè)儀等設(shè)備通過(guò)自動(dòng)控制柜對(duì)濾池水位、濾前濾后濁度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)濾池水位、濾前濾后濁度變化來(lái)控制濾池工作，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化控制。

3.4其它改造

拆除了濾池兩側(cè)的4個(gè)DN600待濾水輸送管閘閥，更換為軟密封閘閥（帶省力裝置）；拆除濾池原32個(gè)DN100排空閘閥，并新安裝DN100軟密封閘；維修濾池至清水池DN900閘閥1個(gè)；加裝慮池進(jìn)水管支承架；對(duì)濾池進(jìn)出水管及欄桿進(jìn)行防腐處理，并對(duì)濾池頂及內(nèi)壁上部鋪設(shè)磁磚，使其更加美觀。

4結(jié)束語(yǔ)

濾池改造后運(yùn)行一個(gè)多月以來(lái)，過(guò)濾及沖洗安全穩(wěn)定，濾前水平均濁度為10NTU，濾后水平均濁度為0.6NTU，符合新標(biāo)準(zhǔn)《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T206—2005）不大于1NTU標(biāo)準(zhǔn)。沖洗時(shí)間5分鐘，比改造前縮小了3分鐘，節(jié)約了沖洗用水，沖洗較為徹底。自動(dòng)控制系統(tǒng)動(dòng)作正常，使工作效率和管理效率大為提高。對(duì)傳統(tǒng)虹吸濾池的改造，受到原構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)的影響，某些改造暫不能在此次改造中實(shí)施，需在今后的濾池運(yùn)行中不斷完善工藝，保證供水的水量、水質(zhì)，但此次改造改善了運(yùn)行性能是肯定的。

參考文獻(xiàn)：

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[2]嚴(yán)煦世范瑾初主編《給水工程》第四版，中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.12

[3]《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T206—2005）

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