“V”型滤池反冲洗排水系统的商榷

中国市政工程华北设计研究院
王争元

　　“V”型滤池是改革开放以来国内给水处理厂普遍选用的一种池型，到目前为止国内 大约有20座以上的V型滤地在运行，颇有取代四阀和双阀滤池之势。尤其是国外贷款给水厂工程项目，更是如此。
　　从国内已建成运行的V型滤他的构造和运行情况看，较四阀滤池和双阀滤池相比，具有如下优越性：
　　1.反冲洗排水系统简单，施工方便，省去了为排水均匀而设的众多集水槽；
　　2.滤层厚，采用等粒径粗颗粒滤料，截污能力强，截污量大，过滤周期长；
　　3.采用气水反冲洗，反冲洗效果好，省水、节约淡水资源；
　　4.自动化程度高，控制系统成熟。
　　但也存在一些问题和缺点：
　　1.配水配气系统复杂，施工要求高，造价高。
　　2.反冲洗时滤料有向排水堰方向漂移现象，影响滤池正常工作，需定期整平。
　　一次在某给水厂工作时发现v型滤池滤料面倾斜，近排水堰一侧滤料面高，近V型槽一侧滤料面低，两者相差约0.1～0.15米如图1。

　　该厂为新建给水厂，运行时间仅三个月左右，滤料倾斜0.1—0.15米，可以说是比较严重的，如果长时间运行滤料漂移量会大大增加，滤料面的倾斜度也一定会加大，这种情况会影响滤池正常运行，并容易引起下列问题：
　　1.滤池不能均匀工作，影响水质——由于滤层厚薄不均会出现过滤时，滤速大小不一，滤层厚的部位阻力大，滤速小；滤层薄的部位阻力小，滤速大。还有可能出现穿透现象，降低出水水质。反冲洗也会出现反冲洗强度不一，滤层厚的部位阻力大，反冲洗强度小，可能出现滤料冲洗不净的现象3滤层薄的部位阻力小，反冲洗强度大。
　　2.出现水力筛分，缩短过滤周期——反冲洗时滤料漂移时，其漂移的成分是细颗粒滤料(因为细颗粒滤料重量轻)。这样在排水堰一侧，滤层加厚部分的滤料粒径多为小粒径滤料，其孔隙小，容易堵塞，编短过滤周期。
　　为了防止或减小V型滤池在运行过程中出现滤料面倾斜，保证V型滤池正常运行，必须找出造成滤料漂移，滤料面倾斜的原因，进而提出解决的办法，为今后设计V型滤池提出修正意见，避免或减少滤料漂移，改进V型滤池工作状态。
　　为此，对国内一些已经运行的V型滤池进行了调查，现将有代表性的V型滤池的调查结果简述如下：
　　1.广东某给水厂V型滤池：
　　煤、砂双层油料V型滤池，煤滤科有效粒径1.5毫米，煤滤层厚0.85米：石英砂滤料有效粒径0.75毫米，石英砂诚层厚0.45米；承托层厚0.1米，过滤层总厚度为1.30米。排水堰高出设计滤料面0.7米，V型槽扫洗孔中心高出设计滤料面0.35米，滤池扫洗水强度2.8升／米²·秒，单水冲洗强度15升／米².秒，气水同时：水洗强度为2--4升／米².秒，气洗强度为15升/米²·秒。滤池横断面如图—2历示，调查时该V型滤池运行时间约3个月，滤料面倾斜差0.1--0.15米。

　　2.海口地区某给水厂V型滤池：
　　单层石英砂滤科滤池，滤料粒径0.95--1.35毫米。滤层厚1.25米，承托层厚0.05米，排水堰顶高出设计滤科面0.4米，V型糟扫洗孔中心高出设汁滤料面0.25米，单格滤池宽度3.53米。滤池扫洗水强度2.8升／米²·秒，水洗强度为4升／米²·秒，气洗度为15升/米²·秒。滤池横断面如图—3历示。该V型遗池已运行一年有余，滤料面倾斜明显，且有明显的折点，排水堰一侧滤料面高，V型槽一侧滤料面低，两者相差约0.15--0.20米。

　　3.深圳某给水厂V型滤池。该V型滤池为单层石英砂滤料滤池，滤料粒径0.8-1.2 毫米，滤层厚度1.5米，排水堰顶高出设计滤料面0.5米，V型槽扫洗孔中心高出滤料面 0.515米，单格滤池宽度3.5米。滤池扫洗水强度2.8升／米².秒，单水冲洗强度15升／米².秒，气水同时：水洗强度为2-4升/米².秒、气洗强度为15升／米²·秒。滤池横断面如图—4所示，调查中滤料面变化不明显。

　　从上述调查中可知V型滤池运行过程中滤料漂移，滤料面倾斜是较普遍的现象，追究其原因，主要是V型槽扫洗孔的设计标高不当所致。
　　如广东某给水厂的V型滤池(图2)为双层滤料，仅仅运行几个月滤料面已倾斜达0.1～0.15米，该滤池V型槽扫洗孔中心的设计高程，大大低于反冲洗时滤料膨胀高度 (滤料反冲洗时的膨胀面高度高出设计滤料面0.5米，而扫洗孔中心仅高出设计滤料面0.35米)。位于滤料膨胀范围以内，当滤池反冲洗时，V型槽扫洗孔出流的水和反冲洗水将悬浮着的滤料冲向排水堰一例，久而久之即出现滤料面的倾斜现象。
又如海口地区某给水厂的V型滤池(图一3)为单层石英砂滤料，运行一年滤料倾斜达0.15～0.2米。V型槽扫洗孔中心高于设计滤料而仅0.25米，而低于排水堰0.15米，在反冲洗时尽管滤料只有微膨胀，但其膨胀高度仍达0.1～0.125米之高(微膨胀率按8～10％计)，V型槽扫洗孔中心仅高出滤料膨胀面0.15～0.125米，而低于反冲洗时排水堰流排水时水面近0.2米。在这样条件下，反冲洗时扫洗孔的出流水冲向流动水层的中部，也必然将悬浮着的小粒径滤料冲向排水堰，久而久之即出现滤料面的倾斜现象。
　　再如深圳某给水厂V型滤池(图4)，石英砂滤料，滤层厚1.5米，运行时间长(在5年以上)，未发现滤料面有明显的倾斜现象。该滤池排水堰顶高出设计滤料面0.5米，V型槽扫洗孔中心高出设计滤料面0.515米。反冲洗时滤料为微膨胀状态，最大膨胀高度0.15米(按10％膨胀率计)，该滤池滤料面未出现倾斜现象，主要原因是V型槽扫济孔中心标高设计比较合理，其标高既接近排水堰顶标高，充分发挥其扫洗作用和起点的推动作用，又远高于滤料反冲洗时的膨胀面，有较多的安全余量(0.365米)，保证了反冲洗滤料微膨胀时悬浮着的滤料不被扫洗水冲动，保持了设计滤料面的稳定，该V型滤池经多年运行未出现滤料面的倾斜现象，保证了滤池的正常工作和滤后水质。
　　根据前述V型滤池运行过程中出现的问题，及其设计情况、国外有关V型滤池的设计参考资料和我国现行气水反冲洗滤池设计规程，本人对今后V型滤池排水系统的设计参数取值提出如下建议仅参考：
　　一、排水堰高度(h)——此处徘水堰高度系指设计滤料面至排水堰顶之间的高差，其高度确定依据以下两种情况：(见图5)

　　1.对于单层滤料微膨胀V型滤池，设计滤池料面至排水堰顶的高度为h＝0.50米。
　　2.对于双层滤池和其它非微膨胀V型滤池，设计滤料面至排水堰顶的高度h＝0.35米+滤料膨胀高度。但滤料的最小膨胀高度按0.15米计。
　　二、V型槽扫洗孔高度(h1)——扫洗孔高度系指设计滤料面至V型槽扫济孔中心的高差。一般应接近排水堰顶高度，其偏差应小于0.05米。