虹吸滤池改造技术分析报告

虹吸滤池改造技术分析报告

寇文俊

新疆鑫广发电力工程有限公司，新疆 乌鲁木齐 830011

摘要：虹吸滤池是传统水处理工艺较常用的池型，它利用进水、排水虹吸，节省进水和排水阀门。新疆富丽达纤维有限公司虹吸滤池建设于2010年，然而早期建设的水厂存在着工艺落后、构筑物陈旧、设备设施破损严重等问题。但在运行过程中常会出现虹吸系统真空抽吸度不足，反冲洗效果不佳，滤层冲洗不彻底，影响过滤速度及处理水质的问题。特别是在国家新的饮用水水质规范的颁布后，传统的虹吸滤池过滤工艺很难满足新的水处理水质要求。

现以水厂一期设计处理能力为4万吨/日的虹吸滤池改造为例，详述对传统虹吸滤池的改造技术分析。

关键词：虹吸滤池；改造技术；分析报告

一、改造前技术参数

1、滤后水浊度：<10NTU

2、设计处理能力：4.4万吨/日（含10%自用水量）

3、虹吸滤池为矩形布置，分8格，单格面积为33m2；

4、设计滤速：7.0m/h；

5、 滤料及滤层高度：承托层采用陶粒滤料，滤料粒径为d2~4mm，厚100mm；承托层采用陶粒滤料，滤料粒径为d4~8mm，厚50mm；滤料层采用陶粒滤料，滤料粒径为d0.6~1.2mm，厚600mm；

6、滤池总高：6.0m。

二、虹吸滤池工作原理：（附结构图）

沉淀后的水，通过进水虹吸管进入滤池，过滤后的水，流到清水池；随着过滤时间的延续，滤层阻力逐渐增加，滤池内水位随之升高，当过滤水位到达规定值或滤后浊度超过规定的水质标准时，就进入反冲洗过程；反冲洗时，首先破坏进水虹吸，使该格池子不再进水，此时池内水位下降，然后将排水虹吸管引成真空，在虹吸作用下池内水位迅速下降，当下降到反冲洗排水槽时，由于清水渠水位与排水槽顶水位差的作用，使其他格滤池的水从底部配水室经过清水渠自下而上冲洗滤层，冲洗下来的污物随上升水流进入排水槽、排水虹吸管，最后排出池外；经过一定时间冲洗后，破坏排水虹吸，冲洗就停止；然后将进水虹吸形成真空，滤前水又进入滤池，恢复过滤。

图1虹吸滤池结构图

三、影响水质的主要原因

1、滤板采用的是钢筋混凝土滤板，属于大阻力配水系统，滤板上分布的圆孔易被积泥堵塞，导致滤料冲洗不均，冲洗不净，易形成板结和死角，滤料积泥越积越多，滤料的截污能力逐渐下降就被裹成泥球，从而失去截污功效，增加过滤后水质的浑浊度。

2、陶粒滤料的截污能力差。

3、滤头采用的是短柄滤头。

针对以上存在的问题，导致水厂的出水质达标，需对虹吸滤池进行了技术改造。

四、改造技术分析

改造方案主要依据是目前国内新型的D型滤池技术，在此基础上结合”微絮凝技术”进行了改进，遵循对原池体结构基本不改动的前提下，对虹吸滤池进行改造，以提高水质为主要目标，适当增加产水量。改造范围为虹吸滤池内部结构、配套的设备及材料，具体改造内容如下：

1、过滤层改造：用蝶型高效自调适塑纤混合滤料替换原有的陶粒滤料，为了改善反冲洗布气效果，承托层填充鹅卵石等。

2、改造池体内部布局：加大滤层厚度，采用均质过滤技术；

3、提高底部配水空间及排水槽高度；

4、改造反冲洗方式：增加气洗，采用先气冲洗、后气水同时反洗、再水清洗的方式；在冲洗强度上按微膨胀反冲洗技术设计；

5、实现全自动控制：增设水位、浊度自动检测仪表，增加双虹吸系统的自动控制装置，达到过滤、反冲洗、排水自动控制。

五、改造技术措施

1、配水系统

（1）取消底部原滤板、承托层；

（2）采用可调式滤头配水配气，增设滤板、滤梁；

（3）提高滤板高度，加大底部配水空间。原配水空间高度为0.5m，现增大到0.8m，以便布置配气支管，保证反冲洗布水、布气的均匀度；

（4）池底部清水出水孔增设电动可调式蝶阀，用以调节反冲洗水量和恒定滤池过滤水位；
2、过滤系统

（1）取消原承托层、垫层、滤料层；

（2）采用蝶型高效自调适塑纤混合滤料填装量为54~67kg/m2；承托层采用卵石：粒径d=16~32mm，厚度L=0.1~0.2m；

3、反冲洗系统

（1）对均质滤料层采用气、水反冲洗，进行微膨胀反冲洗；

（2）保留原排水虹吸管功能，进行更新，将水力虹吸改为自动虹吸；

（3）增加气冲洗系统，实现定冲洗量、定时自动控制；

（4）通过每格滤池底清水出水口电动可调式蝶阀反洗水量，使反冲洗水强度控制在5~6L/s·m2；

（5）在加气反洗时，进水虹吸自动破坏，停止进水，空气通过配气管沿滤板底迅速扩散并集聚在滤板底下形成一个气垫层，气垫层迫使滤板下的水面下降而使长柄滤头上的长条型进气孔露出水面，这时大量空气进入中心管继而钻出滤帽进入滤层进行气洗；

4、配气系统

（1）新增3台罗茨鼓风机，两用一备，鼓风机压力为60Kpa，流量为27.72m3/min；

（2）鼓风机供给气反冲洗用空气；

（3）反冲洗时，气体由鼓风机提供，经气管送至滤板底面DN20丰字形配气支管，再穿过滤头均布于滤料层；

5、真空系统

（1）在进水小虹吸管上安装2个DN15的真空电磁阀，其特性均为常闭型（失电时关闭）；在排水大虹吸管安装2个DN25的真空电磁阀，其特性为一常开一常闭型

（2）配备1套真空罐容积为0.5m3，真空度为-0.05~0.035MPa的真空发生装置。该装置以2台水环真空泵作为真空获得设备，以真空罐作为真空存储设备。当启动系统后，其中1台真空泵开始工作，直到真空罐内真空度高于上限值-0.05Mpa时，真空泵自动停止运行；如因工作需求真空罐内真空度降至低于下限值-0.035Mpa时，另一台真空泵自动启动，直到真空罐内真空度抽到上限值为止，如此循环反复自动运行，使真空罐内真空度始终保持在上、下限值之间，满足大、小虹吸管的抽吸要求；

（3）当滤池过滤开始时，进水小虹吸管真空电磁阀开启，开始抽吸真空，在设定时间到达后，真空电磁阀自动关闭，小虹吸形成，滤池进水；大虹吸形成也相同。

7、自动控制

（1）滤池过滤水位、反冲洗的形成与破坏以及反冲洗过程都采用自动控制，而且采用闭环控制方式；

（2）在进水总渠和每格滤池安装1台超声波液位计，在出水总管上安装在线浊度检测仪1台；

（3）恒水位自动控制程序：滤池开始进水时，先冲电动可调式蝶阀，当滤池水位上升到设定水位时，慢慢调节开启电动可调式蝶阀保持滤池水位基本恒定，随着过滤进行，滤层阻力增大，水位上升，应及时少量为电动可调式蝶阀泄气，增大开度，保持水位基本不变；

（4）反冲洗开始自动控制程序：当某滤格水位达到最大值（电动可调式蝶阀完全泄气，水位失控，继续上升至最大值）时，应控制对本滤格开始反洗，或当出水浊度仪达到一定数值，应控制对水位最高的一滤格开始反洗；

（5）滤格反冲洗过程自动控制程序：先开启进水小虹吸破坏电磁阀，破坏进水小虹吸，滤池停止进水；静置3分钟等待滤格水位下降至出水水位；开启鼓风机，配气管DN100电动球阀打开，气洗开始；1分钟后关闭排水大虹吸破坏电磁阀，开启抽气电磁阀，直到大虹吸形成，气水反冲洗开始；2分钟后，鼓风机停止，配气管电动球阀关闭，单独水洗开始；2分钟后，排水大虹吸破坏阀开启，排水虹吸停止；进水小虹吸破坏阀关闭，抽气阀开启，形成进水虹吸，滤格进水；

（6）自动控制通过电气、PLC和电脑等电器元件完成。在配气及真空系统各设一套就地自动PLC控制柜，通过总线网将所有生产数据会集到主控台电脑，进行数据汇总、分析操作，实现滤池运行的全自动控制。

六、改造后技术参数

1、滤后水浊度：<0.5NTU

2、设计处理能力：8万吨/日

3、设计滤速：13.8m/h

4、滤料：用蝶型高效自调适塑纤混合滤料填装量为54~67kg/m2；承托层采用卵石：粒径d=16~32mm，厚度L=0.1~0.2m；

5、反冲洗强度：水冲洗强度：5~6L/s·m2、气冲洗强度28~32L/s·m2。

七、结论

滤池改造后经过近一年的运行测定在进水浊度小于10NTU以下时，出水浊度平均小于0.5NTU,优于国家生活饮用水卫生标准（GB2006-5749），提高滤池理能力，滤池的反冲洗效果有了明显改善，滤料的截污能力增强，滤池的整体性能得到了很大的提高。改造后虹吸滤池完全达到了预期目的。