淺析變孔隙濾池的特點、設計及安裝

呂樹梅

摘 要 變孔隙濾池采用兩種粒徑明顯不同的濾料，按照一定比例摻混填裝成濾床，介質之間形成大小不均勻的孔隙，帶有雜質的水經這些孔隙時，細小懸浮顆粒就會遷移到下層濾床，使整個濾床的濾料基本都參與過濾，增加雜質穿透深度，提高濾料的納污能力。具有濾速較高、納污容量高、阻力損失小、抗沖擊能力強、反洗周期長等特點。目前變孔隙濾池多應用在熱電廠凝聚澄清池后。文章對變孔隙濾池的工作原理、特點、設計及安裝運行等多個角度，進行了介紹。

關鍵詞 變孔隙濾池；熱電廠；濾料氣水反洗沖

中圖分類號 TM6 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）161-0179-01

熱電廠循環冷卻水補充水的水源多采用城市中水，前端預處理系統一般處理工藝為機械攪拌澄清池+變孔隙濾池，變孔隙濾池作為最后一道屏障，其作用非常重要，主要是進一步去除機械澄清遺漏的細小懸浮顆粒，降低后續反滲透處理系統的負荷，延長膜的使用壽命。

1 變孔隙濾池的過濾原理

水中懸浮顆及粒經過具有孔隙的介質或濾網被截留分離出來的過程稱為過濾。變孔隙濾池過濾的過程主要去除的是水中的細小懸浮物、膠體物質、有機物等對循環水運行不利的成分，使得經過過濾后的出水水質滿足設計的需要。變孔隙濾池正流深床濾池，依據“同向絮凝”理論。它采用粗、細兩種粒度差別很大的兩種砂濾料按照一定的體積比例混摻在一起填充成床。為了保證兩種濾料的混摻度，在投運前，采用氣水聯合反沖洗，使粗細兩種濾料充分混合，使得細砂在整個濾床中均勻分布，粗砂之間的孔隙經細砂的切割形成不規則的小孔隙，這樣的孔隙在整個濾床中向各個維度延伸，這樣形成的孔隙就是變孔隙，雜質經過這樣的孔隙時，不會僅在濾料上層停留，而是隨水流至濾料的更深層，可大大提高濾池的納污能力，延長濾料的反洗周期。

2 結構特點

濾池池體采用鋼筋砼結構，其整體結構組成與其他濾池類似，也是由濾料、承托層、“豐”字管配水、“豐”字管+小濾頭配氣、進水配水裝置堰、閥門等組成。

跟其他濾池不同之處在于，變孔隙濾池采用粗、細兩種濾料混摻填裝。兩種濾料的比例有著嚴格的要求，粗濾料采用粒度為2mm～3mm的粗稀土瓷砂，細濾料采用粒度為0.5mm～1mm的細稀土瓷砂，兩種濾料按照體積為30：1的比例，混摻在一起填充成約不低于1.5m高的濾床。細濾料均勻的分布在粗濾料形成的孔隙中，降低了粗濾料的孔隙度，大大提高了過濾效果。濾層的高度以粗濾料計。承托層采用大阻力配水系統，即從濾料底向池子底以此分別為：粒徑為2mm～4mm，厚度100mm；4mm～8mm，厚度100mm；8mm～16mm，厚度100mm；16mm～32mm，厚度應高出“豐”字管配水孔眼100mm。

每個變孔隙濾池均在濾池的一側設置進水配水堰，進水堰可以做成可調性，也可以做成固定性，形狀為V型槽，不僅可以保證進水量均勻分配，還可以緩沖反洗后重新過濾室的濾速變化。

濾池閥門共設置進水、出水、反洗進水、反洗進氣、反洗排水5個功能的自動閥門。濾池出水自動閥門采用可調節型，目的是為保證濾池恒水頭過濾，閥門的開啟動隨著濾料的阻力慢慢加大開啟度，以保證運行水位的穩定。

3 設計參數

以某熱電再生水回用工程為例，其中過濾工藝采用了在電廠中普遍應用的過濾工藝—氣水反沖洗變孔隙濾池，于2014年設計完成，2015年建設并安裝完畢，同年底正式調試且出水效果良好。

池體采用鋼筋混凝土結構，室內布置。設計規模為凈總產水量300m3/h，共設置3格變孔隙濾池，其中2格運行，1格備用，每格均可單獨運行。單格出力150m3/h，最大出力210m3/h，單池最大設計空床濾速為13.3m/h。單格過濾面積為4.2m×3.75m。運行周期為36h～48h，水反洗強度12～16L/m2·s，氣反洗強度13～17L/m2·s。

共設置2臺反洗水泵，1用1備，臥式離心式，變頻控制，單臺水泵的工藝參數為：Q=907.2m3/h，H=16m（標準水柱）。根據廠家樣本，流量選用910m3/h。

共設置2臺反洗風機，1用1備，羅茨風機，單臺風機的工藝參數為：Q=14.18m3/min，P=0.05MPa.根據廠家樣本，流量選用14.2m3/min。

進、出水管流速為0.8m/s～1.0m/s，反洗進水管流速為2.0m/s～2.5m/s，反洗進氣管流速為10m/ s～15m/s，反洗排水管流速為1.0m/s～1.5m/s，根據以上算的各自管徑。

變孔隙濾池“豐”字管配水流速為1.0m/s，～1.5m/ s，其他與普通快濾池相同，采用支母管形式，母管DN500，支管DN80，支管斜下45°交錯開直徑為10mm的孔。為保證配水的均勻性及方便安裝，支管凈距為300mm，配水孔間距80mm，支管布置的數量及管上的開孔數量，按照大阻力配水的計算方法設計，開孔面積占過濾總面積的0.28%左右。安裝支管時，要嚴格保證水平，這樣才能達到均勻配水的目的。

“豐”字管+小濾頭配氣裝置由DN150母管、DN80下支管、DN40支管和小濾頭及支架等組成。為避免擾動承托層，濾池布氣管布置在承托層之上。濾頭多采用小型濾頭，布置數量約32只/m2，孔隙寬度<0.25mm，縫隙面積<200mm2/只。填裝濾料前，要對配氣裝置進行曝氣試驗，以檢驗曝氣是否均勻性。

變孔隙濾池的反洗水泵采用變頻控制。反洗前，先采用大流量反洗水泵進行沖洗，再接著進行氣水聯合洗，最后采用小流量反洗。在大流量沖洗過程中，不同級配的濾料會被水力部分篩分，細砂因質輕大分部被分離到濾床的上層，采用氣水聯合洗，不僅使粗細濾料重新混合均勻，形成變孔隙；又可擦洗濾料以剝落粘附在上面的懸浮物，使濾料得到充分潔凈。

4 注意事項

1）為了配水配氣的效果，應嚴格保證配水、配氣裝置安裝的水平性。承托層裝填濾料安裝前，必須進水進行布氣試驗，以檢驗布氣均勻性。配水裝置安裝完畢后，進行裝填承托層，做好一定的防護措施，避免與裝置直接碰撞，造成砸傷、砸裂等問題。配氣裝置安裝時，要注意承托層高度不得超過母管的高度。

2）設置進出水堰室的目的是均勻分配水量，當一組濾池反洗時，進水堰室可有效緩沖了正在運行濾池的濾速變化。

5 調試結果

序號單格進水水量（m3/h）實際濾速進水濁度度（NTU）實際出水濁度度（NTU）要求出水濁度（NTU）過濾周期：

1 100 6.35 7 0.7 3 45

2 150 9.5 7 1 3 40

3 210 13.3 7 1.2 3 38

4 300 19 7 1.6 3 36

6 結論

本項目設計相對保守，孔隙濾池的最大水空床流速為13.3m/h，正常空床濾速為9.5m/h。按照調試結果看，設計濾速在19m/h也是沒有問題的，依然有非常好的過濾效果和較長的過濾周期。