模塊化濾池在自來水廠凈水工藝中的應用

李積偉

摘要：在自來水廠凈水處理工程中，尤其是采用地表水時，過濾是一個不可缺少的過程。過濾不但可以降低水的濁度，而且可以部分去除水中有機物、細菌乃至病毒等。近幾年隨著一體式模塊化水處理裝置的推廣，模塊化濾池在凈水工藝中也得到應用。本文從模塊化濾池特點、應用設計等方面詳細介紹了模塊化濾池在凈水工藝中的應用實例。

關鍵詞：過濾;模塊化濾池;自來水廠;實際工程;設計使用

1 前言

在自來水廠地表水凈水處理工程中，過濾工藝是一個不可缺少的過程。過濾一般是使用活性炭或石英砂等濾料截留水中各種懸浮物，從而使水變清的一個工藝過程，濾池一般設置在沉淀池之后。過濾的目的是為了進一步降低水的濁度，并同步部分去除水中有機物、細菌乃至病毒等。濾池有多種形式，按照控制方式分為普通快濾池、虹吸濾池、V型濾池等。按照池體結構形式分為常規鋼筋砼池體濾池和模塊化鋼結構濾池。近年來隨著模塊化水處理裝置的推廣，模塊化濾池在自來水廠凈水工藝中也開始得到應用。

2 模塊化濾池的優點

模塊化濾池是以鋼板代替常規鋼筋砼池體，通過預制池體基礎、工廠加工制作、現場組裝焊接池體、池體內外防腐處理、外部配套安裝等，最終形成為一座完整的濾池。模塊化濾池在工程中具有以下優點：

2.1 工藝選擇多樣性，可選擇任何形式濾池樣式;

可根據原水水質特點選擇不同的形式，在沖洗方式的不同上可選擇單獨水反沖洗或氣、水聯合反沖洗;在控制方式上可選擇各種不同樣式濾池;在濾料選擇上可選擇石英砂濾料、無煙煤濾料或活性炭濾料。因此具有靈活、多樣性的優點。

2.2 設備緊湊布置、占地面積更省;

由于模塊化濾池采用了鋼板代替了傳統鋼筋砼池體，節約土地，使得設備布置更為緊湊，各墻體寬度也大幅度減小，整體縮小了濾池的占地面積。以利津水廠5萬m?/d設計規模的濾池為例，占地面積分別是524㎡和814㎡，模塊化池體占地面積減小約35.6%。

2.3 施工簡單，施工周期短;

模塊化組裝濾池，一般是在加工廠下料、運輸至現場拼裝，且在加工期間，可在施工現場同時澆筑鋼筋砼基礎，不耽誤工期。模塊化濾池自加工生產至試運行，整個施工周期一般不超過三個月;但常規鋼筋砼濾池施工周期一般至少需要約六個月時間;因此采用模塊化濾池可大大的縮短施工周期。

3 模塊化濾池安裝、運行及操作

模塊化濾池安裝時基礎必須平整且穩固，一般采用鋼筋砼基礎，地基承載力需滿足≥8T/m2。

模塊化濾池安裝完成試運行時，要適當減少進水量;提高混凝劑的投加量，以加速形成懸浮物顆粒，待出水水質穩定后，逐漸調整進水流量和混凝劑投量。

為防止氣候影響設備，模塊化濾池裝置宜放置于室內或置于加蓋的工作棚內。

模塊化濾池裝置主體內外表面油漆要保持清潔衛生，每兩年定期進行檢查與維護，每10年重新防腐處理以確保凈水裝置的使用壽命。

4 工程應用實例

下面以利津水廠5萬m?/d濾池為例，該項目采用直接接觸過濾V型濾池工藝，采用氣水聯合反沖洗系統，并利用現有反沖洗設備間。

4.1 原水水質情況分析

利津水庫水源為黃河水，建設初期水源水質較好，總體上屬于Ⅱ類水體。近幾年原水水質有所下降，但大多數常規水質指標的均值仍能達到II～III類國家地面水環境質量標準。

4.1.1 原水濁度;相對較低，平均濁度為13.1NTU左右，最大值33NTU，最小值1.9NTU，尤其是冬季，原水整體呈現低溫低濁狀態。

4.1.2 藻類：是水環境中一種重要的污染物，會干擾混凝沉淀，并能引起濾池的堵塞，造成濾池反沖洗周期縮短、出廠水濁度升高，甚至導致自來水存在異味等問題。近年來水庫有大量藻類繁殖的現象，而一般藻類在100萬/L以上時，即會對水處理帶來不利的影響。藻類指標雖未列入GB5749-2006，但高達幾千萬的藻類說明水庫原水富營養化問題較嚴重。

利津水庫水的特點主要表現為水體輕微污染和冬季低溫低濁、夏季藻類繁殖的特點。

4.2 水質目標

利華益集團工業用水對水質要求相對較低，只需滿足出水濁度<3NTU，且明確要求不需加氯消毒。

4.3 工藝路線確定

根據水廠出水水質要求，采用接觸過濾工藝。接觸過濾工藝是在水中直接投加混凝劑經混凝后不經沉淀池，直接進入到濾池進行過濾，從而去除水中懸浮物。該方法一般允許進水濁度小于50NTU。

模塊化濾池采用凝聚過濾法，絮凝藥劑投加到濾池前20～30m處設置的管道混合器中，經管道充分混合后進入濾池直接過濾。今后如水質變化，濾池不能滿足要求，可在濾池前增加一座絮凝沉淀池（氣浮池），與濾池對接。具體工藝路線如下：

水庫→原水提升泵站→模塊化鋼結構V型濾池→清水池→外輸

4.4 濾池設計

模塊化濾池需充分考慮與現有濾池的兼容性，兩套濾池系統共用反沖洗設備間。

設計參數：

規模5萬m?/d，恒水位減速過濾;

布置形式：V型濾池，雙排布置，中間管廊帶;

外形尺寸：長×寬×高=25.2m×6.3m×4m，共2組;

箱體材質：Q235B，外圍箱體及底板鋼板厚度≮10mm;

濾池內外倉均采用聚氨酯聚乙烯互穿網絡（俗稱IPN8710）涂料防腐處理，兩道底漆兩道面漆，防腐厚度不低于200μm;

濾池共分8格，單格尺寸為6.3m×6.3m（過濾面積35.3m2），濾速7.4m/h，強制濾速8.6m/h。濾料采用石英砂濾料，粒徑0.9～1.2mm，d10=0.95mm，K80<1.4，厚度1.4m;承托層粒徑2.0～4.0mm，厚度100mm;

配水系統采用高精度ABS材質長柄濾頭配水布氣，濾縫寬度0.35mm，有效面積3.5cm2/個，每平米數量不低于56個;

濾板采用鋼板，濾板厚度為12mm，滿足最不利工況下重力荷載和反沖時浮力荷載要求，滿足水密封和氣密封要求;

沖洗方式及沖洗強度如下：

單氣沖洗：氣沖q=15L/s·m2，沖洗時間：t=2min。

氣水聯合沖洗：氣沖q=15L/s·m2，水沖q=3L/s·m2，沖洗時間：t=3min。

單水沖洗：水沖q=6L/s·m2，沖洗時間：t=6min

表面掃洗：水沖q=2.16L/s·m2，全程。

4.5 基礎及維護房設計

項目區地基承載力不高且土質均勻性較差，為減小因基礎不均勻沉降對設備正常運行的影響，采用整體式現澆鋼筋砼筏板基礎，且基礎埋深低于凍土層。

模塊化濾池箱體頂部有電氣控制柜、自控控制柜等各種操作柜，現狀為室外布置無維護措施，存在安全隱患，同時考慮到雨水等對鋼結構的腐蝕影響，在后續工程中會增加輕鋼結構維護房，確保設備使用年限。

4.6 濾池運行

利津水廠模塊化濾池自2015年7月投產至今運行穩定，自動化程度高，出水水質較好，一般情況下出水濁度穩定在2～3NTU以下，冬季原水水質好時濁度可維持在1NTU以下。由于工藝是直接接觸過濾工藝，出水滿足設計要求。

5 結語

通過在利津水廠凈水工藝系統中的實際應用，模塊化濾池在出水水質上完全滿足自來水廠凈水工藝要求，與常規的鋼筋砼池體相比較具有較大的優勢和特點，可作為自來水廠凈水工藝系統選擇推廣使用。

參考文獻：

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