改良型翻板濾池在浙江某凈水廠中的應用

蔣 躍

（江蘇先行交通科技有限公司，江蘇 南京 210008）

0 引言

隨著我國的社會經濟飛速發展，人民的生活水平不斷提高，城市飲用水水質要求愈加嚴格，供水保證率和供水安全度也日益提高，尤其是體現感官性狀、一般化學指標以及微生物含量等綜合情況的濁度指標，日趨嚴格，新建的凈水廠除采用常規處理工藝外，均增加了深度處理工藝，其中深度處理工藝又多以“臭氧氧化+活性炭吸附”工藝為主，該工藝出水濁度低且穩定，可以有效去除水中的微生物，極大地提高飲用水的生物安全性。考慮到活性炭是輕質濾料，為了減少活性炭濾料流失，多采用“翻板濾池”池型。浙江某凈水廠是一座采用改良型翻板濾池池型作為活性炭濾池的現代化水廠，水廠水源為太湖水庫，工程處理規模為8 萬t/d，凈水采用“前臭氧接觸+絮凝沉淀+砂濾+臭氧接觸+活性炭吸附+消毒”工藝。

1 活性炭濾池的特點

隨著水源污染的日益加重和飲用水水質標準的提高，為了克服常規處理工藝的不足，對常規處理工藝出水再進行深度凈化將成為凈水水廠的選擇之一。臭氧—活性炭濾池（O3-BAC）工藝是目前凈水深度處理的主要工藝。活性炭濾池與普通的濾池的主要不同之處主要是濾料采用的是活性炭。

活性炭是一種經過氣化（碳化或活化），造成發達空隙的、用碳作骨架結構的黑色的固體物質。活性炭的發達空隙、導致其出現很大的表面積，具有良好的吸附特性。活性炭吸附作用是指水中污染物質在活性炭表面富集或濃縮的過程。其產生吸附的原因是由于分子之間和分子內鍵與鍵之間存在作用力，該力是物質聚集狀態中分子間存在的一種比較弱的相互作用力[1]。

2 翻板濾池的特點

翻板濾池又叫蘇爾壽濾池，是瑞士蘇爾壽（Sulzer）公司下屬技術工程部（CTE 公司）的研究成果。所謂“翻板”，是因為其反沖洗排水舌閥在工作工程中0～90°翻轉開閉而得名。蘇爾壽公司長期對濾池技術進行研究與推廣應用，不斷改進完善翻板濾池。它在反沖洗系統、排水系統與濾料選擇方面有新的技術性突破，從而使該型濾池具有出水水質明顯提高、反沖洗水量少、反沖洗時間短、反沖周期長、基建投資省、運行費用低以及施工簡單、工期短等特點。

翻板濾池的工作原理：在過濾時，進水通過溢流堰均勻流入濾池，按照恒水位過濾方式，自上而下進行過濾，反沖洗時，先關閉進水閥，待池內余水水位濾至濾料表面20cm～30cm 時，關閉出水閥門，按照氣沖、氣水混沖、水沖三個階段進行沖洗，沖洗結束后開啟排水翻板閥，排出沖洗廢水。原理見圖1。

圖1 傳統翻板濾池池型（未標注數值單位為m）

翻板濾池由于采用閉閥反沖洗，可實現濾料層大強度膨脹沖洗，沖洗比較徹底干凈，而濾料又不易流失。這一區別于其他濾池的基本特點可使翻板濾池的濾料可以有雙層濾料或活性炭濾料、砂濾料等多樣性選擇。另外，沖洗過程中不排水，可以減少沖洗水耗。

翻板濾池目前在國內已有昆明、嘉興、無錫等地多家水廠均有使用經驗。

3 改良型翻板濾池及傳統翻板濾池的比選

浙江某凈水廠項目水源地為太湖水庫，根據國家城市供水水質監測網臺州監測站檢測原水水質檢測結果，按《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）衡量，總體為Ⅱ類。此外，近年來太湖水庫原水具有全年濁度偏低、季節性暴發藻類、存在季節性錳超標、pH 值夏季偏低等特點。項目出水水質要求較高，除需滿足國家《生活飲用水衛生標準》（GB5749-2006）外，還需達到當地《浙江省城市供水現代化水廠評價標準》（2013 年版）的要求，出廠水濁度不大于0.1NTU。

綜合水源水質、出水水質、用地情況、業主需求等多因素考慮，采用“預處理+常規處理+深度處理”凈水處理工藝，具體為原水→預臭氧接觸池→絮凝沉淀池→V 型砂濾池→臭氧接觸池→活性炭濾池→清水池→送水泵房→出水。

其中，深度處理為“臭氧接觸+活性炭吸附”的工藝，而翻板濾池較其他池型相比，不僅耗水量小，而且不會出現濾料流失現象，確定采用翻板濾池作為項目中“活性炭濾池”的池型。

通過對目前國內翻板濾池工藝在各凈水廠中的調研，發現傳統活性炭翻板濾池存在以下一些缺點（見圖1）：①翻板閥設于進水同一側，須在濾池進水總渠中安裝翻板閥連桿，因此需要在進水總渠中預埋鋼管（管內放置翻板閥連桿），預埋鋼管設置在進水渠中，進水渠中過流斷面面積突然減少，水流狀態改變，水頭損失增加。②根據《濾池設計規程》（CECS321：2012）第3.0.15 條，單個濾池的出水渠應設置方便進行安裝與維護的人孔，傳統翻板濾池底部配氣配水渠（兼出水渠）未設置人孔，不能滿足相關規程要求。濾池施工時，拆卸模板、清理打掃困難，濾池建成后，檢修維護復雜。③溢流孔設置在池長一側，當設置多組活性炭濾池并聯時，兩組濾池之間須增加溢流渠道，用來排放溢流出水，增加了濾池占地面積。④濾料自下而上分別為承托層及活性炭層，而濾池多采用敞開式，由于陽光的照射及溶解氧較為充足，池內藻類極易生長，易穿透炭濾層進入清水池，影響出水水質。

針對以上這些問題，項目設計時，結合平面布局，工藝流程及占地面積，對傳統翻板濾池池型進行了改進，具體改進如下（見圖2）。

圖2 改良型翻板濾池池型（未標注數值單位為m）

將傳統的翻板排水閥移至與進水渠相對應的濾池另一側，排水閥連桿無需穿過進水總渠，原進水總渠內供翻板閥門安裝用的預埋鋼管可取消，進水渠道的局部水頭損失減小。翻板排水閥移位的同時，反沖洗廢水渠也同步調整至與進水渠相對應的濾池另一側。

于配氣配水渠（兼出水渠）的左側設置DN700 檢修人孔，可滿足施工時拆卸模板、清理打掃、平時檢修維護的需要。

于反沖洗配水渠一側設置溢流孔，溢流孔孔底標高高于常水位0.05m，溢流水直接排入反沖洗廢水渠，多組濾池并聯合建時，兩組濾池之間無需增加溢流渠道，減少了占地面積。

活性炭濾料與礫石承托層之間增加500mm 厚均質石英砂層，通過均質石英砂的過濾作用，截留穿透炭濾層的藻類等物質，確保出水達標。

4 工藝方案的設計

浙江某凈水廠項目，“臭氧接觸+活性炭濾池”，設計規模為8.0 萬t/d，自用水系數為8%，土建設備一次建成，具體設計如下。

4.1 臭氧接觸池

臭氧接觸池共分2 組，有效接觸時間15min，采用全封閉結構，單組臭氧池平面尺寸為12.8m×10.8m，池深6.15m，平均有效水深5.5m。

臭氧最大投加量為2.5mg/L，平均投加量為1.5mg/L，臭氧接觸池采用臭氧專用擴散盤、每池各3 點投加、投加氣量比為50%、25%、25%。

4.2 活性炭濾池

4.2.1 設計參數

活性炭濾池采用改良型翻板濾池池型，數量為1 座，內分6 格，雙排布置（每排3 格），兩排濾池中間設置管廊。

濾池設計濾速：10.0m/h，強制濾速：12.0m/h。

總平面尺寸：38.1m×19.6m，濾池每格凈尺寸10m×6m，池深5.75m，濾層表面以上水深1.8m，管廊尺寸8.7m×19.6m，高度9.35m。

4.2.2 主要設備及材料

濾池濾料：活性炭種類采用柱狀煤質活性炭，粒徑采用8 粒度×30 粒度（相當于2.38mm×0.6mm），堆積密度0.35g/cm2～0.55g/cm2，不均勻系數K80=1.9～2.0，濾料厚度2200mm，亞甲藍值＞200mg/g，碘值＞900mg/g，比表面積≥900m/g，且應滿足《生活飲用水凈水廠用煤質活性炭》（CJ/T345-2010）要求。

墊層：采用均質石英砂，有效粒徑d10=（0.7±0.03）mm，不均勻系數K80＜1.4，厚度500mm。

承托層采用礫石，厚度300mm，粒徑從上至下分為2mm～4mm（h=50mm），4mm～8mm（h=100mm），8mm～16mm（h=100mm），16mm～32mm（h=50mm）。

反沖洗設備：活性炭濾池共設置反沖洗泵4 臺，采用臥式離心泵，均設置變頻調速裝置，3 用1 備；水泵參數：流量Q=333L/s，揚程H=12m，功率N=55kW。活性炭濾池共設置反沖洗風機3 臺，采用螺桿風機，均設置變頻調速裝置，兩用一備，與V 型砂濾池共用；風機參數：流量Q=1815m3/h，揚程H=5m，功率N=37kW。活性炭濾池的反沖水來自V 型砂濾池濾后水，反沖洗水泵及反沖洗風機均另設置在反沖洗泵房。

4.2.3 過濾過程

來水自總進水管分至兩側進水渠，通過每格濾池的配水渠進入各格濾池，繼續從上向下穿過活性炭層和集水系統，通過配水配氣渠（兼出水渠），經出水管至出水總渠后，至后續清水池。

4.2.4 反沖洗流程

濾池反沖洗時先關進水閘門，然后按氣沖、氣水沖、水沖三個階段開關相應的閥（板）。一般重復兩次后關閉排水閥（板），開進水閘門，恢復到正常過濾工況，具體如下：1）出水閥開啟度達到最大，水損達到最大（2.0m）時，關閉進水閘門，濾池繼續過濾。2）待水池水面降至距離濾料層頂0.2m 時，關閉出水閥門。3）開啟反沖洗進氣閥門，單獨氣洗，歷時4min。4）開啟反沖洗進水閘門，氣水（小水量）同時沖洗，歷時4min。5）關閉反沖洗進氣閥門，增大水沖洗強度，單獨水（大水量）沖洗，歷時2min。6）關閉反沖洗進水閥門，閑置約20s，打開翻板閥排水，排水歷時約1.5min。7）關閉翻板閥，單獨水（大水量）沖洗，歷時2min，閑置20s，打開翻板閥排水，排水歷時約1.5min。8）關閉翻板閥，單獨水（大水量）沖洗，歷時1min，打開進水閘門及初濾水閥，排放歷時約20min。9）關閉初濾水閥，打開出水閥門，重新開始過濾。

各步驟的時間可在濾池運行一段時間后，根據現場實際運行情況作適當調整，濾池整個反沖洗歷時約35min～40min。翻板閥打開排水時，先緩慢打開45°進行排水，當水位降至炭層表面以上0.5m 時全打開排水。

5 結語

為滿足凈水廠日益高標準的出水水質要求，“臭氧接觸+活性炭濾池”工藝在浙江某水廠凈水處理中是必要的。

臭氧活性炭濾池采用新型翻板濾池池型，在不改變處理效果的情況下，在排水閥、檢修通道、溢流通道、濾料等方面進行改進，具體如下：1）更改翻板閥門安裝位置，減少進水渠水頭損失；2）配水配氣槽設置檢修人孔，便于運行維護；3）更改溢流孔位置，減少池體占地面積；4）增加砂濾層，確保出水水質。

新型翻板濾池應用于國內凈水廠的經驗還較少，因此需要在實際工程應用中不斷總結經驗，及時分析和解決存在的問題，進一步優化。