摘要：近年米，彗星式纖維束濾池技術(shù)在凈水處理系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司3期凈水處理系統(tǒng)采用孔室旋流加隔板回流組合型反應(yīng)池、斜管沉淀池、新型D型濾池組成為主體的處理工藝處理，出水水質(zhì)穩(wěn)定，保證了生產(chǎn)裝置的工業(yè)用水需求，從而創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。
渭化集團(tuán)公司3期原水系統(tǒng)于2010年10月底投入運(yùn)行，設(shè)計(jì)規(guī)模為3.12×104m3/d。凈水處理裝置采用孔室旋流加隔板回流組合型反應(yīng)池、斜管沉淀池、新型D型濾池組成的常規(guī)處理方法，以去除沈河地表水中所含有的泥沙、懸浮物及膠體物，使其濁度≤1mg/L；再與未經(jīng)處理的白楊水源地1級(jí)加壓泵站來(lái)的地下水，在清水池中按1:1比例混合，混合水再通過(guò)441C加壓泵送往各給水管網(wǎng)。本文以渭化集團(tuán)公司新型D型濾池為例，對(duì)該過(guò)濾技術(shù)進(jìn)行了深入探討，為其今后工程應(yīng)用提供了可推廣和借鑒的經(jīng)驗(yàn)。
1 新型D型濾池的優(yōu)點(diǎn)
新型D型濾池是一種在V型濾池結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改進(jìn)，并以新型慧星式纖維濾料為技術(shù)核心的結(jié)構(gòu)先進(jìn)、性能優(yōu)良的重力式濾池。新型慧星式纖維濾料是在傳統(tǒng)彗星式濾料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改進(jìn)的更加科學(xué)的過(guò)濾體。適用于中、小型給水及污水深度處理系統(tǒng)，近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于各種凈水處理和工業(yè)廢水的深度過(guò)濾處理單元，是石英砂等顆粒狀濾料濾池的更新?lián)Q代工藝。
新型D型濾池在原水預(yù)處理處理的工藝中，運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)良好，并有一定的抗沖擊負(fù)荷能力。新型D型濾池的濾速大約是砂濾的2~3倍，在工業(yè)用水緊張的實(shí)際情況中，相對(duì)其它濾池有比較大的優(yōu)勢(shì)。
2 凈水系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)出水的水質(zhì)
根據(jù)渭化原水水源及工業(yè)用水的實(shí)際要求，渭化集團(tuán)3期凈水處理系統(tǒng)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1。
表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水、出水水質(zhì)
| 項(xiàng)目 | 進(jìn)水水質(zhì) | 出水水質(zhì) |
| 濁度/NTU | ≤20（短期≤30） | ≤1（進(jìn)出濁度≤30時(shí)，出水濁度≤2） |
3 凈水處理系統(tǒng)工藝流程
渭化集團(tuán)3期凈水系統(tǒng)是配套雙醋項(xiàng)目的生產(chǎn)供水、循環(huán)水補(bǔ)充水、消防用水建設(shè)的�？紤]到生產(chǎn)用水出水水質(zhì)要求嚴(yán)格等因素，決定選擇孔室旋流加隔板回流組合型反應(yīng)池、斜管沉淀池、新型D型濾池的組合工藝。圖1所示為該凈水處理系統(tǒng)工藝流程圖。
該凈水處理工藝結(jié)合混凝劑、混凝劑及消毒劑的投加，主要去除沈河地表水中所含有的泥沙、懸浮物及膠體物。
4 新型D型濾池結(jié)構(gòu)組成及工作原理
新型D型濾池由池體、濾料、濾板、布水系統(tǒng)、布?xì)庀到y(tǒng)、濾料密度調(diào)節(jié)裝置、管道、閥門(mén)、反洗水泵、反洗風(fēng)機(jī)、電氣控制系統(tǒng)等組成。采用彗星式纖維束濾料作為濾元，其濾料直徑可達(dá)幾十微米甚至幾微米，屬微米級(jí)過(guò)濾技術(shù)（砂濾屬毫米級(jí)），具有比表面積和表面自由能大、過(guò)濾阻力小等特點(diǎn)，增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機(jī)會(huì)和濾料的吸附能力，大大地提高了過(guò)濾效率和截污容量。新型D型濾池運(yùn)行時(shí)，纖維密度有一定的濾層壓縮量，使濾層孔隙度沿水流方向逐漸縮小，密度逐漸增加，相應(yīng)濾層孔隙直徑逐漸減小，實(shí)現(xiàn)了理想的深層過(guò)濾。當(dāng)濾層達(dá)到截污容量需清洗再生時(shí)，彗星式纖維束濾料在氣水脈動(dòng)作用下即可方便地進(jìn)行清洗，達(dá)到有效恢復(fù)纖維束濾料過(guò)濾性能的目的。濾層的加壓及放松過(guò)程無(wú)需額外動(dòng)力，均可通過(guò)水力自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
新型D型濾池工藝簡(jiǎn)圖如圖2所示。
對(duì)濾料的清洗采用水洗—?dú)馑舷础吹墓に嚕哂星逑葱矢�、無(wú)需藥劑浸泡清洗、自耗水量低等優(yōu)點(diǎn)。濾層在反沖洗水的作用下被充分放松，纖維束濾料恢復(fù)到松弛的舒展?fàn)顟B(tài)，在氣水混合擦洗的作用下，將過(guò)濾截留下的污染物從濾層中洗脫并排出，使濾料恢復(fù)過(guò)濾性能。
5 新型D濾池的技術(shù)性能參數(shù)
新型D型濾池設(shè)計(jì)進(jìn)水量為0.36m3/s，設(shè)計(jì)濾速為17.4m/h，強(qiáng)制濾速為20.8m/h，主要性能參數(shù)詳見(jiàn)表2。
表2 新型D型濾池性能參數(shù)表
| 濾池格數(shù)（格） | 4 |
| 反洗水強(qiáng)度，L/s·m2 | 6 |
| 清洗空氣強(qiáng)度，L/s·m2 | 30 |
| 截污容量，kg/m2 | 15-35 |
| 濾前水濁度/NTU | ≤10 |
| 濾后水濁度/NTU | ≤1 |
| 清洗水壓力/Mpa | 0.1-0.15（濾池反洗入口） |
| 清洗空氣壓力/Mpa | 0.05 |
| 清洗時(shí)間/min | 15-20 |
| 反沖洗方式 | 水-氣水-水 |
濾池分為4格，池體為鋼混結(jié)構(gòu)，為2層建筑。反沖洗采用獨(dú)立氣水分配系統(tǒng)，布水布?xì)庀到y(tǒng)為穿孔管形式，反沖洗方式還可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況靈活調(diào)整。
反洗氣：BK7018型羅茨風(fēng)機(jī)2臺(tái)（1用1備），為濾池反沖洗提供氣源。單臺(tái)風(fēng)機(jī)Q=35.5m3/min，風(fēng)壓0.051MP，電機(jī)功率Pe=45kW，采用單獨(dú)控制，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)能夠相互切換，輪番啟動(dòng)，互為備用，即連續(xù)兩次反洗采用不同反洗風(fēng)機(jī)；當(dāng)1臺(tái)風(fēng)機(jī)故障，自動(dòng)切換到另1臺(tái)風(fēng)機(jī)。
反洗水：反沖洗水泵（型號(hào)200TIS250B）2臺(tái)（1用1備），為濾池反沖洗提供水源。單臺(tái)水泵Q=400m3/h，H=14m，電機(jī)功率Pe=22kW，水泵為單級(jí)泵。兩臺(tái)反沖洗水泵能夠相互切換，輪番啟動(dòng)，互為備用，即連續(xù)兩次反洗采用不同反洗水泵，當(dāng)1臺(tái)水泵故障，自動(dòng)切換到另1臺(tái)水泵。
6 濾池的運(yùn)行與控制
濾池正常工作時(shí)為全自動(dòng)運(yùn)行，運(yùn)行采用變水位運(yùn)行方式，當(dāng)運(yùn)行周期和運(yùn)行液位達(dá)到設(shè)定值后即進(jìn)行反沖洗。反沖洗分為氣沖—?dú)馑疀_—水沖洗3階段，各部分時(shí)間根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試情況和進(jìn)出水質(zhì)進(jìn)行調(diào)整。在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，濾池一般根據(jù)設(shè)定的運(yùn)行周期（一般為12~24h）和濾池運(yùn)行液位控制反洗，2種情況的任何一種都控制濾池的運(yùn)行狀況。當(dāng)濾池液位到達(dá)上液位，而其它設(shè)定值未到達(dá)，濾池停止過(guò)濾進(jìn)行反沖洗，反沖洗結(jié)束后濾池處于休閑狀態(tài)只有當(dāng)水位到達(dá)下液位時(shí)才啟動(dòng)濾池進(jìn)行過(guò)濾；當(dāng)過(guò)濾時(shí)間達(dá)到設(shè)定的過(guò)濾時(shí)間，而其它設(shè)定值未到達(dá)，濾池也停止過(guò)濾進(jìn)行反沖洗，反沖洗結(jié)束后濾池處于休閑狀態(tài)只有當(dāng)水位到達(dá)下液位時(shí)才啟動(dòng)濾池進(jìn)行過(guò)濾。每次只能反洗1格濾池，依次輪流逐格反洗。反洗風(fēng)采用羅茨風(fēng)機(jī)反洗，反洗風(fēng)經(jīng)反洗進(jìn)氣閥通過(guò)布?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)入濾料層。反洗水采用離心水泵反洗，反洗水采用濾后水，從濾池總出水池取水，經(jīng)反洗進(jìn)水閥通過(guò)布水系統(tǒng)進(jìn)入濾料層，由反洗排水槽收集經(jīng)過(guò)排水閥和排水總管道自流入回收水池。
濾池其控制系統(tǒng)采用觸摸屏和現(xiàn)場(chǎng)可編程序控制器（PLC）控制，分為手動(dòng)/自動(dòng)控制方式。濾池的運(yùn)行和反洗采用1臺(tái)PLC集中控制各濾池的電動(dòng)閥門(mén)及配套反洗風(fēng)機(jī)、反洗水泵及出口電動(dòng)閥門(mén)，PLC控制柜配置1臺(tái)觸摸屏以便調(diào)整濾池運(yùn)行和反洗參數(shù)。各格濾池配備1臺(tái)電動(dòng)閥門(mén)控制柜實(shí)現(xiàn)就地控制。
每格濾池配套有進(jìn)水閘門(mén)、清水出口閥門(mén)（調(diào)節(jié)型）、反洗進(jìn)水閥門(mén)、反洗進(jìn)氣閥門(mén)、反洗排水閥門(mén)5個(gè)電動(dòng)閥門(mén)（見(jiàn)圖2），以及反洗風(fēng)機(jī)出口閥、排空閥，反洗水泵出口閥。電動(dòng)閥門(mén)具有全開(kāi)、全關(guān)兩種狀態(tài)；反洗風(fēng)機(jī)和反洗水泵有運(yùn)行、停止和故障等3種狀態(tài)，通過(guò)人機(jī)界面可監(jiān)視這些狀態(tài)。
7 處理效果
目前，該濾池經(jīng)過(guò)連續(xù)3年多的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，新型D型濾池出水水質(zhì)均達(dá)到工業(yè)用水的要求見(jiàn)表3。表3中所列數(shù)據(jù)為從2012年1月至2012年12月的均值。
表3 污水廠實(shí)際進(jìn)水、出水水質(zhì)
| 時(shí)間 | 濁度/NTU | ||
| 原水 | 濾池進(jìn)水 | 濾池出水 | |
| 2012-01 | 2.07 | 1.29 | 0.56 |
| 2012-02 | 1.88 | 1.25 | 0.65 |
| 2012-03 | 2.27 | 1.95 | 0.33 |
| 2012-04 | 1.76 | 1.65 | 0.89 |
| 2012-05 | 3.78 | 2.49 | 0.34 |
| 2012-06 | 3.27 | 2.90 | 0.39 |
| 2012-07 | 5.90 | 4.04 | 0.77 |
| 2012-08 | 5.11 | 4.27 | 1.17 |
| 2012-09 | 6.34 | 5.05 | 1.13 |
| 2012-10 | 8.01 | 6.02 | 0.97 |
| 2012-11 | 7.63 | 3.09 | 0.89 |
| 2012-12 | 2.90 | 2.16 | 0.39 |
渭化集團(tuán)公司3期凈水系統(tǒng)采用新型D型濾池工藝，在水源為地表水的因季節(jié)及雨量的變化原水濁度變化較大的情況下，基本可以使出水水質(zhì)長(zhǎng)期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。新型D型濾池在渭化集團(tuán)凈水處理系統(tǒng)的成功運(yùn)行，是保證后續(xù)生產(chǎn)裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的前提。
