摘要：過濾是凈水廠的主要水處理環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)的選擇直接決定了水廠 的出水水質(zhì)和運行成本，我國的濾池工藝由傳統(tǒng)的虹吸濾池、無閥濾池等單水沖濾池發(fā)展到目前的以V型濾池、翻板濾池等為代表的氣水反沖洗濾池已經(jīng)經(jīng)過了幾十年的發(fā)展時間，實踐證明 ，翻板濾池是一 種新興的比較先進的氣水反沖洗濾池工藝 ，它允許濾料的靈活組合 ，在出水水質(zhì)、反沖水耗 、運行成本等方面都具有傳統(tǒng)濾池所無法比擬的優(yōu)勢。本文根據(jù) 昆明市第七自來水廠翻板濾池的實際運行情況，闡述了翻板濾池的工作原理 、主要特點，分析了它在實際運行過程中的操作要領(lǐng)、需要注意的問題及其優(yōu)缺點。
關(guān)鍵詞：濾池
翻板閥 雙層濾料
布水布 氣面包管
1、濾池在水廠工藝的作用及濾池類型簡介
過濾，在水處理技術(shù)中一般是指以石英砂等粒狀 材料組成的濾料層截留水中的懸浮雜質(zhì)，從而使水獲 得澄清的工藝過程 。過濾過程主要包含阻力截 留篩 濾、重力沉降、接觸絮凝。其中主要的過程是在濾 料表面發(fā)生的阻力截留過程 ，通過這一過程截留了水 體中絕大部分的懸浮顆粒，通常稱為表面過濾。對于 細(xì)微懸浮物，以發(fā)生在濾料深層的重力沉降和接觸絮 凝為主 ，稱為深層過濾。關(guān)于過濾工藝的發(fā)展和改善主要圍繞的是濾料 (包含承托層)層的選擇 ，
配水系統(tǒng)的改進來進行的 。 濾池能有效的去除水中細(xì)小懸浮物及依附于懸浮物上的病毒 、細(xì)菌，經(jīng)過過濾后水渾濁度一般可以降至 ≤1NTU。因此濾池在處理飲用水工藝中是較為重要的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國內(nèi)常用的濾池類型有無閥濾池 、虹吸濾池 、V型濾池 、翻板濾池等 。
2、翻板濾池的工作原理及特點
翻板濾池又叫蘇爾壽濾池 ，是瑞士蘇爾壽 (SUlzer)公司下屬工程部
(現(xiàn)瑞士 VATECHWABAGWinterthur)的研究成果 。所謂 “翻板”是因為該型濾池反沖洗排水舌閥 (板)在工作過程中是在0一90度。范圍內(nèi)來回翻轉(zhuǎn)而得名。我國昆明第七 自來水廠是繼香港大浦水廠之后第二家使 用該型濾池的水廠，目前上海昆山自來水公司在建水廠的濾池也選擇 了此型濾池，正在建設(shè)過程中。
面包管
2．1翻板濾池的工作原理
翻板濾池的工作原理與其他類型氣水反沖濾池相似：原水通過進水渠經(jīng)溢流堰均勻流入濾池 ，水以重力滲透穿過濾料層 ，并以恒水頭過濾后匯入集水室 ， 見圖l；濾池反沖洗時 ，先關(guān)進水閥門 然后按氣沖、氣水沖、水沖3個階段開關(guān)相應(yīng)的閥門，見圖2。 一 般重復(fù)兩次后關(guān)閉排水閥，開進水閥門，恢復(fù)到正常過濾工況 .
圖中：1．翻板閥氣缸 2．翻板 閥連桿 系統(tǒng) 3．翻 板閥閥板 4．翻板閥閥門框 5．濾水異型橫管 6．濾水 異型豎管 7．濾料 層 8．進水渠道 9．反沖排水渠道 10．反沖氣管 11．濾后水出水管 12．反沖水管
2．2翻板濾池主要特點
2．2．1濾料、濾層可多樣化選擇。
根據(jù)濾池進水水質(zhì)與對出水水質(zhì)要求的不同，可 選擇單層均質(zhì)濾料或雙層、多層濾料 。一般單層均質(zhì)濾料是采用石英砂 (或陶粒 ) ；雙層濾料為無煙煤與石英砂或陶粒與石英砂 (昆明第七 自來水廠采用陶粒石英砂)。當(dāng)濾池進水水質(zhì)差，原水受到有機微污染 ，含TOC較高時，可用顆粒活性炭置換無煙煤等濾料 。
2．2．2濾料反沖洗凈度高 、周期長與容污能力強 。根據(jù)水流剪切力與水的粘滯系數(shù)及速度梯度變化 成正比，即與水沖洗速度成正比。一般經(jīng)兩次反沖洗過程，濾料中截污物遺 留量少于0．1kg／ra。這樣一來使翻板濾池的運行周期延長 ，反沖洗周期達30—60 小 時 (相應(yīng)水頭損失為2．Orn水柱左 右 ) ，當(dāng)2m容污水頭時，濾料的截污能力達2．5kg／m 。
2．2．3翻版濾池有著獨特的配水配氣系統(tǒng) ，形成雙層氣墊層 ，證布水 、布?xì)饩鶆?(詳模型圖4所示 )。這是翻板濾池的亮點之一 。
所有氣水反沖洗濾池都要首先考慮反沖洗效率的大化，實現(xiàn)效率大化的根本途徑 ：一是要適度反沖洗，這點靠設(shè)定適當(dāng)?shù)姆礇_洗強度和延續(xù)時間來達到 ；二是整個濾池的均勻配水和配氣，翻版濾池配水配氣方式與其它形式的大相徑庭 ，其池底結(jié)構(gòu)如圖5上圖所示 。翻版濾池的配水配氣系統(tǒng)由三個部分組 成 ：
(一)池底的縱 向配水配氣渠 ，
(二)豎向配水配氣管 (連通管 )；

(三 )橫向配水配氣管 (面包管 )。

為了做到整個濾池的均勻配水配氣 ，濾池的配水配氣系統(tǒng)設(shè)計成配水配氣室 ，即以池底的縱向配水配氣渠作為一次配水配氣室，以濾板以上的橫向配水配氣管 (面包管)作為二次配水配氣室 ，一、二次配水配氣室之間以豎向配水配氣管連通。 在豎向配水配氣連通管方面 ，設(shè)計者采取了氣、水各行其道的辦法 ，即每條面包管有一條豎 向配水連通管 ，又有一條豎向配氣連通管 ，如圖5下圖所示。二次配水配氣室由多個面包管組成 ，每個面包管的構(gòu)造如圖6所示 。
濾池在進行正常過濾作業(yè)時，待濾水穿過濾料層經(jīng)過面包管頂部和側(cè)面小孔以及底部的大孔進入面包管 ，然后通過豎向配水連通管流入池底縱向配水配氣渠 (此時充當(dāng)出水匯水渠)并流出池外。 在濾池在進行反沖洗作業(yè)時，反沖洗水 自池底縱向配水配氣渠、豎向配水連通管進入面包管然后通過面包管上各個孔洞散布到濾池的各個角落 ；濾池在進行空氣反洗作業(yè)時 ，壓縮空氣先進入池底縱向配水
配氣渠在水渠上部形成氣墊層 (下氣墊層)，當(dāng)氣墊層形成到一定厚度時 ，空氣從豎向配氣連通管進入面包管 ，并在面包管上部形成另一個氣墊層 (上氣墊層)，當(dāng)面包管上部氣墊層形成到一定厚度時 壓縮空氣就會從面包管兩側(cè)的小孔里大量釋放到濾料層中，行成氣體反沖洗。 由于翻版濾池的配氣系統(tǒng)有上下兩個氣墊層，這對緩解氣流對配水室的脈動作用造成的液面不平和氣量不均，提高布水布?xì)獾木鶆蛐杂泻艽蠛锰?，從而大大提高反沖洗效率 。
2．2．4翻板濾池節(jié)能效果顯著 。
目前 ， 國內(nèi)使用的虹吸濾池 、普通快濾池及V型濾池在反沖洗的水沖洗和漂洗階段，反沖洗水均通過排水槽溢流堰排走 ，且為防止濾料的流失反沖強度也限制的較低 ，這樣 既不可能把濾池沖洗的很干凈又浪費了大量的水、電資源。由于采用了先進的反沖洗 工藝和技術(shù)先進的翻板閥，翻板濾池在氣沖、氣水混合沖、水沖3個階段中翻板閥始終是關(guān)閉的 ，我們可以提高反沖強度，加大濾料的碰撞和反沖水的清洗強度 ，這樣既提高了濾池的反沖效率又避免了濾料的流 失同時又使反沖水得到了重復(fù)利用減少了反沖水的用量 。由于翻板排水閥是在反沖洗結(jié)束20秒后才逐步開啟 ，而且排水時段中翻板閥只開啟45。，所以，積聚在濾池內(nèi)的反沖水和懸浮物僅上部的可以排出， 而池內(nèi)的濾料 由于比重大沉降速度快不會流失。 翻板濾池的水沖強度為 15—16L／m ．s，濾料膨脹 率可 達 15％一25％，根據(jù)設(shè)計計算和實測資料翻板濾池的反沖洗耗水量為3—4．5m ／m ，例如昆明第七自來水廠每個 120m 的濾池兩次反沖用水量不超過500m ，而V型濾池的反沖洗耗水量 為6—8m／m2，翻板濾池與V型濾池相比 ，反沖洗耗水可節(jié)約近50％，所以 ，翻板濾池是一種節(jié)能型濾池。
2．2．5翻板濾池出水水質(zhì)比一般低水頭反沖濾池出水水質(zhì)好 。
這主要由于反沖洗強度較高，濾料中截污物遺留量少、濾料凈度好 ，使初濾水水質(zhì)得到保證。根據(jù)昆明第七自來水廠的翻板濾池驗證 ：同樣進水水質(zhì)條件下，翻板濾池出水水質(zhì)顯著提高 ，當(dāng)進入濾池的濁度<5NTU時，翻板雙層濾料濾池的出水水質(zhì)<3NTU (95％)，<0．5NTU (100％)。
2．2．6氣水反沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單 ，維護工作與運行費用低 。

翻板濾池的反沖洗系統(tǒng)具有綜合普通快濾池V型濾池的設(shè)計特點 ，但對濾池底板施工要求的平整度不很嚴(yán)格 ，即使每格濾池中間安裝布?xì)獠妓�管部分的池�?，對水平誤差要求 ≤10mm。這樣可降低施工難 度、縮短施工周期 ，較明顯地減少施工費用。此外 ， 翻板濾池底板的土建結(jié)構(gòu) 比有濾頭底板的土建簡單得多，對于大的單格面積濾池具有很大的優(yōu)越性，采用濾頭底板的濾池存在濾頭堵塞的現(xiàn)象 ，而翻板濾池則沒有堵塞 d,4L的問題 。該型濾池的布?xì)獠妓�立管一般采用不銹鋼管 ，配水配氣橫管采用PE塑料制作。配水 、氣橫管的水平度施工中容易調(diào)整 ，使濾池的整個濾料層能均勻地達到反沖洗 ，去污效果好 ，避免了局部濾料結(jié)污結(jié)塊現(xiàn)象 ，濾池的使用壽命較長 ，減少維護工作與運行費用 。

3、翻板濾池與其它濾池優(yōu)缺點的比較與其他濾池比翻板濾池具有以下優(yōu)缺點
3．1優(yōu) 點
3．1．1采 用雙層濾料 ，濾料含污能力強 。
3．1．2采用氣水反沖洗 ，由于反沖洗時關(guān)閉排泥
水閥，高速反洗，反沖洗效果好 ，耗水量少 (按反沖
洗周期24tJ~時計，反沖洗水量僅 占產(chǎn)水量3％)
3．1．3t建結(jié)構(gòu)簡單 ，投資較省，施工方便。
3．1．4f
t．沖洗時不易出現(xiàn)濾料流失現(xiàn)象。
3．1．5運行 自動化程度高 ，便于管理。
3．2缺點
3．2．1設(shè)備較多，一次投資較大。
3．2．2運行電耗較高。
4 翻板濾池在實際應(yīng)用中的體會以昆明第七 自來水廠 (以下簡稱七水廠 )運行情況為例 ，分析翻板濾池運行中應(yīng)注意事項及存在問
題 。
4．1翻板濾池運行中應(yīng)注意事項
4．1．1濾池的PLC自控是濾池運行的關(guān)鍵 ，濾池是在PLC自動化模式下按照預(yù)設(shè)的參數(shù)工作。PLC程序設(shè)計時應(yīng)根據(jù)實際運行情況 ，確定反沖洗排污時間及其他參數(shù)。反沖過程 中要注意高速反沖洗強度和時間，以免造成沖洗不夠或是濾料流失。
4．1．2濾料品種 、級配 、強度的選型是決定濾池出水水質(zhì)質(zhì)量的關(guān)鍵。在選擇濾料時應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)情況、出水水質(zhì)要求確定濾料選型 ，如采用陶粒時須注意強度等級 。
4．1．3運行時應(yīng)每天檢查各濾池水位 ，并與PLC系統(tǒng)上顯示水位做比較 ；每天檢測濾池過濾水的濁度，如果過濾水的濁度超過0．5NTU，則應(yīng)分別檢查每格濾池的濁度 ，針對產(chǎn)生高濁度水的濾池分析因 。
4．1．4每三個月檢查一次濾池中濾料的高度，并與原濾料填料的高度相比較 ，如果濾料的損失高度不超過250ram，就沒必要填加新料 ，如果濾料的損失高度超過了250mm,~lJ要填加新料。

4．1．5翻板濾池前進水堰位排水翻板閥上方 ，距濾料較高 (七水廠進水堰口距濾料的高差為1．7m)沖洗完成時進水落差較大 ，形成跌水沖擊翻板閥下方濾料 ，因此在反沖過程完成后應(yīng)采用反沖洗 水使濾池的水位提升到一定高度后再開啟進水閥，以 緩沖進水對濾層的沖擊。

4．2翻板濾池運行中存在問題
4．2．1濾料流失比預(yù)期的多 ，七水廠從2005年斷續(xù)試運行到現(xiàn)在總共運行時間為三年多，平均每格濾池跑料 150—200mm。其主要原因：一是陶粒強度等級不夠造成反沖時陶粒顆粒磨損較大；其二是反沖洗程序設(shè)定在反沖洗排水過程中對翻板舌板 (閥)的開啟度沒有設(shè)置開45。這一停頓過程，造成濾料流失。
4．2．2七水廠在運行過程 中從濾池沖洗情況來看濾池的布?xì)獠妓�還是 比較均勻，但 16格濾池均出現(xiàn)了濾料混層現(xiàn)象 ，下層石英砂已經(jīng)和上層的陶粒混雜。為分析原 因，對石英砂、陶粒進行 自由沉淀試驗 ，發(fā)現(xiàn)兩種填料的 自由沉降速率相差不大 ，分別為0．14m／s、0．16m／s。這可能是導(dǎo)致濾料混層的因素之一 ，其他原因如濾料的級配、強度以及反沖洗強度、時間等正在通過進一步試驗進行驗證。

4．2．3t水廠濾池的設(shè)計是進水、排水在濾池的同側(cè) ，反沖洗結(jié)束后 ，濾池內(nèi)仍漂浮有沖洗后的泡沫。建議今后設(shè)計在廠平面布置允許的情況下翻板濾池的進、排水分開設(shè)置，并在反沖洗程序中增設(shè)一道表沖，提高反沖洗效率。

4．2．4濾池出水閥的開度隨著濾速的快慢、水位的高低動作是保持恒水位過濾的關(guān)鍵。七水廠在運行過程中出現(xiàn) 了出水閥頻繁動作的現(xiàn)象，主要是PLC程序沒有對水位信號進行濾波處理 (濾池120m2／格，面積較大有水波影響)同時也沒有對控制信號進行有效的處理造成。因此在PLC程序設(shè)計時應(yīng)著眼于細(xì)部考慮 。
4．2．5濾池進水閥只采用氣動控制未設(shè)置應(yīng)急手動啟閉裝置，這種控制在節(jié)能上有一定的優(yōu)勢 ，但必須要求有一套可靠的氣源系統(tǒng)支持。七水廠曾幾次出現(xiàn)過其氣源 系統(tǒng)的空壓機故障造成濾池進水閥全部關(guān)閉 ，原水進水閥一時關(guān)閉不及 ，沉淀池水大面積溢流 ，若處理不及時易造成事故。因此濾池進水閥在采用氣動控制時應(yīng)考慮設(shè)置應(yīng)急手動啟閉裝置。
5、飲用水處理工藝技術(shù)的展望
人類對飲用水的健康安全要求越來越高 ，在強化常規(guī)水處理工藝的基礎(chǔ)上逐步采用深度處理工藝，如臭氧處理、活性炭過濾等 ，以保證飲用水的高質(zhì)量高標(biāo)準(zhǔn)