翻板濾池設計

宋艷

摘? 要：結合連云港市灌南縣碩項湖自來水廠翻板濾池設計，簡單介紹翻板濾池的主要特點，并與國內運用比較廣泛的濾池進行優缺點對比。文章介紹了翻板濾池的諸多優點以及碩項湖自來水廠翻板濾池的運行工況，有一定的借鑒意義。

關鍵詞：翻板濾池;工藝計算;運行工況;優點;比較

中圖分類號：TU991.24? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）16-0088-02

Abstract： Based on the design of the flip plate filter of Shuoxiang Lake Water Supply Co.， Ltd. in Guannan County， Lianyungang City， the main characteristics of the flip plate filter are briefly introduced， and the advantages and disadvantages of the flip plate filter are compared with those widely used in China. This paper introduces several advantages of the flip plate filter as well as the operating conditions of the flip plate filter in Shuoxiang Lake Water Supply Co.， Ltd.， which can be used for reference.

Keywords： flip plate filter; process calculation; operating conditions; advantages; comparison

連云港市灌南縣碩項湖自來水廠是灌南縣設計的供水量最大的一座水廠，該工程一期建成后，最高日產水量為10.0萬m3/d。出廠水水質符合《生活飲用水衛生標準》（GB 5749-2006）的要求，其中出廠水濁度≤0.5NTU。針對灌南原水水質的分析，該市原水為微污染水，凈水處理工藝需考慮去除的指標為濁度、化學需氧量、氨氮、高錳酸鹽、鐵和細菌等。為保證供水水質安全，擬采取“預氧化+加強常規處理+深度處理”的工藝方案。水廠采用上向流活性炭濾池和砂濾池合建為組合濾池，砂濾池采用翻板濾池。

1 翻板濾池的工作原理

翻板濾池是因其反沖洗排水閥板可以0～90°翻轉而命名。此類濾池使用時，原水經過進水渠，進入溢流堰，最后均勻流入到濾池內，受到重力的作用，水可以滲透過濾料層，同時以恒水頭過濾之后，進入到集水室內。進入濾池反沖洗狀態，要先將進水閥門關閉，再按照沖洗流程，打開對應的閥門，比如氣沖、氣水沖等，通常要重復兩次，之后關閉排水舌閥，進入正常過濾狀態。

2 翻板濾池與其他濾池的比較

目前來說，應用的濾池類型較多，包括普通快濾池和翻板濾池等，由于性能差異，被應用的領域也存在差異。現結合以下類型的濾池進行分析：

2.1 普通快濾池

目前來說，國內常用的濾池為普通快濾池，不過由于使用的濾料屬于薄層級配濾料，使用時表層截污。從過濾的角度分析，屬于等水頭變速過濾，相比其他濾池，截污能力不強。沖洗系統為大阻力反沖洗，具有耗水量大的缺陷。使用的濾池清水閥門，以開關型為主，不作調節。一般來說，大、中、小型水廠都可以使用，但單池面積要達標，不能超過100m2。

2.2 虹吸濾池

從建設角度來說，此類濾池具有池深大的特點，因此土建工作量較大，不過由于不需要沖洗泵以及節省了很多操作閘閥，整體的造價成本較低。采取的過濾方式，具體為變水位下的等速過濾，完成沖洗后的一段時間內，清潔濾料水頭損失比較小，具有較強的過濾能力，但是隨著濾層水頭損失的增加，過濾水位不斷增高，整體角度衡量，此濾池的出水水質同V型濾池相比較差。

2.3 V型濾池

V型濾池的優點是過濾周期長，濾料層利用率高，濾速較高，濾后水質好。采用石英砂單層濾料，氣水反沖洗，耗水量少，并根據濾池水位的變化微量調節出水閥門的開啟度，以達到恒水位恒速過濾的目的。V型濾池還具有出水水質好，濾池體積較小的優點。

2.4 翻板濾池

翻板濾池采用閉閥沖洗，沖洗操作期間不排水，完成一次沖洗操作后，需要靜止沉淀20s，然后再排水。濾池采用的反沖洗為沖洗+單獨水沖。在進行單獨水沖操作時，按照高強度的要求，即15～16L/s·m2進行操作;同時按照膨脹率為15%～25%參數標準沖洗;配水方面，使用的方案為橫向配水配氣管+配水配氣，選擇單格集配水總渠以及橫向配水管位置，設置兩個氣墊層。現在國內V型濾池運用的比較成熟廣泛，翻板濾池是一種比較新的工藝，拿之單獨與工藝較成熟的V型濾池作比較：

（1）翻板濾池一般情況下采用雙層或多層濾料，濾層厚1.2～1.5m，承托層層厚約0.45m，采用粗-細-粗的礫石分層方式。采取此方案，鋪設上層粗礫石，能夠避免反沖洗操作時中層細礫石產生向上移動的情況;鋪設中層細礫石，能夠避免濾料流失;鋪設下層粗礫石，能夠支撐中層細礫石。通常來說，V型濾池多使用均質濾料，設計的濾層厚度范圍為1.2～1.5m;設計的承托層厚度范圍為0.05～0.1m。若濾料厚度相同，使用的翻板濾池使用雙層濾料，其相比V型濾池，優勢更加突出，具有截污量大的特點，同時過濾周期長（翻板濾池周期40～70h，V型濾池周期24～36h）。從去除濁度效果看，實際上翻板濾池比起V型濾池更好一些。（2）翻板濾池沖洗效果好于V型濾池，正如前面所述這是因為翻板式濾池選擇了具有高強度優勢的全流化沖洗工藝，能夠對濾層截留污物進行徹底清除;使用的V型濾池選用的是均質濾料，在運行時極易沉積污泥。除此之外，翻板濾池選擇的是閉閥沖洗方案，整個沖洗過程不排水，能夠避免濾料流失，優勢突出。（3）翻板濾池土建結構比V型濾池簡單，減少了中間的排水槽，相當增加了過濾面積，池深也淺一些。無論從結構的復雜程度、施工精確程度、安裝施工要求等方面V型濾池都比翻板濾池要求高。

3 翻板濾池的優點

綜上所述，可以總結出翻板濾池有如下優點：

3.1 濾料、濾層可多樣化選擇

實際應用中，依據進水水質以及處理后的出水水質要求，來選擇濾料或者濾層。一般來說，可以使用單層均質濾料或者雙層濾料、多層濾料，可選擇范圍比較廣泛。使用的單層均質濾料，以石英砂材料為主;使用的雙層濾料，多選擇無煙煤以及石英砂。如果濾池進水的水質比較差，那么選擇顆粒活性炭。

3.2 濾料流失率低

翻板濾池反沖洗過程分成氣沖-水氣聯沖-水沖三步，以上反沖洗過程完成后靜置20～30s，待濾料沉降而污物仍呈懸浮狀態時開始排污，通過控制閥板的開啟度以保證污泥的及時排除而濾料不致流失。這次排污結束再進行一次小水量的二次水沖使得濾料更干凈。

3.3 獨特的反沖洗方式

翻板閥濾池的沖洗方式也與其它氣水反沖洗濾池不同，翻板閥濾池采用閉閥沖洗方式，沖洗過程分氣沖+氣水聯沖+單水沖三個過程，在反沖過程中，合理控制翻板閥排水，由此保證濾料能被沖洗潔凈，而又不至于流失。因此翻板閥濾池幾乎不會出現濾料流失現象。

3.4 氣水反沖系統結構簡單施工進度快

翻板濾池的反沖洗系統綜合了普通快濾池與V型濾池的設計特點，中間配水配氣渠頂板采用預制混凝土板，豎向配水、配氣管的預埋件在預制板中，預制頂板安裝在中間水渠的頂部。濾池底板澆筑時應預留30mm～50mm高二次找平層。對濾池池底進行二次找平，找平后單格濾池池底平整度誤差≤±5mm，整池平整度誤差≤±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。

4 碩項湖自來水廠翻板濾池工藝計算

水廠總規模20萬m3/d;一期設計水量：Q=100000m3/d，自用水系數：5%;濾速：7.89m/h;強制濾速：10.53m/h;單座過濾面積：F=572m2;單座池數：8格;單格平面尺寸：11m×6.5m=71.5m2。

濾池采用氣水反沖洗的反沖洗方式，其中：第一階段：單獨氣沖，沖洗歷時4min，氣洗強度17L/（m2·s）;第二階段：氣水同時反沖洗，歷時4.5min，氣洗強度17L/（m2·s），水沖洗強度4L/（m2·s）;第三階段：單獨水沖，沖洗歷時1min，沖洗強度16L/（m2·s），沖洗2次;沖洗周期T=40～70h（可調節）。水反沖洗采用水泵直接沖洗，氣沖洗氣源來自離心鼓風機。

濾池高度的確定：翻板濾池總高度6.50m，其中：超高1.95m;清水層1.6m;濾料層1.5m;承托層0.45m;氣水室高度1.0m。

濾料采用雙層濾料：其中無煙煤厚0.7m，粒徑0.8mm～1.8mm;石英砂厚0.8m，粒徑0.7mm～1.2mm，共厚1.5m。承托層采用礫石3層級配，粒徑自上而下分別為2～4mm、4～8mm、8～16mm，每層厚0.15m，共0.45m。

濾池反沖洗配水配氣系統由底板上部橫向排水管和下部的縱向布水布氣管組成。

翻板濾池的進水渠部位，安裝了氣動閥板閥;同時反沖洗進出水管位置、濾池出水管位置，都設置了氣動蝶閥，整個反沖洗水排水過程，利用氣動翻板閥進行控制。除此之外，濾池內部布置了液位儀以及水頭損失儀。采用PLC控制技術，控制濾池的運行。整個過濾期間，依據濾池內部的水位變化，能夠自動調節濾池出水管部位的氣動蝶閥，控制其開啟度。如果過濾時間或者水頭損失已經達到設定的數值，那么進入自動反沖洗狀態。按照設計方案，反沖洗排水直接排放到回流調節池。考慮到后期的檢修作業，選擇濾池二層頂部位置，布置電動葫蘆起吊濾池閥門。

5 碩項湖自來水廠翻板濾池運行工況

（1）過濾過程：碩項湖自來水廠采用組合濾池，來水自2根總進水管先進入活性炭濾池，然后活性炭濾池來水通過進水閥門然后經配水堰進入每格翻板濾池，繼續向下穿過濾料層和集水系統進入清水出水管和總清水渠，最后由總出水管送至反沖洗泵房集水池。

（2）每組濾池在恒定液位下連續工作，通過濾池中液位計的信號與設定值的比較，濾池出水調節閥可自動調整其開啟程度，使濾池整個系統水頭損失恒定，從而保持濾池中的水位恒定，濾速恒定。

（3）反沖洗過程：停止進水后，降低水位至濾料層上10cm位置時，關閉出水閥，氣沖4min;再進行氣水聯合沖洗，歷時4.5min后關閉進氣閥。同時開大反沖洗進水閥，進行單獨水沖，水沖1min后開啟翻板閥排水，排完反沖洗水后再單獨大水量沖洗一次。

6 翻板濾池的應用前景

由于翻板濾池出水水質好，過濾周期長，土建施工周期短，施工精度低，國內已有越來越多的水廠開始采用此型濾池，如上海、江蘇、新疆等地。國內也有越來越多的廠家開始生產翻板濾池的關鍵閥門翻板閥，其中有廈門飛華、冠龍等技術都已經比較成熟。

綜上所述，相信在今后的發展中，翻板濾池一定會在水處理方面占據非常重要的一席地位。

參考文獻：

[1]畢愛軍.雙層濾料翻板濾池在閩南地區凈水廠中的設計實踐[J].給水排水，2019，55（02）：25-30.

[2]黃正策，楊自雄，楊潔，熊尚雷.翻板濾池的特點及運用[J].廣西城鎮建設，2014（05）：76-78+96.

[3]方杰，蔡正君.翻板濾池在城鄉供水一體化工程中的應用小結[J].江西水利科技，2017，43（06）：416-420.