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变孔隙滤池焦点水网教程
变孔隙滤池在火电厂中水回用中的应用
李海文1，丁绍峰2
（1.国电河南电力有限公司，郑州市，450003；2.北京国电富通科技发展有限责任公司，北京市，100070）
[摘要]变孔隙滤池具有阻力损失小、滤速较高、纳污容量高、抗冲击能力强、反洗周期长的特点，在电厂中水回用中被广泛应用。
文中对变孔隙滤池的原理、结构、安装、运行和使用情况进行了介绍。
[关键词]变孔隙滤池；中水；滤料
Applicationofvariablevoiddeepfilteringinmunicipalwastewaterreuseinpowerplants
LIHai-wen1,DINGShao-feng2
（1.GuodianHenanPowerCo.,Ltd.,Zhengzhou,450003,China;2.BeijingGuodianFutongScienceAndTechnologyDevelopmentCo.,Ltd.,Beijing,100070,China）
[Abstract]Thevariablevoiddeepfilteringhastheadvantagesoflowresistanceloss,largeeffluentwaterflow,highdirtholdingcapacity,strongshockresistanceandlongbackwashcycle.Itwaswidelyusedinmunicipalwastewaterreuseinpowerplantsaccordingly.Inthispaper,principles,structures,installation,operationandusagesofthevariablevoiddeepfilteringareintroduced.
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[Keywords]variablevoiddeepfiltering;recycledmunicipalwastewater;filtrationmedium
0引言
目前，城市中水广泛应用于火力发电厂的循环冷却水补充水。
由于城市污水处理厂的二级处理仅仅是生化处理，主要是去除污水的有机物、氨氮和悬浮物，为进一步去除污水中的碱度、硬度、重金属等对循环水系统运行不利的成分，石灰澄清过滤处理工艺被广泛应用于中水深度处理[1-6]。
变孔隙滤池则是该工艺中非常重要的工艺单元，本文就变孔隙滤池的原理、结构、安装运行和使用情况加以论述。
1变孔隙滤池的原理
变孔隙滤池是一种以“同向凝聚”理论设计的正流深床滤池，它采用一种比通常使用的滤料粒径更大的滤料和另一种细粒滤料按一定比例混合而成滤床，变孔隙滤池采用的滤料粒径及所占的比例相差较大。
变孔隙滤池主要使用的是粗滤料，是整体过滤，所以滤层阻力小，滤速较高，不易堵塞，不会形成细滤料过滤时表面过滤的情况，且纳污容量高，反洗周期长，而加入有限量的细滤料，并均匀分散在整个滤层中，极大地降低了粗滤料的局部孔隙率，实现对水中细小悬浮颗粒“同向凝聚”的效果，提高了对细小悬浮颗粒的去除率[7-11]。
由于细滤料分布在粗滤料的孔隙中，细滤料并不增加滤层的高度，而仅减小滤料的孔隙度，提高过滤效果。
变孔隙滤池的水空床流速在18m/h以上，工程实例中流速达到21m/h时，依然有非常好的过滤效果和较长的过滤周期。
变孔隙滤池被广泛应用于混凝处理之后的过滤，充分发挥其同向凝聚的作用，尤其在国内火力发电厂，水经过石灰凝聚澄清后，大都采用变孔隙滤池进行过滤，为该滤池积累了较多的设计和运行经验。
2变孔隙滤池的结构
滤池主要由滤料和承托层、进气装置、配水装置、进出水堰室和阀门等组成。
结构图见图1。
图1变孔隙滤池结构示意图
2.1滤料和承托层
与普通砂滤池相比，变孔隙滤池对主滤料（粗滤料）和辅助滤料（细滤料）的粒径及装填比例有着非常严格的要求，若粒径和比例不合适，就会影响过滤效果，或减小过滤周期。
工程中，一般使用粒径1.2～2.8mm的天然海砂作为主滤料，使用粒径0.5～1.0mm的天然海砂作为辅助滤料，辅助滤料占滤床的比例一般非常小。
滤池砂层装填高度一般不小于1500mm。
通过实测发现，变孔隙滤池的滤料孔隙率和比表面积和普通砂滤池接近，其关键在于少量细滤料的加入，降低了粗滤料的局部孔隙率，强化了同向凝聚效果和对细小悬浮颗粒的去除效果。
石英砂滤料性质参数见表1。
表1石英砂滤料性质参数表
项目
参数
密度（g/cm3）
2.5～2.7
含泥量
<1％
盐酸可溶率
<3.5％
破碎率与磨损率之和
<2％
含硅物质（以SiO2计）
≥85％
灼烧减量
≤0.7％
密度小于2g/cm3的轻物质
≤0.2％
承托层一般自下向上装填粒径逐级变小的卵石，总装填高度一般不小于400mm，常见的卵石粒径级配分布见表2。
集水管设在承托层中，承托层和配水系统的设置对配水的均匀性均有较大影响。
表2承托层卵石粒径级配分布表
序号
卵石粒径（mm）
填装高度
1
40（±5%）
115
2
20（±5%）
75
3
14（±5%）
75
4
6（±5%）
75
5
2~6
75
2.2配水系统
变孔隙滤池配水系统与普通砂滤池相同，采用支母管形式，支管上开孔，为保证配水的均匀性，支管间距一般≤150mm，配水孔间距一般≤100mm，支管布置的数量及管上的开孔数量，需进行严格的设计核算，根据设计及工程经验，一般开孔面积占过滤面积的0.58%左右。
支管的安装须保证水平，以确保配水的均匀性。
2.3配气系统
布气装置包含母管、支管和水帽，为保证配气的均匀性，支管和水帽的安装必须保证水平，安装后在填装滤料前要进行曝气试验，以确保曝气的均匀性，同时为了保证曝气的均匀性，一般选用小型水帽，水帽的布置数量约60只/m2，水帽孔隙宽度＜0.5mm，缝隙面积约100mm2/只，水帽的材质多选用ABS，也可选用不锈钢材质。
变孔隙滤池反洗时先经过大流量水冲洗，接着进行气水联合洗。
大流量冲洗时，不同级配的滤料会被水力部分筛分，所以气水联合洗，既有擦洗滤料以剥落粘附在上面的悬浮物的作用，又有使粗细滤料重新混合均匀的作用。
为避免扰动承托层，滤池布气管布置在承托层之上。
2.4进出水堰室
每台变孔隙滤池的一端设置有进出水堰室，过滤进水与反洗排水均通过堰室，设置堰室的目的是均匀分配水量，同时某滤池反洗时，进水堰室的设置有效缓冲了运行滤池的滤速变化。
反洗排水堰室的设置使反洗水耗低于设置排水槽的滤池形式。
2.5滤池的阀门
每台滤池设置自动阀门5只，分别为进水门、反洗排水门、反洗进水门、反洗进气门、过滤出水门。
为保障滤池恒压过滤，过滤出水门采用自动调节阀，随着过滤时间的增长，滤层阻力变大，该阀门慢慢加大开启度，保持滤层上的运行水位稳定。
3滤池的安装和运行
3.1安装
配水、配气装置安装结束后，装填承托层。
填放卵石时必须避免卵石和ABS管道直接碰撞，以免把管道砸伤、砸裂，卵石填放的高度不能超过气管的高度。
承托层装填完毕，应进水进行布气试验，以检验布气均匀性。
滤料装填时，先装填主滤料，并进行充分反冲洗，记录主滤料滤层高度。
然后装填辅助滤料。
通过气水联合冲洗的方式使两种滤料混合均匀，停止冲洗后，滤层高度和主滤料高度相同，证明辅助滤料已经均匀填入主滤料中。
3.2运行
变孔隙滤池为恒水位（恒压）过滤，滤池出水调节阀门与滤池液位进行连锁以保证恒水位。
每台滤池运行至设定周期或滤池水位达到预先设定的反洗水位时，自动进行反洗操作，以防止滤池内杂质停留时间过长而发生滤层板结现象。
反洗程序如下：
（1）排水：
关闭滤池进水门，开滤池出水门，等液位下降到设定值时，关滤池出水门。
（2）大流量反洗：
启动反洗水泵，开启反洗排水门、反洗进水门，反洗母管调节门到大流量，反洗2~5分钟。
反洗强度为15.8升/米2．秒。
（3）气水合洗：
调节反洗母管调节门到小流量，开反洗进气门，启动反洗风机，反洗约2分钟。
气水合洗时空气反洗强度52.4米3/米2．小时，水反洗强度11.9升/米2．秒。
（4）小流量反洗：
停风机，关反洗进气门，小流量反洗2~5分钟。
反洗强度为11.9升/米2．秒。
（5）停止：
关反洗进水门、反洗母管调节门，停反洗泵。
反洗结束备用，等下一滤池反冲洗时启动运行。
反洗时各自动阀门状态见表3。
表3过滤器反洗自动阀门状态表
步序名称
阀门状态
进水阀
出水阀
反洗排水阀
反洗进水阀
空气擦洗阀
排水
关
开
关
关
关
大流量反洗
关
关
开
开
关
气水合洗
关
关
开
开
开
小流量反洗
关
关
开
开
关
停止
关
关
关
关
关
4变孔隙滤池的使用情况
通过调研发现，变孔隙滤池在国内中水回用，尤其是石灰澄清过滤工艺中应用非常广泛，多于其它过滤形式，并且运行均非常稳定，即使进水水质有所波动，出水浊度基本都能保持在2NTU以下[12-13]，变孔隙滤池在部分火力发电厂中水处理工程的应用实例见表4。
表4变孔隙滤池应用实例
项目名称
采用工艺
出力（t/d）
河南新乡2×300MW机组中水回用工程
生物流化床－石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
67000
华电安徽宿州2×600MW机组中水回用工程
石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
84000
国电濮阳热电厂2×200MW机组中水回用工程
石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
30000
国华内蒙古准格尔电厂2×300MW机组中水回用工程
石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
10000
山西漳山发电有限公司2×600MW机组中水回用工程
石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
25000
华能曲阜电厂2×300MW机组中水回用工程
石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
30000
华能嘉祥电厂2×300MW机组中水回用工程
石灰澄清－变孔隙滤池-部分超滤、反渗透－循环冷却水
30000
大唐安阳电厂2×300MW机组中水回用工程
生物滤池－石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
36000
国华三河电厂一期2×300MW机组中水回用工程
石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
48000
华电滕州新源热电厂2×300MW机组中水回用工程
石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
36000
大唐国际张家口发电厂8×300MW机组中水回用工程
石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
43000
华能黄台电厂2×350MW机组中水回用工程
石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
40000
鲁能哈密电厂2×300MW机组中水回用工程
生物滤池－石灰澄清－变孔隙滤池-循环冷却水
24000
在石灰处理工艺中，变孔隙滤池不仅能发挥滤速高、出水水质好的优点，而且介质抗污染性能好，反洗彻底，且反洗水耗小，滤料不易板结。
与常规石英砂过滤器和纤维过滤器相比，运行更为稳定，检修更为方便。
5参考文献
[1]张行赫.石灰深度处理在电厂中水回用中的应用[J].中国电力，2007，40
（2）：
40－42.
[2]吴志勇.用石灰——混凝处理法将中水作为电厂循环水的试验研究[J].电力建设，2007，28（5）：
65－68.
[3]庞从章，庞会从，聂通林.中水回用作电厂循环水补充水的设计[J].河北化工，2008，31（5）：
21－22.
[4]张英然.中水的深度处理及其在
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