V型滤池设计细节.docx

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V型滤池设计细节

V型滤池系统

第一章概述

1.1过滤机理

根据使用方法的不同,主要有三种过滤工艺：

¨ 在承托层上过滤，

¨ 通过颗粒状的滤床过滤

¨ 通过滤饼过滤

按照被过滤的颗粒物的特性即使用的过滤材料，可能涉及以下一种或多种机理：

截留、吸附和脱附。

截留机理

两种基本类型：

¨ 机械过滤：

其截留所有大于滤料或由已经沉积的颗粒物集团而形成的滤料的筛孔尺寸的颗粒物。

滤料的筛孔越小，此现象越明显：

其在由较粗滤料构成的滤床中作用较小，但在通过细筛孔介质的过滤中的作用较为重要：

滤网、滤棒等。

¨ 在滤料上沉积：

悬浮颗粒物随着液体流动；它可能穿过滤料而不被截留，这与其粒径和孔径的相对大小有关。

无论如何，多种现象可以改变其行并使其与滤料接触。

可以确定的有如下现象：

¨ 摩擦作用的直接中间截留

¨ 由布朗运动导致的扩散

¨ 颗粒物的惯性

¨ 沉降：

无论过滤方向如何，颗粒物都可能由于重力作用而在滤料表面沉降

截留机理主要作用在深层过滤工艺中。

吸附机理

颗粒物在滤料表面的吸附作用在低滤速时得到加强，其原因为物理作用力（挤压、内聚力）及主要为范德华力的吸附力。

脱附机理

作为上述机理的结果，被已经沉积的颗粒物包裹着的滤料表面之间的间隙变小。

时流速升高。

被截留的沉积物可能脱附并被带到滤料的深层，甚至可能透滤层。

液体中的固体颗粒物与在某种程度上絮凝了的胶体具有不同的特性并且以上机理所起的作用也不同。

因此，对所含的悬浮固体保持其原有状态和带电的液体的直接过滤与对凝聚了的液体的过滤有很大的区别。

1.2滤料的阻塞及冲洗

被截留的悬浮物逐渐阻塞滤料的构成元素之间的空隙。

这种现象称作“滤池阻塞”。

随着阻塞增加，影响通过滤池水流的水头损失也随之加大。

当水头损失值达到或接近1.5米水柱进，需要对滤池进行冲洗。

阻塞速度取决于：

¨ 水的特性：

水的浊度越高，滤池越快被阻塞

¨ 混凝剂的质量、絮凝及沉淀：

该处理流程质量越差，滤池越快被阻塞

¨ 过滤面积单元流量或滤速：

水头损失随着滤速加大而增加

¨ 滤料的粒径：

过滤介质的粒径越小，滤池越快产生阻塞

第二章工艺设计

2.1土建工程

流量（m3/d）：

129,600

2.2结构

V型滤池用矩形混凝土池制成，设有滤板，滤板上有预埋环，将细缝长柄滤头用丝扣装上。

滤头覆盖有均匀的砂层。

¨ 滤池中轴的一条渠用作排放冲洗水

¨ 配气系统由一条冲洗水渠下的渠道及滤板下的配气组成

¨ 带有多孔的V型槽，可在滤池冲洗期间用澄清水进行表面扫洗

2.3设备

每个滤池配有：

¨ 一个澄清水进水闸板

¨ 一个冲洗水出水蝶阀

¨ 一个滤后水出水调节蝶阀，配有角度变送器

¨ 一个冲洗水进水蝶阀

¨ 一个气洗进气蝶阀

¨ 一个反冲洗气排气阀

¨ 一个水头损失变送器

¨ 一个液位变送器

2.4特性

V型滤池的特点如下：

¨ 使用厚层均质砂的一种过滤工艺

¨ 淹没深度高，可为滤池的各部分提供适当的正压，从面避免滤床的汽化断层（由自动阀维持）

¨ 由于有特殊规格的滤孔及堰，待滤水在滤池组间可均匀地配水

¨ 通过“阻塞补偿”法控制恒定流量及恒定水位

¨ 气、水同步反冲洗伴随着表面扫洗，接着是水漂洗，滤床不膨胀，再进行表面扫洗。

交叉冲洗可确保通过去除所有杂质，排放至下水道，避免了出现水平流速为零的区域，洗脱的颗粒不会再度沉积

2.5周期运转

周期运转包括两个阶段：

过滤及冲洗。

过滤

通过一个开放的V形水槽，水流入滤池。

水流经砂和滤头后，通过滤后水出水管被收集到滤板下。

冲洗

排放砂层上的上层水后，对砂层进行冲洗。

气、水同步反冲洗后，紧接是用滤后水扫洗，在这两段期间，亦用澄清水进行表面扫洗。

冲洗期间，通过长柄配气，滤头包括一根延管伸至滤板下。

该管在其上部有一校正孔（紧接在滤板下），在其下部有一条缝。

进行冲洗期间，部分空气流经校正孔，其余的流经该缝。

这就在滤板下形成了气垫，从而达到均匀配气（即使滤板不很平整）。

待过滤水的特性决定了冲洗周期的频率。

实际上，在流量是恒定时，主要的决定因素是水头损失。

通过水头损失达到1.5米时，才进行冲洗。

各种顺序如下：

¨ 用停止过滤的方法，降低液位至冲洗水出水渠的上沿。

持续时间：

1分钟

¨ 建起”气垫“（气流量：

≌28m3/hr/m2）

¨ 气、水冲洗加上扫洗水流，用两台鼓风机供气，用一台泵提供反冲洗水

持续时间≌6min

气流量≌55m3/h/m2

向上水流量≌7.5m3/h/m2

交叉冲洗≌7m3/h/m2（额定流量时）

¨ 用水进行漂洗（由两台泵提供反冲洗水），保留扫洗水流直至流至下水道的水清澈为止

持续时间≌6min／分钟

向上水流≌15m3/h/m2

交叉冲洗≌7m3/hr/m2（正常流量）

2.6控制系统

滤池的设计及其控制系统决定了滤后水水质。

后者既不会引起出水突变也不会波动地工作，既不会引起摆动也不会太敏感，这些因素可导致清水水质恶化及滤池过早穿透。

此外，控制系统必须满足以下要求：

¨ 滤后水出口的变化缓慢

¨ 持续地控制液位，没有复杂的机械系统。

¨ 在水厂流量的各种变化中，限制人为介入。

这就是V型滤池的控制系统。

无论滤池如何阻塞，通过位于各滤池出口的控制器保持恒定的流量。

该控制器是作为一个流量控制器或液位控制器，从根本上确保了均匀分配。

当滤池干净时，该单元产生一个大的辅助水头损失；而当滤池被阻塞时，控制器补偿了滤床的阻塞。

调节单元为一个气动阀门，安装在滤后水出水管上。

一个液位传感器产生一种电流信号，该信号与过滤介质上的液位成比例。

该信号与一个保持恒定的液位设点作比较。

位于控制台内的电子控制器做出反应使滤后水出口阀门开或关直至恢复平衡为止（测定液位＝设点）。

该系统完全晶体管化，包括了数个辅助装置以调节控制带，必要时，在反冲洗后打开系统，重新逐步启动。

控制系统主要包括一个可编程的逻辑控制器（PLC）

通过该PLC的键盘，显示阻塞情况。

通过一个膜形传感器测量阻塞情况。

为防止超出预设最大阻塞值，PLC配备了一个报警系统。

2.7安全设计

溢流

滤池进水渠道上的溢流按照水厂的满负荷设计。

低液位

反冲水池中装有一个低液位开关LSLL301，用于避免反冲泵以及所有从该池汲水的泵干运行。

中液位

反冲水池中装有一个中液位开关LSM301，用于避免反冲洗因水源不足而被迫中断。

防止滤池过度堵塞

每个滤池都安装了一个低压力开关PSL301。

在阻塞传感器发生故障的情况下，但阻塞程度达到设定值时，可自动触发反冲洗。

第三章水厂详述

3.1V型滤池的设计

总能力及额定流：

5400m3/h

冲洗水用量：

允许过负荷率：

20%

滤池数：

正常流量下的单位能力：

900m3/h

尺寸：

2×3.50×14.985m

单元面积：

104.9m2

砂上的水深：

1.20m

额定流量下的滤速：

8.75m/h

反冲洗时的滤速：

9.10m/h

过负荷时的滤速：

8.75m/h

砂层厚度：

1.50m

砂的规格：

1.35mm

反冲洗

形成气垫时空气的流量：

2885m3/h

气＋水阶段空气流量：

5770m3/h

气＋水阶段水流量：

787m3/h

漂洗阶段水流量：

1574m3/h

澄清后水交叉冲洗：

734m3/h

3.2滤池主要设备

滤池进水闸板

数量：

编号：

AV301A-F

供货商：

ACSA

型号：

CM05

尺寸：

300×300

使用压力：

6bar

反冲洗排水阀

数量：

编号：

AV302A-F

供货商：

KSBAMRI

类型：

AQUISORIA10

型号：

Type1-3g6k3gXC

直径：

DN600

压力：

PN10

执行机构：

ACTAIR200

附件：

AMTEOBOX

使用压力：

6bar

滤池调节阀

数量：

编号：

LCV302A-F

供货商：

KSBAMRI

类型：

AQUISORIA

型号：

G-A7-H48-006A

直径：

DN400

压力：

PN10

执行机构：

ACTAIR200

附件：

AMTRONIC

使用压力：

6bar

反冲洗进水阀

数量：

编号：

AV304A-F

供货商：

KSBAMRI

类型：

AQUISORIA10

型号：

Type1-3g6k3gXC

直径：

DN500

压力：

PN10

执行机构：

ACTAIR100

附件：

AMTROBOX

使用压力：

6bar

反冲洗进气阀

数量：

编号：

AV305A-F

供货商：

KSBAMRI

类型：

AQUISORIA10

型号：

Type1-3g6k3gXC

直径：

DN250

压力：

PN10

执行机构：

ACTAIR250

附件：

AMTROBOX

使用压力：

6bar

反冲洗排气阀

数量：

编号：

AV306A-F

供货商：

DOSAPRO

Type：

pinch

直径：

DN40

压力：

PN6

法兰连接：

PN10

阻塞计

数量：

编号：

PDT301A-F

供货商：

Degremont

类型：

CI90CERABAR

型号：

PCM41

量程：

2.5…0m

输出信号：

4…20mA

电源：

24VDC,2wires

防护等级：

IP66

滤池液位变送器

数量：

编号：

LT301A-F

供货商：

Degremont

类型：

LT90CERABAR

型号：

PCM41

量程：

0…0.5m

连接：

SS1/2”NPT

输出信号：

4…20mA

电源：

24VDC,2wires

防护等级：

IP66

悬浮物仪

数量：

编号：

AE/AIT301

供货商：

E+H

型号:

CUM253－TU0005

输出信号：

4…20mA

电源：

230VAC

防护等级：

IP65

探头

频率：

50HZ

型号：

CUS31-W2S

量程：

0—30mg/l

防护等级：

IP68

取样泵

数量：

编号：

P302

供货商：

Grundfos

类型：

CR1-3

流程：

2m3/h

TMH杨程：

15mWC

NPSHa气蚀余量：

～5mWC

NPSHr工况点气蚀余量：

1.26mWC

泵效率：

47.3%

配套电机：

类型：

71A

功率：

0.37kW

转速：

2900rpm

电源：

380VAC

频率：

50Hz

额定电流：

启动电流：

5.3A

功率因数：

0.8

绝缘等级：

防护等级：

IP55

3.3反冲洗主要设备

鼓风机

数量：

编号：

C301A/B/C

供货商：

AERZEN

类型：

ROOTS

型号：

GM50LDN200

流量：

2885m3/h

需要压差：

400mbar

最大压力：

70kPa

轴功率：

46.2KW

热效率：

67%

连接形式：

皮带

鼓风机转速：

3580rpm

配套电机：

型号：

250M2

功率：

55kW

电源：

380VAC

频率：

50Hz

转速：

2955rpm

额定电流：

93A

启动电流：

698A

功率因数：

0.91

绝缘等级：

防护等级：

IP55

冲洗泵

数量：

编号：

P301A/B/C

供货商：

KSB

类型：

离心

型号：

OMEGA300－300A

流量：

787m3/h

扬程：

8Mwc

NPSHa气蚀余量：

～5mWC

NPSHr工况点气蚀余量：

2mWC

泵效率：

83%

泵转速：

980rpm

配套电机：

供货商：

ABB

型号：

M2QA30-6

功率：

30kW

电源：

380VAC

频率：

50Hz

转速：

980rpm

额定电流：

59.5A

启动电流：

386.75A

功率因数：

0.85

绝缘等级：

保护等级：

IP55

液位开关

数量：

编号：

LS/LSM301

供货商：

AXFLOW

类型：

VLR10P

电源：

250VAC

最大电流：

第四章操作

4.1准备工作

清洗滤池底部和气水渠

在向滤池注水前，检查滤板下面是否清洁，查看是否有残留木块，这些木块可堵塞排放阀。

检查标高及堰的水平状态

若在安装时没有进行检查，就应检查及在控制表上记录不同的标高，这是为了保证正常运行所必需的。

重要：

注意反冲洗水排水槽的标高，用水平仪检查它们的水平状态，必要时对其校正。

检查澄清水渠上各个滤池的进水堰标高。

必要时，将其校正（滤池之间的流量分配）。

检查滤池进水口的尺寸（澄清水进口）。

必要时进行校正。

检查滤头

在放置过滤介质前，若有洁净水时：

打开冲洗水进水阀门，向滤池逆向输送水流，以检查经过所有滤头的水流是否相等。

检查机电设备及自控系统

检查所有电机的转向（鼓风机等），如有必要检查齿轮箱的油位。

启动压缩空气系统。

检查系统（空压机、压力开关及应急设备等）。

检查手动、气动阀门是否运转正确并操作灵活。

按照供货商的说明调节气动阀门的压力。

检查鼓风机的安全阀的设定。

检查各种传感器的回路（液位计、阻塞计、流量计等）。

检查调节阀的运行（4—20mA回路及行程开关等）。

精密调整阀位变送器的设定。

检查各种阀门（手动、电动或气动）的运行及行程开关位置。

检查不同的自控系统（反冲洗和过滤的继电及程序控制）。

滤板的密闭性和鼓风测试

密闭性测试须在装填滤砂之前进行。

开始测试前，检查滤板和滤头的安装以及以下附属设备：

鼓风机、水泵、控制器、阀门及排放系统等是否工作正常。

参见上述机电设备检查。

滤板淹没水位应高于滤头3厘米。

打开反冲洗进水阀及旁通阀（如有）进行反向注水，确认各个滤头的布水均匀。

滤头出现大的气泡意味着滤头的损坏。

如有必要，更换问题设备并／或检查滤头的密闭性。

启动鼓风机，然后向滤板下方供气（打开进气阀）。

检查：

□ 滤池中所有滤头是否可以正确布气；

□ 滤板、连接缝及滤头的密闭性；

□ 锚固螺栓的密闭性。

停止鼓风机。

重复进行三次试验。

4.2装填滤池

检查滤砂的质量

承托的砾石（如使用）及滤砂必须符合得利满的标准。

需要进行取样分析。

每个滤池的过滤介质体积

157立方米砂（砂径：

1.35mm），1.5米深。

装填滤池前，至少注入50厘米的水高于滤板上（也可用其它方法）。

不论用何种装填法，开始装填时都应倍加小心，以免损毁滤头。

当滤头被覆盖后，可进行快速装填。

当所有介质就位时，平整表面。

应注意不要将砂填到排水槽内。

确保滤池介质层的高度与图纸所标的一致。

建议多装填5％以补偿滤池运行开始时冲洗期间的损耗。

在砂层上部作个记号作为计算由于冲洗而造成的砂耗。

4.3启动过滤控制系统

¨ 检查LT液位控制回路（包括变送器的校准）

¨ 检查PDT阻塞控制回路（包括变送器的校准）

¨ 检查液位开关

¨ 检查自动控制阀回路（包括变送器的校准）

¨ 检查所有自动阀的动行，从控制台到冲洗顺序，从公用冲洗电器盘到控制台（不向反冲洗泵和鼓风机输电）

4.4启动滤池冲洗

注意：

应牢记在澄清水进入滤池前，必须首先进行溢流，直到澄清池出水合格为止（浊度至少低于10NTU）。

重要：

澄清水必须先进行中和后才允许进入滤池。

滤池的第一次清洗应使用清洁水。

¨ 若可能，或使用配水系统的水

¨ 以非常低的滤速过滤或使用足量的澄清水充满反冲洗水池，进行该滤池的首次清洗

在首次过滤期间，有必要多使用一些氯或／加入次氯酸盐用作过滤介质的消毒。

当产生足够的水时，启动一座滤池的反冲洗。

为取得适当的反冲洗流量，对节流阀（位于反冲洗泵输送处）进行调节。

在首次冲洗期间，应查清空气平均分配在滤池整个表面。

在这个滤池冲洗干净后，继续在刚清洁过的同一个滤池中进行过滤直至获得足够水量冲洗第二个滤池为止（在需要的时候，可以在每次冲洗后增加投入运行的滤池数目）。

为防止污染滤池、滤后水渠及滤后水池，该程序是必要的。

冲洗水流量调节

用手动阀门（位于冲洗水泵输送处）调节水流。

冲洗水流量≈787立方米／小时（大约）（一台工作泵）

漂洗水流量≈1574立方米／小时（大约）（两台工作泵）

4.5水力测试

滤池的水力测试包括：

¨ 检查水的均配。

¨ 所有滤池进水堰上的涌水高度应保持一致。

¨ 应检查冲洗水、漂洗水及流量。

在检查过程中，确保在冲洗阶段没有任何砂粒被水冲到排放渠。

检查冲洗水流量

打开冲洗水入口，检查滤池中水的升高速率。

液位应高于冲洗污水管的边缘。

滤池横截面为一已知因素，可就算出流量：

检查水头损失

启动滤池组后，将启动滤池时的水头损失作为给定值记录下来并将此与其随时间递进而进展作比较，这样可以检查出砂是否慢慢变脏，以及是否需要强力清洗（先气洗后漂洗）或加氯（出现藻类）。

4.6滤池的运行

过滤

生产过程中，唯一要做的是检查显示阻塞程度的水头损失。

液位传感器控制回路控制着滤后水阀门。

当水头损失达到约1.5米时，或当运行时间长过设定值时，滤池将自动进行反冲洗（滤池处于自动模式）。

缺省设定值为24小时。

待滤水通过开孔流入侧面的“V”形槽并通过它在滤池的全长上向滤池供水。

水通过滤砂和滤头后在滤板下方进入滤后水管道。

滤池停用

停止滤后水生产，关闭滤后水出水阀。

滤池反冲洗

滤池的反冲洗是通过在足够克服过滤物质的阻力的一定压力下向滤池反向供水和气来完成的。

在两者的作用下，被滤池截流的杂质被释放进排污系统。

反洗的过程包括以下几步：

□ 停止：

停止过滤，滤后水出水阀关闭。

□ 顶部排水自动排水阀打开。

当水位降至反洗排水堰后再执行下一步。

□ 形成气垫（持续大约30秒到1分钟）：

启动鼓风机，打开进气阀，空气由气路系统进入滤池；目的是在滤板下方形成气垫。

□ 气水联合反洗：

启动一台反冲泵，打开反洗进气阀（保持自动旁通阀关闭），同时进行气冲洗大约6分钟。

期间，检查是否有跑砂现象；如有，减小水的流量直至现象消失。

□ 漂洗：

停止气冲，保持水洗。

这一步必须持续到排水干净为止。

□ 转化到过滤：

关闭反冲洗进水阀，关闭反冲洗排水阀，停止反冲泵，打开滤池进水阀。

冲洗步骤：

图例

符号

状态

运行

停止

打开

关闭

调节

冲洗步骤

设备

持续时间

FWR

SAl

Wll

WWl2

ARV

WOV

CWI

WWP1

wwP2

ABl

AB2

冲洗顺序

继续过滤

达到低液位

冲洗准备

鼓风准备

15sec

鼓风：

1台鼓风机

1min

鼓风：

两台鼓风机

5SeC

冲洗：

启动泵

10sec

冲洗：

实际冲洗

6min30

鼓风机隔离

停止鼓风机一

净化

lmin

漂洗

6min

停止泵准备

3sec

结束冲洗

2sec

符号

设备

WWP

冲洗水泵

鼓风机

SA1

气洗进气阀

WW1

冲洗水进水阀

CW11

澄清水进水阀板1

CW12

澄清水进水阀板2

WOV

冲洗出口阀

ARV

净气阀

FWR

滤后水出口调节阀

图例：

4.7滤池运行模式

滤池处于自动运行模式

滤池投入使用时，滤后水调节阀控制滤池液位。

当以下其中一种情况发生时，开始冲洗：

¨ 超过了滤池运行时间

¨ 水头损失高于设定点

¨ 控制台或监控电脑发生冲洗要求

若发生以上其中一种情况，滤池将自动进行反冲洗。

一个冲洗周期后，滤池恢复过滤状态。

在同一时间内只能冲洗一个滤池。

如果冲洗条件不具备，滤池停留在过滤状态（等待冲洗）直到冲洗水源准备就绪，条件是滤后水池满足中水位LSM301，没有低气压，2台鼓风机及2台冲洗泵准备就绪。

滤池处于手动操作模式

当滤池处于“手动”运行模式时，预设的“阻塞值”与“过滤时间”自动不能触发反冲洗，滤池在得到操作人员的手动反冲洗请求之前将一直保持过滤状态。

当滤池被选择在手动模式运行时，通过操作员可选择两种冲洗模式：

自动或分步冲洗洗模式。

4.8冲洗模式

自动冲洗模式

当冲洗模式被选为“自动”模式时，在收到冲洗请求时，它会自动进行一个完整的冲洗周期。

可通过操作员从操作盘按下“冲洗请求”键，或从监控计算机、或由运行计时器或由阻塞设定值触发冲洗。

分步制冲洗模式

当滤池冲洗模式被选作“分步制”模式时，通过操作员从触摸屏按下“冲洗请求”键，然后，按下触摸屏上的“步进”键，就可启动每个冲洗步骤。

各顺序的持续时间由操作员调配。

结束冲洗时，滤池停止。

只有当滤池被选在手动模式时，该冲洗模式方才有效。

4.9标准及简化模式

标准模式

在公用冲洗盘上选择。

这是正常模式，冲洗指令，鼓风机启动／停止指令，冲洗水

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