鄭國興　 雷 挺　 許嘉炯
(上海市政工程設(shè)計(jì)研究院，上海 200092)

　　摘要 序批反沖洗濾池是一種適合多種濾料、濾料低流失率、反沖洗凈度高、周期長、容污能力強(qiáng)、反沖洗水耗低、水頭損失小、布水布?xì)饩鶆虻膬?yōu)秀濾池池型，特別是其排水系統(tǒng)和出水／反沖洗系統(tǒng)具有一定的特色。該文通過對濾池的組成、工作原理和特點(diǎn)的介紹和分析，探討其在今后生產(chǎn)中的應(yīng)用前景。
　　關(guān)鍵詞 序批反沖洗濾池　 舌閥　 雙層濾料濾池

The Feature and Prospects of Sequential Back—washing Filter
Zheng Guoxing　 Lei Ting　 Xu Jiajiong
(Shanghai Municipal Engineering Design and Research Institute Shanghai 200092，China)

　　Abstract Sequential back-washing filter is an advancced-style filter with loW head loss，high-rate backwashing，long cycle duration and symmetrical distributed backwashing system，especially it‘s drainage and outlet／backwashing system．This paper described it‘s sconstitution，principle and performance，discussed it‘s application foreground.
　　Keywords sequential back-washing filter　 tongue-valve　 dual media filter

　　序批氣水反沖洗濾池，又稱翻板濾池，由瑞士蘇爾壽(Sulzer)公司技術(shù)工程部(現(xiàn)稱瑞士CTE公司)開發(fā)成功，具有沖洗凈度高、布水布?xì)饩鶆虻榷喾N優(yōu)點(diǎn)，尤其是其排水系統(tǒng)和布配氣、水系統(tǒng)具有一定特色，值得借鑒。目前國內(nèi)昆明第七水廠已建成，屬于國內(nèi)領(lǐng)先池型，應(yīng)用前景廣闊。
　　目前世界上已有數(shù)百家水廠采用此池型，主要分布在歐洲各國。我國昆明由蘇爾壽公司提供的布?xì)馑到y(tǒng)和排水閘板閥，建立了一座3.Om²模型濾池，效果很好，在此基礎(chǔ)上，昆明七水廠(規(guī)模70萬m³／d)已建成此池型，上海市政工程設(shè)計(jì)研究院在上海楊樹浦水廠建立了一座4.Om²的模型池，效果也非常好。

1 序批氣水反沖洗濾池的組成

　　序批氣水反沖洗濾池的池體外形與普通的氣水反沖洗濾池類似，可分為池體部分、進(jìn)水系統(tǒng)、出水／反沖系統(tǒng)和排水系統(tǒng)，池體布置見圖1、圖2和圖3。上述系統(tǒng)中，進(jìn)水系統(tǒng)與普通的氣水反沖洗濾池基本相同，其余均有一定區(qū)別。

1.1 池體部分
1.1.1 平面　 序批氣水反沖洗濾池?zé)o普通氣水反沖洗濾池常設(shè)的中央排水集水槽，池體的有效面積更大。由于單格濾池的排水均排向管廊方向，考慮排水的距離，單格池體長度不宜太長。
1.1.2 池深　 由于序批氣水反沖洗濾池具有特殊的排水系統(tǒng)，可滿足雙層濾料的大水量沖洗要求，且濾料層和承托層的厚度遠(yuǎn)大于普通氣水反沖洗濾池。因此其池深較普通氣水反沖洗濾池深。
1.2 出水／反沖系統(tǒng)
　　與普通氣水反沖洗濾池采用長柄濾頭布水布?xì)庀到y(tǒng)不同，序批氣水反沖洗濾池PE材質(zhì)的條形布水布?xì)庀到y(tǒng)，在濾池底板上下形成雙氣墊層，不僅使布水布?xì)飧鶆颍腋子谑┕ぁ?br> 1.3 排水系統(tǒng)
　　序批氣水反沖濾池之所以稱為“翻板”濾池，主要是因?yàn)樵撔蜑V池的反沖洗排水舌閥(板)工作過程中是從0°～90°范圍內(nèi)來回翻轉(zhuǎn)而得名，見圖4。

2 序批氣水反沖洗濾池的工作原理

　　該濾池的工作原理與普通氣水反沖濾池相似：上一級凈水構(gòu)筑物的出水通過進(jìn)水管(渠)經(jīng)溢流堰均勻流人濾池，水以重力滲透穿過濾料層和承托層，并以恒水頭過濾后匯人集水室。濾池反沖洗時，先關(guān)進(jìn)水閥，然后按氣沖、氣水沖、水沖三個階段開關(guān)相應(yīng)的閥(閘)門，一般重復(fù)兩次后關(guān)閉排水舌閥(板)，開進(jìn)水閥，恢復(fù)到正常過濾工況。其工作原理同其他氣水反沖洗相似，但水沖強(qiáng)度分為大小兩種。

3 序批氣水反沖洗濾池的主要特點(diǎn)

　　序批反沖洗濾池經(jīng)不斷改進(jìn)完善，在反沖洗系統(tǒng)、排水系統(tǒng)與濾料選擇方面有新的技術(shù)性突破，從而使該型濾池具有出水水質(zhì)好、反沖洗效果好而耗水量少、運(yùn)行周期長、運(yùn)行費(fèi)用低以及施工簡單、工期短等優(yōu)點(diǎn)。主要體現(xiàn)在：
　　1)濾料、濾層可多樣化選擇
　　根據(jù)濾池進(jìn)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，亦可更改濾層的濾料。一般單層均質(zhì)濾料是采用砂(或微孔輕陶瓷)；雙層濾料為微孔輕陶瓷與砂或無煙煤與砂。當(dāng)濾池進(jìn)水水質(zhì)差(如原水受到微污染，含TOC較高時)。可用顆粒活性炭置換無煙煤等。
　　2)濾料流失率比其它濾池低
　　序批反沖洗濾池下有級配的礫石承托層，濾料一般不會從濾池底部流失。反沖洗時反沖洗水的強(qiáng)度高(15～16L／m²·s)、濾料的膨脹率40％左右，若對一般濾池比重較輕的顆粒活性炭、陶粒等濾料易于從排水槽流失。但對于序批反沖洗濾池由于它具有：(a)排水閥(板)的內(nèi)側(cè)底高于濾料層0.15～0.20m；(b)排水閥(板)是在反沖洗結(jié)束，濾料沉降20s后再逐步開啟，從而保證輕質(zhì)濾料不會通過排水舌閥(板)流失。反沖泥水一般在60～80s內(nèi)排完。此時，濾池中的微細(xì)污泥顆粒仍呈懸浮狀態(tài)，不會發(fā)生沉淀截留在濾料表面。
　　3)濾料反沖洗凈度高、周期長與容污能力強(qiáng)
　　根據(jù)水流剪切與水的粘滯系數(shù)及速度梯度成正比，即水沖段，其強(qiáng)度達(dá)15～16L／m²·s，使濾料膨脹成浮動狀態(tài)。從而沖刷和帶走前兩階段(氣沖段、氣水沖段)洗擦下來的截留污物和附在濾料上的小氣泡。一般經(jīng)兩次反沖洗過程，濾料中截污物遺留量少于0.1kg／m³。這樣，使序批反沖洗濾池的運(yùn)行周期延長一運(yùn)行周期達(dá)40～70h(相應(yīng)水頭損失2.0m水柱左右)。
　　當(dāng)2m容污水頭時，濾料的容污能力達(dá)2.5kg／m³。
　　因此，序批反沖洗濾池出水水質(zhì)比一般低水頭反沖濾池出水水質(zhì)好。根據(jù)昆明市自來水總公司第五水廠的序批反沖洗濾池(模型)試驗(yàn)結(jié)果表明，同樣進(jìn)水水質(zhì)下，序批反沖洗濾池出水水質(zhì)顯著提高。
　　當(dāng)濾池進(jìn)水的濁度<5NTU時，此類雙層濾料濾池的出水水質(zhì)可達(dá)0.2NTU(95％)、<0.5NTU(100％)。
　　4)反沖洗水耗低、水頭損失小
　　序批反沖洗濾池的水沖強(qiáng)度(15～16L／m²·s)、濾料膨脹率(可高達(dá)40％)與普通快濾池相近，但它的水沖時間短(約2min)，運(yùn)行周期長(進(jìn)水濁度5NTU時，周期40～70h)，故反沖洗水耗量少，一般約為3～4.5m³／m²，相應(yīng)的反沖泵耗電量也較小。據(jù)運(yùn)行表明：濾層厚1.5m，濾速為9m／h時，濾料層產(chǎn)生的初始損失約為0.35～0.40m。
　　該濾池采用氣水反沖方式，布水布?xì)獠捎眯滦偷亩闻渌錃獯┛坠埽牧显靸r低，安裝施工方便，具體沖洗強(qiáng)度和過程為：先單氣反洗沖，強(qiáng)度60m³／h·m²，沖洗歷時3min，然后氣水同時沖洗，氣沖強(qiáng)度60m³／h·m²，水沖洗強(qiáng)度為15m³／h·m²，沖洗歷時2min，隨后分別以強(qiáng)度為15m³／h·m²和60m³／h·m²單水各沖lmin，沖洗后延時20s，打開排水閥門，然后再重復(fù)一次單水沖的步驟，最后關(guān)排水閥門，讓濾池水位回升到一定高度，逐漸恢復(fù)進(jìn)水。
　　5)雙層氣墊層，保證布水、布?xì)饩鶆?br> 　　序批反沖洗濾池在底板上、下形成2個均勻的氣墊層，從而保證布水、布?xì)饩鶆颉?br> 　　6)氣水反沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、施工進(jìn)度快
　　序批反沖洗濾池的反沖洗系統(tǒng)具有綜合普通快濾池與V型濾池的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，但對濾池底板施工要求的平整度不是很嚴(yán)格，安裝布?xì)獠妓懿糠值臑V池池底，對水平誤差要求約10mm，非常易于施工。
　　此外，對于江浙一帶原水水質(zhì)較差的眾多水廠的設(shè)計(jì)中，選擇該池型的原因不僅僅考慮了它本身的優(yōu)點(diǎn)，還基于以下幾方面：(A)采用微孔輕陶瓷和砂雙層濾料，減輕后續(xù)工藝負(fù)擔(dān)，考慮到微孔輕陶瓷具有較強(qiáng)的去色除臭和吸附能力，可以減少后續(xù)O₃的投加量和延長活性炭濾池的使用壽命，其價格僅為活性炭的1／2。在出水水質(zhì)相同情況下，可以提高濾層含污率，延長使用周期，從而降低運(yùn)行成本；(B)可以靈活搭配，適應(yīng)各種工況運(yùn)行。比如：當(dāng)水源污染逐年減輕時，可將微孔輕陶瓷更換為活性炭，直接出水即可；如果水源水質(zhì)污染進(jìn)一步加劇，設(shè)計(jì)工藝無法再維持出水水質(zhì)，則可將微孔輕陶瓷也改成活性炭，構(gòu)成二級活性炭處理工藝，進(jìn)一步提高有機(jī)物去除率，確保出水水質(zhì)。
　　上海市政工程設(shè)計(jì)研究院與上海市自來水市北公司合作，在楊樹浦水廠采用了該系統(tǒng)，建立起一座4.0m²的模型池，并針對雙層濾料濾池、均質(zhì)濾料濾池和普通級配濾料濾池進(jìn)行了運(yùn)行比較，在濾池水頭損失遞增速度，過濾去濁效果，沖洗耗水率等三方面作了多次試驗(yàn)比較，結(jié)果如下：
　　(A)水頭損失遞增速度 雙層濾料濾池水頭損失遞增速度慢，普通快濾池最快，均質(zhì)濾料濾池介于二者之間，三種濾層水頭遞增的粗略關(guān)系約為1：2：4。
　　(B)濾后水濁度去除效果 三種濾層出水濁度，沒有明顯差別，說明在正常過濾情況下，除濁效果相當(dāng)。
　　(C)反沖洗耗水率 序批式反沖洗雙層濾料濾池反沖洗耗水率約為3.3m³／m²·次，均質(zhì)濾料濾池約為3.63m³／m²·次，普通濾池約5.4m³／m²·次。
　　該濾池的缺點(diǎn)是自控系統(tǒng)和均質(zhì)濾料氣水反沖洗濾池一樣都比較復(fù)雜。此外，序批反沖洗濾池的排水舌閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且價格高，并涉及科技專利等條件，從而使濾池整體造價超過了均質(zhì)濾料氣水反沖洗濾池。
　　上海市政工程設(shè)計(jì)研究院在瑞士蘇爾壽公司的基礎(chǔ)上結(jié)合國內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行開發(fā)，擬采用國內(nèi)自主開發(fā)的布?xì)馑到y(tǒng)和閥門(其中與上海冠龍閥門機(jī)械有限公司聯(lián)合開發(fā)的排水舌閥已進(jìn)入試驗(yàn)階段)，從而降低濾池造價，使其總體價格基本與V型濾池相當(dāng)。
　　經(jīng)改進(jìn)后，序批沖洗雙層濾料濾池價格與均質(zhì)濾料氣水反沖洗濾池相當(dāng)，甚至略低，在出水水質(zhì)相同的情況下，運(yùn)行周期更長，沖洗水量更少，運(yùn)行成本也更低，因此是較好的一種選擇。

4 序批氣水反沖洗濾池的應(yīng)用前景

　　基于序批反沖洗濾池的上述特點(diǎn)，可以預(yù)見其廣闊的應(yīng)用前景，主要場合有：1)新建水廠的常規(guī)處理工藝中采用，即替代普通氣水反沖洗濾池；2)新建水廠的深度處理工藝中采用，即替代普通氣水反沖洗活性炭濾池；3)老水廠改造項(xiàng)目中使用，如：可將虹吸濾池等改造成序批氣水反沖洗濾池。
　　當(dāng)年我國從國外引進(jìn)均質(zhì)濾料氣水反沖洗濾池后，在不到十年的時間內(nèi)迅速在國內(nèi)普及，有力地推動了我國供水水質(zhì)的提高。相信在不久的將來，序批氣水反沖洗濾池亦能在我國的給水領(lǐng)域內(nèi)擁有一片廣闊的天空，成為主流池型之一。

參考文獻(xiàn)：

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2 吳濟(jì)華，馬剛．翻板濾池[J]《給水排水》1999．25(12)．
3 翻板濾池介紹資料 瑞士CTE公司1999．01．
4 雷 挺，許嘉炯等．嘉興石臼漾水廠擴(kuò)容工程初步設(shè)計(jì)2004．02.

收稿日期：2004-7-26

第一作者簡介：鄭國興，男，1961年出生，高級工程師，上海市政工程設(shè)計(jì)研究院。電話：021-65985848，65986502 E-mail:Zheng-gx.xpl@smedi.com.