模块化滤池在自来水厂净水工艺中的应用

李积伟

摘要：在自来水厂净水处理工程中，尤其是采用地表水时，过滤是一个不可缺少的过程。过滤不但可以降低水的浊度，而且可以部分去除水中有机物、细菌乃至病毒等。近几年随着一体式模块化水处理装置的推广，模块化滤池在净水工艺中也得到应用。本文从模块化滤池特点、应用设计等方面详细介绍了模块化滤池在净水工艺中的应用实例。

关键词：过滤;模块化滤池;自来水厂;实际工程;设计使用

1 前言

在自来水厂地表水净水处理工程中，过滤工艺是一个不可缺少的过程。过滤一般是使用活性炭或石英砂等滤料截留水中各种悬浮物，从而使水变清的一个工艺过程，滤池一般设置在沉淀池之后。过滤的目的是为了进一步降低水的浊度，并同步部分去除水中有机物、细菌乃至病毒等。滤池有多种形式，按照控制方式分为普通快滤池、虹吸滤池、V型滤池等。按照池体结构形式分为常规钢筋砼池体滤池和模块化钢结构滤池。近年来随着模块化水处理装置的推广，模块化滤池在自来水厂净水工艺中也开始得到应用。

2 模块化滤池的优点

模块化滤池是以钢板代替常规钢筋砼池体，通过预制池体基础、工厂加工制作、现场组装焊接池体、池体内外防腐处理、外部配套安装等，最终形成为一座完整的滤池。模块化滤池在工程中具有以下优点：

2.1 工艺选择多样性，可选择任何形式滤池样式;

可根据原水水质特点选择不同的形式，在冲洗方式的不同上可选择单独水反冲洗或气、水联合反冲洗;在控制方式上可选择各种不同样式滤池;在滤料选择上可选择石英砂滤料、无烟煤滤料或活性炭滤料。因此具有灵活、多样性的优点。

2.2 设备紧凑布置、占地面积更省;

由于模块化滤池采用了钢板代替了传统钢筋砼池体，节约土地，使得设备布置更为紧凑，各墙体宽度也大幅度减小，整体缩小了滤池的占地面积。以利津水厂5万m?/d设计规模的滤池为例，占地面积分别是524㎡和814㎡，模块化池体占地面积减小约35.6%。

2.3 施工简单，施工周期短;

模块化组装滤池，一般是在加工厂下料、运输至现场拼装，且在加工期间，可在施工现场同时浇筑钢筋砼基础，不耽误工期。模块化滤池自加工生产至试运行，整个施工周期一般不超过三个月;但常规钢筋砼滤池施工周期一般至少需要约六个月时间;因此采用模块化滤池可大大的缩短施工周期。

3 模块化滤池安装、运行及操作

模块化滤池安装时基础必须平整且稳固，一般采用钢筋砼基础，地基承载力需满足≥8T/m2。

模块化滤池安装完成试运行时，要适当减少进水量;提高混凝剂的投加量，以加速形成悬浮物颗粒，待出水水质稳定后，逐渐调整进水流量和混凝剂投量。

为防止气候影响设备，模块化滤池装置宜放置于室内或置于加盖的工作棚内。

模块化滤池装置主体内外表面油漆要保持清洁卫生，每两年定期进行检查与维护，每10年重新防腐处理以确保净水装置的使用寿命。

4 工程应用实例

下面以利津水厂5万m?/d滤池为例，该项目采用直接接触过滤V型滤池工艺，采用气水联合反冲洗系统，并利用现有反冲洗设备间。

4.1 原水水质情况分析

利津水库水源为黄河水，建设初期水源水质较好，总体上属于Ⅱ类水体。近几年原水水质有所下降，但大多数常规水质指标的均值仍能达到II～III类国家地面水环境质量标准。

4.1.1 原水浊度;相对较低，平均浊度为13.1NTU左右，最大值33NTU，最小值1.9NTU，尤其是冬季，原水整体呈现低温低浊状态。

4.1.2 藻类：是水环境中一种重要的污染物，会干扰混凝沉淀，并能引起滤池的堵塞，造成滤池反冲洗周期缩短、出厂水浊度升高，甚至導致自来水存在异味等问题。近年来水库有大量藻类繁殖的现象，而一般藻类在100万/L以上时，即会对水处理带来不利的影响。藻类指标虽未列入GB5749-2006，但高达几千万的藻类说明水库原水富营养化问题较严重。

利津水库水的特点主要表现为水体轻微污染和冬季低温低浊、夏季藻类繁殖的特点。

4.2 水质目标

利华益集团工业用水对水质要求相对较低，只需满足出水浊度<3NTU，且明确要求不需加氯消毒。

4.3 工艺路线确定

根据水厂出水水质要求，采用接触过滤工艺。接触过滤工艺是在水中直接投加混凝剂经混凝后不经沉淀池，直接进入到滤池进行过滤，从而去除水中悬浮物。该方法一般允许进水浊度小于50NTU。

模块化滤池采用凝聚过滤法，絮凝药剂投加到滤池前20～30m处设置的管道混合器中，经管道充分混合后进入滤池直接过滤。今后如水质变化，滤池不能满足要求，可在滤池前增加一座絮凝沉淀池（气浮池），与滤池对接。具体工艺路线如下：

水库→原水提升泵站→模块化钢结构V型滤池→清水池→外输

4.4 滤池设计

模块化滤池需充分考虑与现有滤池的兼容性，两套滤池系统共用反冲洗设备间。

设计参数：

规模5万m?/d，恒水位减速过滤;

布置形式：V型滤池，双排布置，中间管廊带;

外形尺寸：长×宽×高=25.2m×6.3m×4m，共2组;

箱体材质：Q235B，外围箱体及底板钢板厚度≮10mm;

滤池内外仓均采用聚氨酯聚乙烯互穿网络（俗称IPN8710）涂料防腐处理，两道底漆两道面漆，防腐厚度不低于200μm;

滤池共分8格，单格尺寸为6.3m×6.3m（过滤面积35.3m2），滤速7.4m/h，强制滤速8.6m/h。滤料采用石英砂滤料，粒径0.9～1.2mm，d10=0.95mm，K80<1.4，厚度1.4m;承托层粒径2.0～4.0mm，厚度100mm;

配水系统采用高精度ABS材质长柄滤头配水布气，滤缝宽度0.35mm，有效面积3.5cm2/个，每平米数量不低于56个;

滤板采用钢板，滤板厚度为12mm，满足最不利工况下重力荷载和反冲时浮力荷载要求，满足水密封和气密封要求;

冲洗方式及冲洗强度如下：

单气冲洗：气冲q=15L/s·m2，冲洗时间：t=2min。

气水联合冲洗：气冲q=15L/s·m2，水冲q=3L/s·m2，冲洗时间：t=3min。

单水冲洗：水冲q=6L/s·m2，冲洗时间：t=6min

表面扫洗：水冲q=2.16L/s·m2，全程。

4.5 基础及维护房设计

项目区地基承载力不高且土质均匀性较差，为减小因基础不均匀沉降对设备正常运行的影响，采用整体式现浇钢筋砼筏板基础，且基础埋深低于冻土层。

模块化滤池箱体顶部有电气控制柜、自控控制柜等各种操作柜，现状为室外布置无维护措施，存在安全隐患，同时考虑到雨水等对钢结构的腐蚀影响，在后续工程中会增加轻钢结构维护房，确保设备使用年限。

4.6 滤池运行

利津水厂模块化滤池自2015年7月投产至今运行稳定，自动化程度高，出水水质较好，一般情况下出水浊度稳定在2～3NTU以下，冬季原水水质好时浊度可维持在1NTU以下。由于工艺是直接接触过滤工艺，出水满足设计要求。

5 结语

通过在利津水厂净水工艺系统中的实际应用，模块化滤池在出水水质上完全满足自来水厂净水工艺要求，与常规的钢筋砼池体相比较具有较大的优势和特点，可作为自来水厂净水工艺系统选择推广使用。

参考文献：

[1]严煦世、范瑾初，《给水工程（第四版）》1999年12月

[2]洪觉民、蒋继申、胡修国、陈柳，《现代化净水厂技术手册》2013年1月

[3]《室外给水设计规范》GB50013—2006

[4]《给水排水设计手册（第二版）》2004年4月

[5]徐金波、燕峒胜等，《胜利油田供水公司志》（2003—2012）2013年8月