V型滤池与滤池的设计方法

V型滤池与滤池的设计方法V型滤池工作原理V型滤池是法国德格雷蒙(DEGREMONT)公司设计的一种快滤池，V型滤池因两侧(或一侧也可)进水槽设计成V字形而得名，目前在我国普遍应用，适用于大、中型水厂。V型滤池一般采用较粗、较厚的均匀颗粒的石英砂滤层，V型滤池提升了过滤及反冲洗的自动化控制，另外由于采用了不使滤层膨胀的气、水同时反冲洗兼有待滤水的表面扫洗，明显提升了滤池的反冲洗效果，改善V型滤池过滤能力的再生状况，从而增大滤池的截污能力，降低了滤池的反冲洗频率，具有出水水质好、滤速高、运行周期长、反冲洗效果好、节能和便于自动化管理等特点。20世纪80年代后期，南京、西安、重庆等地开始引进使用。20世纪90年代以来，我国新建的大、中型给水差不多都采用厂V型滤池这种滤水工艺。近几年来，V型滤池作为工艺处理核心单元出现在我国很多钢铁企业总排口的废水处理及回用工程中。滤池的主要工艺结构由一般由4部分组成：进水系统、过滤系统、反冲洗系统、反冲洗扫洗系统和排水系统。V型滤池结构示意图见图14-14，V型滤池图见图14-15。V型滤池工艺特点V型滤池是一种气水反冲洗快滤池，它的主要特点是：采用均质滤料，滤层的纳污能力得到增强；在水冲洗过程中引入了气洗和横向表面扫洗，可以速地将杂质排入污水槽中，从而减少冲洗时间，冲洗水量大大减少；反冲洗时，滤料处于微膨胀状态，可减少滤池深度；采用V型槽进水，布水均匀。V型透应范围大中水量污水处理；城市污水处理厂除氮脱磷深度处理；工业废水处理回用工艺；进水SS10-15mg/L。V型滤池设计要求滤层表面以上水深不应小于1.2m；两侧进水槽的槽底配水孔口至中央排水槽边缘的水平距离宜在3.5m以内，最大不得超过5m，表面扫洗配水孔的预埋管纵向轴线应保持水平；水槽断面应按非均匀流满足配水均匀性要求计算确定，其斜面与池壁的倾斜度宜采用45°-50°；进水系统应设置进水总渠，每格无烟煤滤料滤池进水应设可调整高度的堰板；反冲洗空气总管的管底应高于滤池的最高水位；长柄滤头配气配水系统的设计，应采取有效措施，控制同格滤池所有滤头、滤帽或滤柄顶表面在同一水平，其误差不得大于±5mm；冲洗排水槽顶面宜高出滤料层表面500mm；V型滤池的布置可分为单排及双排布置；就单池而言，可分为单格及双格布置。当滤池的个数少于3个时，宜采用单排布置，超过4个采用双排布置。单池内的分格布置一般采用双格对称布置。V型滤池设计数据及要点滤速与滤料的选择V型滤池的滤速可达7-20m/h，一般为12.5-15.0m/h，滤速的选择也可参考见表14-1；滤料采用单层加厚均粒滤料，粒径一般为0.95-1.35mm，允许扩大到0.7-2.0mm，不均匀系数1.2-1.6或1.8之间。过滤周期一般采用24-48h。滤池个数及单池尺寸①滤池个数的确定应作技术经济比较。无资料时，可参考表14-11选用。滤池总过滤面积的滤池个数参考表14-11滤池总过滤面积/m2滤池个数/个滤池总过滤面积/m2滤池个数/个＜802250-3504-580-1502-3350-5005-6150-2504500-8005-8②单池尺寸；单格滤池的宽度一般在3.5m以内，最大不超过5m。无资料是，可参考表14-12。打个滤池尺寸及面积表14-12宽度/m长度/m单格面积/m2双格面积/m23.58.6-14.330.0-50.060.0-100.04.012.5-16.350.0-55.0100.0-130.04.512.2-17.855.0-80.0110.0-160.05.04.0-20.070.0-100.0140.0-200.0进水及布水系统①溢流堰设置于进水总渠，堰顶高度根据设计允许的超负荷要求确定。②进水孔一般应有两个，即主进水孔及扫洗进水孔。主进水孔一般设气动或电动闸板阀，表面扫洗孔也可设手动闸板。③进水堰的堰板宜设计为可调式，以便调节单池进水量，使各池进水量相同。④进水堰的底面应与V型槽底平，不得高出。⑤V型槽在滤池过滤时处于淹没状态。槽内设计始端流速不大于0.6m/s,V型槽底部的水平布水孔内径一般为20-30mm，过孔流速2m/s左右，孔中心一般低于用水单独冲洗时池内水面50-150mm。冲洗水排水系统设计①排水槽底板以≥0.02的坡度坡向出口；底板底面最低处应高出滤板底约0.1m，最高处高出0.4-0.5m；排水槽内的最高水面宜低于排水槽顶面50-l00mm。排水槽底层为配气配水渠，两者的宽度宜一致。②滤池冲洗时，排水槽顶的水深(堰顶水深〕按式(h1=[(q1+q3)B/0.42√2g]2/3)计算；式中h1--排水槽顶的水深，m；q1--表面扫洗水强度，L/(m2·s)；q3--水冲洗强度，L/(m2·s)；B--单边滤床宽度，m；g--重力加速度，9.8m/s2。排水渠排水1渠设在与管廊相对的一侧，槽出口设置电动或气动闸阀。配气配水系统设计①V型滤池宜采用长柄滤头配气配水渠进气干管管顶宜平渠顶，冲洗水干管管底宜平渠底。配气配水渠断面尺寸的确定应满足以下条件：进口处冲洗水流速一般≤1.5m/s；进口处冲洗空气流速一般≤5m/s。断面尺寸应和排水槽及气水室相配合，并能满足施工要求。②气水室配气孔顶宜与滤板板底相平，有困难时，可低于板底，但高差不宜超过30mm。过孔气体流速为15m/s左右，通常预埋UPVC管，配气孔平面配置时应注意避开滤板梁。配水孔底应平池底，孔口流速为1.0-1.5m/s左右。支承滤板的滤板梁应垂直于配气配水渠，且梁顶应留空气平衡缝，缝高20-50mm，长为滤板长的一半，布置在每块滤板长度的中间部位。气水室宜设检查孔，检查孔可设在管廊侧池壁上。③滤头开孔比β。开孔比β应在1.2%-2.4%之间。滤头个数。一般布置滤头数为30-50个/m2。滤头水头损失。冲洗水、冲洗空气通过长柄滤头的水头损失，按产品的实测资料确定。通过长柄滤头的压力损失，按产品的实测资料确定。冲洗水和空气同时通过长柄滤头时的水头损失，按产品实测资料确定，无资料时可按式(△H=9810n(0.01-0.01V1+0.12V21))计算其损失量。式中△H--气水同时通过长柄滤头比单一水通过长柄滤头时的水头损失增量，Pa；n--气水比；V1-滤柄中的水流速度，m/s。V型滤池冲洗水的供应V型滤池冲洗水的供应宜用水泵，水泵的能力应按单格滤池冲洗水量设计，并设计备用机组。V型滤池冲洗气源的供应V型滤池冲洗气源的供应宜用鼓风机，并设置备用机组。管(渠)流速管(渠)设计流速宜参照表14-13。管(渠)参照设计流速表14-13名称进水总渠出水总管渠冲洗水输水管冲洗空气管排水总渠流速/(m/s)0.7-1.00.6-1.22.0-3.010-150.7-1.5V型滤池计算方法过滤面积过滤面积计算见公式：f=F/N式中：f-单个滤池面积，m2；F-滤池总面积，m2m；N-滤池个数。滤头个数滤头个数可按式(n=βf/f1)、式(n1=n/f=β/f1)计算；式中n--单池滤头个数；β--开孔比，宜取1.2%-2.4%；f--单池过滤面积，2m；f1--每个滤头缝隙面积，宜取0.00025-0.00065m2；n1--每平方米滤板滤头个数，宜取30-55个/m2。滤池高度滤池高度按式(H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7)计算。式中H--滤池高度，m；H1--气水室高度，宜取0.7-0.9m；H2--滤板厚度，宜取0.1m；H3--承托层厚度，宜取0.01-0.10m；H4--滤料层厚度，宜取1.1-1.2m；H5--滤层上面水深，宜取1.2-1.5m；H6--进水系统跌差，(包括进水槽、孔洞水头损失及过水堰跌差)，宜取0.3-0.5m；H7--进水总渠超高，宜取0.3m。冲洗水泵扬程冲洗水泵扬程按式(Hp=9810H0+(h1+h2+h3+h4+h5))计算。式中Hp--所需水泵扬程，Pa；Ho--洗砂排水槽顶与吸水池最低水位高差，m；h1--水泵吸水口至滤池输水管道的总水头损失.Pa；h2--配水系统水头损失，主要是滤头的水头损失；h3--承托层水头损失，取200Pa；h4--滤层水头损失，取14700Pa；h5--富余水头，取9810-18620Pa。冲洗用鼓风机出口压力采用大阻力或长柄滤头先气后水冲洗采用大阻力或长柄d头先气后水冲洗时的鼓风机出口压力按式(P=P1+P2+kP3+P4)计算式中P--鼓风机出口压力，Pa；P1--送气管道的压力损失，Pa；P2--配气系统的压力损失，Pa；k--系数，取10300-10790；P3--配气系统出口至空气溢出面水深，m；P4--富余压力，取4900Pa。采用长柄滤头气水同时冲洗采用长柄滤头气水同时冲洗时，鼓风机出口压力按式(P=P1+P2+P4+P5)计算。式中P--鼓风机出门压力，Pa；P1--送气管道的压力损失，Pa；P2--配气系统的压力损失，Pa；P4--富余压力，取4900Pa。P5--气水室中的冲洗水水压，Pa。V型滤池工程实例某水厂设计规模为20万m3/a，采用的气水反冲洗V型滤池，分设十组滤格，滤池的设计参数如下表V型滤池设计参数设计项目设计参数设计滤速(V)/(m/h)8滤池有效面积/m210*[2*(3.5*15)]=1050石英砂滤料粒径d=0.95-1.35，厚H=1.10m承托层粒径d=4-8mm，厚H=5mm小阻力配水系统滤板+长柄滤头，滤头个数n=56个/m2反冲洗时间和强度气冲3min，气冲强度14L/(m2·s)；气水冲5min，气冲7L/(m2·s)；水冲2.1L/(m2·s)；气冲，气冲强度4.2(m2·s)扫洗强度(Q)[L/(m2·s)]1.1过滤周期(T)/h36-48运行期间，滤池运行稳定，在滤前水小于5NTU时，出水浊度基本保持在0.2NTU以下；滤料流失率不高，滤层厚度比设计值下降仅5.4cm，占原来滤层厚度的5%左右(估计主要是滤料粒径变细，滤层孔隙率下降所致)；此外，滤池四角及周边也均未出现泥团，滤层也未出现板结现象。它具有出水水质好，运行周期长，反冲洗效果好和便于自动化管理的特点。我国在20世纪80年代末就引进了V型滤池技术，V型滤池在我国实际使用十几年来，运行效果良好。该滤池具有优质过滤和有效冲洗所必需的全部特征，对其进行总结，在消化吸收其技术的基础上不断改进是非常有益的。在这方面我国做了有益的尝试，取得了一定的实践经验。在结合生产运行实际，我国在滤速控制设备的研制、气水反冲洗的进一步优化等方面努力探索，积累了许多宝贵的经验，目前阶段的V型滤池能够发挥其效能。