V型均质石英砂滤料试验研究
引言
净水厂多数采用常规处理工艺, 滤池是常规净水工艺中去除悬浮物的最后一道工序, 主要是去除沉淀或澄清后水中的剩余浊度, 过滤不仅仅进一步降低水的浊度, 且水中的有机物、细菌、甚至病毒也会随着浊度的降低而被去除, 为后续消毒创造有利条件;因此过滤在生活饮用水处理过程中, 是不可缺少的重要环节。
1. 津滨水厂V型滤池现状
1.1 设计参数
津滨水厂于2010年投产运行, 砂滤站采用法国得利满公司“V”型滤池专利技术, 恒水位、恒流量的气水反冲洗重力式滤池, 底部无承托层, 滤料为均质石英砂滤料, 滤料粒径范围:0.9—1.2mm, 厚度1.30米, d10=0.90, k60<1.6;共20组滤池, 单组面积为149m2, 单池处理水量1093.5m3/h, 滤速7.3m/h, 气水反冲洗, 冲洗参数:单独气冲:气冲强度q=15l/s.m2, t=1—2min;气水同时冲洗:气冲强度q=15l/s.m2, 水冲强度q=2l/s.m2, t=3—5min;单独水冲:水冲强度q=4l/h.m2, t=3—5min;在后两个阶段伴随表面扫洗, 扫洗强度q=2l/s.m2。
1.2 V型滤池现状
1.2.1 存在的问题
近几年, 特别是夏季滦河水源时期, 滤池的运行周期急剧短, 严重时才6-7小时, 滤池冲洗次数增多, 减少产水水量, 且滤池的截污率低, 在35%左右, 为保证产水水质、水量, 要降低滤前水浊度, 提高混凝药剂投加量, 致使产水成本提高。
1.2.2 均质石英砂滤料情况
结合我厂滤料情况, 我们对相关单位的均质滤料进行了解, 考虑同城同水源, 与新开河水厂的均质石英砂滤料进行详细对比、分析。
两水厂均质石英砂滤料筛上重百分比平均数, 详见下表一:
1.3 滤料问题分析:
从上表数据看出, 我厂滤料粒径在1.0—1.25mm之间的较多, 占66%左右;0.9-1.0mm很少, 11%左右;<0.9mm占20%;>1.25mm滤料占3%左右;以上数据说明滤料粒径差别很大, 分布极不均匀, 滤池表层滤料细, 滤料间孔隙率减小, 运行中表层滤料孔隙很快被截留的絮体充满, 仅仅是表层滤料发挥了功能, 中、下部滤料未能发挥作用, 导致滤池运行周期缩短;近8年的使用, 滤料也发生破碎、形体改变, 滤料参数改变, 滤池功能下降, 运行周期短, 产水量降低。
新开河水厂滤池截污率在60-70%, 从表中的数据也看出, 其均质滤料的均匀度尚可。
2. 新均质滤料粒径调整及滤料购置参数的确定
结合以上分析, 对滤料配比调整, 为保证试验效果, 确定更新一组滤池滤料, 进行生产试验。
通过调整粒径比例, 来调整均匀度, 购置滤料参数如下: (1) 粒径范围:0.9——1.25mm; (2) 有效粒径:d10=0.87——0.91mm; (3) 不均匀系数:k80<1.33; (4) 粒径重量百分比要求:粒径0.9——1.25mm区间的不低于87%;粒径0.9——1.0mm占38% (含) 以上;>1.25mm的粒径不大于2%;<0.8mm的粒径不大于1%。
3. 更新的滤池和冲洗参数确定
A池的运行周期较短, 更换A池滤料进行试验;F池的运行周期较长, 与A池对应, 相同的滤前水, 运行数据对比更有意义, 则选择A、F池两组滤池进行生产运行对比分析。
我厂滤池的冲洗效果较好, 则新滤料滤池冲洗参数、冲洗强度不变, 仅对冲洗时间进行调整;新滤料滤池冲洗时间为:气冲:1min;气水混合冲洗:4min;单独水冲:4min。老滤池冲洗时间不变:气冲:1min;气水混合冲洗:5min;单独水冲:5min。
4. 新、老滤料滤池运行数据对比
A、F两组滤池在近一年的生产运行试验中, 其反冲洗后池面水浊度检测数值相同, 且两组滤池的滤料厚度也没有变化。
4.1 新、老滤料的含泥量数据, 详见下表二
从表中数据可以看出新、老滤料在冲洗前、后含泥量基本相同, 说明两种方式的冲洗效果相同, 则可缩短冲洗时间, 节约冲洗水量和电量。
4.2 高密度沉淀池出水和A、F池的滤后水浊度变化曲线:
4.2.1 高密度沉淀池出水浊度<0.45NTU时, 滤后水浊度变化曲线详见下图一:
图一:高密度沉淀池出水浊度<0.45NTU时, 两组滤池滤前、滤后水浊度变化曲线
从图中可以看出, 在滤前水浊度相同时, 两组滤池滤后水浊度基本相同。
4.2.2 高密池出水浊度大于0.45NTU, 滤后水浊度变化曲线详见下图二
图二:高密池出水浊度大于0.45NTU, 两组滤池滤前、滤后水浊度变化曲线
在滤前水浊度大于0.45NTU时, 从曲线中可以看出, A池滤后水浊度要小于F池的滤后水浊度, 这说明A池的截污效果高于F池。
4.3. 运行期间阻塞值变化情况
4.3.1 相同阻塞值时, 运行阻塞值变化情况, 见下图三
从阻塞值变化曲线可以看出, A池运行周期比F池长, A池冲洗三次时对应F池大约冲洗四次, 有时运行周期相差更大。
4.3.2设定不相同阻塞值时, 两组滤池运行期间, 阻塞值变化情况, 见下图四
从曲线可以看出, F池阻塞值为250cm, A池阻塞值为200cm, 0A池阻塞值F池
5. 经济分析
5.1 新、老滤池进行一次反冲洗, 所消耗和节约的水量、电量, 详见下表三
5.2 新滤池进行一次反冲洗, 所节省资金
计算依据:水费按4.5元/吨, 电费按0.63元/度, 生产药剂费按55元/千吨水, 购买原水以2.0元/吨, 以下计算同。
新滤池冲洗一次费用为977元;老滤池冲洗一次费用为1220元;则新滤池冲洗一次节约费用约为243元。
5.3 新滤池一年节约的资金
在试验中, A池进行3次反冲洗期间, F池进行4次反冲洗, 若按F池年平均周期为24小时, 每月30天计算:F池冲洗30次, A池冲洗23次;新滤池每月可节约的费用:
(1) 水费:92.15*23+460.78* (30-23) =5344.9吨, 折合资金2.4052万元;
(2) 电量:13.05*0.63*23+68.85* (30-23) =782度, 折合资金493元;
(3) 药剂费用:折合资金为294元;
(4) 购买原水增加资金:1.0689万元;
(5) 新滤池每月可节省资金:1.149万元。
(6) 新滤池一年能节省资金:16.98万元。
5.4 节约资金与投资资金比较
更换滤料时, 滤料购置以及施工总投资资金共计40万元, 按上述方法计算, 新滤料滤池在投入运行28个月后, 可收回投资成本。
摘要：V型滤池周期短, 冲洗增多, 产水量降低;除浊率低, 成本高。更新滤料, 来提高滤池性能;缩短冲洗时间, 新、老滤料滤池进行参数对比经济分析。
关键词：均质石英砂滤料,含泥量,滤后水浊度,阻塞值,周期
参考文献
[1] 严煦世, 范瑾初.给水工程 (第四版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 1999.
[2] 孙文章, 郭德铨, 董慧强, 等.净水工[M].中国建筑工业出版社, 2005.
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