均質(zhì)濾料、氣水反沖濾池的設(shè)計及施工

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簡介： 結(jié)合溫州狀元水廠擴建工程和福州馬尾經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)水廠一期續(xù)建工程實例,對均質(zhì)濾料、氣水反沖濾池在工程設(shè)計和施工中的問題進行了探討,包括V 型槽開孔的高度、閥門執(zhí)行機構(gòu)的設(shè)置、鼓風機的選型、氣反沖的風壓、濾板及濾板之間接縫處發(fā)生漏氣時的處理措施等。
關(guān)鍵字：均質(zhì)濾料 氣水反沖濾池 表面沖洗 氣密性試驗

　1 工程概況

　　溫州狀元水廠擴建工程是溫州市為解決龍灣經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)內(nèi)的原狀元水廠供水量不足與源水水質(zhì)差的問題而建設(shè)的項目,其工程總規(guī)模為6 ×104 m3/ d , 采用靜態(tài)混合器→折板絮凝平流沉淀→均質(zhì)較高的要求,同時需采用鼓風機及自動啟閉的閥門濾料氣水反沖濾池的常規(guī)處理工藝(見圖1) 。

　　圖1 　狀元水廠擴建工程工藝流程圖

　　狀元水廠的濾池主要設(shè)計參數(shù)見表1 。

　　福州馬尾經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)水廠一期續(xù)建工程的工程規(guī)模為7. 5 ×104 m 3/ d , 其工藝流程與狀元水廠相同。

　　2 問題探討

　　均質(zhì)濾料氣水反沖濾池的主要特征是:采用均質(zhì)濾料、V 型槽配水、長柄濾頭進行等水頭恒速過濾,并采取氣水反沖洗形式。它對V 型槽及濾板有較高的要求,同時需采用鼓風機及自動啟閉的閥門等設(shè)備。

　　2.1 V型槽孔口標高的確定

　　濾池氣水沖洗設(shè)計規(guī)程(CECS50 :1993) 中規(guī)定:表面掃洗水配水孔低于排水槽頂面的垂直距離一般可為150 mm 。馬尾水廠續(xù)建工程的濾池就據(jù)此設(shè)計,但在掃洗時發(fā)現(xiàn)孔口淹沒水深較大,造成掃洗力度不足而使沖洗過程產(chǎn)生的渾濁液及泡沫粘附在池壁上,外觀很不整潔。為此在狀元水廠設(shè)計中, 將配水孔標高抬高至排水槽頂以上80 mm (如圖2 所示) 。實際運行表明,反沖過程中產(chǎn)生的渾濁液和泡沫被掃洗干凈,效果理想。泡沫被掃洗干凈,效果理想。

　　單格濾池設(shè)有6 個閥門,進水、排水采用閘門, 清水出水采用恒水位自動調(diào)節(jié)蝶閥,氣反沖、水反沖及排氣閥均采用蝶閥。閥門的自動執(zhí)行機構(gòu)有氣動和電動兩種,以往設(shè)計一般采用氣動控制,因其具有啟動快、價格便宜的優(yōu)點,但它同時也存在設(shè)備多(需配有空壓機、儲氣罐、過濾器等) 、配氣管路多及維修復雜等缺點。電動閥門則控制簡單、輔助設(shè)備少,但價格略高。

　　福州馬尾水廠單格濾池的個閥門改用進口電動6 頭,該部分總費用比氣動控制略高,投產(chǎn)后運行穩(wěn)定可靠。狀元水廠的濾池設(shè)計則全部采用國產(chǎn)電動頭及閥門,進水及排水閘門的材質(zhì)為球墨鑄鐵,費用比進口設(shè)備節(jié)省了近2/ 3 , 運行兩年多來性能穩(wěn)定、效果良好。

　　2.3 鼓風機選型

　　濾池的氣反沖一般采用鼓風機直接供氣。以往均選用羅茨風機,其優(yōu)點是在運行中發(fā)生壓力變化時流量變化較小、適應(yīng)性較強且價格便宜;缺點是噪音大、體積大,可設(shè)隔音罩降噪,但會由此造成散熱困難。為此,狀元水廠的濾池采用離心風機直接供氣,其噪音小、性能穩(wěn)定、振動小、效率較高。實際運行表明效果良好,噪音比羅茨風機降低了5～8 dB, 改善了工人的操作環(huán)境。

　　2.4 氣反沖風壓的確定

　　在以往的工程設(shè)計中,風機的風壓一般取49 kPa , 但實際測定風壓為29. 4～34. 3 kPa 。經(jīng)計算, 配氣系統(tǒng)出口至空氣釋放處的水深為1. 5～2m 、長柄濾頭內(nèi)氣水同時反沖時的壓力損失約為1. 96 kPa 、流經(jīng)濾料層的損失約為9.8 kPa 、管路損失和富余水頭為2.94 kPa, 共計約29. 4～34.3 kPa, 這與實測值基本相符。由于降低了風壓,風機用電功率減小了約30 % , 不僅節(jié)約了工程投資,而且降低了氣反沖的能耗。

　　2.5 對濾板及濾板接縫處漏氣的處理

　　由于均質(zhì)濾料氣水反沖濾池對施工質(zhì)量的要求較高,在氣密性試驗時經(jīng)常會有漏氣現(xiàn)象發(fā)生。工程中濾板采用預制鋼筋混凝土板,厚為100 mm 。每塊濾板采用4 只M14 的彎腳螺栓固定在濾梁上,濾板之間的嵌縫采用30 mm 厚的密封膠密封,上、下再用1∶2 防水砂漿封填。

　　安裝長柄濾頭的濾頭固定板的接縫密封措施必須嚴密、可靠,不得漏氣、漏水。設(shè)計要求在濾板安裝完成后要進行氣密性試驗,試驗壓力不低于濾板下部至排水槽頂?shù)膸缀胃卟?即19. 6 kPa) ,經(jīng)測試濾板不漏氣且布氣均勻后方可敷設(shè)濾料。馬尾水廠在進行濾池氣密性試驗時發(fā)現(xiàn)有漏氣現(xiàn)象,漏氣點分布于濾板及嵌縫兩處。

　　濾板漏氣與在高溫季節(jié)施工有關(guān),濾板在白天澆搗后如振搗不密實且養(yǎng)護不好則水分蒸發(fā)很快,以致造成混凝土收縮而形成漏氣孔。

　　接縫處漏氣與氣溫變化有關(guān),尤其是在南方地區(qū),因接縫材料在晝夜不同的氣溫條件下膨脹度不同而形成微孔,導致漏氣。

　　發(fā)現(xiàn)漏氣后通?？刹捎猛克⒀a救的措施,即涂刷一種特種涂料以堵住漏氣孔,要求涂料使用壽命長、無毒無害、適用于飲用水水質(zhì)。特種聚氨酯合成涂料就較適合,其特點是涂刷后能吸收空氣中的水分并通過滲透和膨脹(即鉆入混凝土的毛細孔后膨脹) 作用達到堵漏的目的,且該涂料具有較好的耐腐蝕性(耐酸、堿) ,涂刷后泡在水中的使用壽命可達30 年之久。

　　對濾板漏氣的處理可采用特種聚氨酯合成涂料涂刷兩遍。

　　對濾板之間接縫處漏氣的處理需剔除已填入的接縫材料,然后在背水面涂刷特種聚氨酯合成涂料兩遍,并在夜間氣溫低時施工,同時做好養(yǎng)護工作。

　　馬尾水廠濾池按上述辦法處理后,順利通過氣密性試驗。自1999 年投產(chǎn)以來運行正常,出水濁度< 0. 5 NTU ,達到了設(shè)計要求,產(chǎn)生了良好的社會和經(jīng)濟效益。