V型滤池工艺原理及在港东水厂的应用完善Word格式文档下载.docx
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近期安装8格,处理能力10万m3/d。
远期12格,处理能力15万m3/d。
单格有效过滤面积70.07m2。
设计滤速7.87m/h,反冲洗时,其它滤池滤速8.92m/h(近期),8.5m/h(远期)。
其主要工艺参数见下表。
V型滤池主要工艺参数
滤速(m/h)
7.87
滤料有效粒径(mm)
0.95
不均匀系数K60
1.2
滤料层厚度(m)
1.0
承托层有效粒径(mm)
2--4
承托层厚度(mm)
50
开孔比(%)
1.35
滤层上有效水深(m)
1.45
气冲强度(l/s.m2)
16.8
水冲强度(l/s.m2)
4.42
表面扫洗强度(l/s.m2)
1.54
过滤周期(h)
24
气冲时间(min)
2
气、水混冲时间(min)
4
水漂洗时间(min)
2、V型滤池工艺构造
滤池的主要工艺构造由四部分组成:
进水系统,过滤系统,反冲洗扫洗系统和排水系统。
(1)进水系统
进水系统由进水口、进水堰、V型配水堰组成。
进水口有二个孔,大孔设手动闸板,小孔设气动闸板。
反冲时,调节手动闸板的开度,控制表面扫洗水量。
进水堰为可调式,用以平衡各滤池进水量。
V型配水堰使待滤水均匀进入滤池,且因其底部均布的小孔,可以均匀分配表面扫洗水量。
(2)过滤系统
过滤系统由滤层、承托层、滤板滤头、清水槽、清水管、清水溢流堰组成。
滤层滤料采用有效粒径为0.95mm、K60=1.2的均质石英砂。
厚度1.0m,承托层粒径为2-4mm,厚度5mm。
由于采用均质滤料,使截留杂质得以逐层下移,充分利用滤层的截污能力,达到深层截污。
使滤层水头损失的增长速度减缓,工作周期延长。
滤板采用钢筋混凝土滤板。
滤头采用半球型长柄滤头,ABS工程塑料铸造,结构好,强度高,材质稳定。
其滤头缝宽0.25mm,缝长25mm,缝条数40条,滤头缝隙面积2.5cm2,开孔率1.35%。
能达到小阻力配水、大阻力配气,从而使配水配气均匀。
溢流堰克服滤料层在过滤后期可能产生的负水头,保障在合理的运行周期内使滤层保持正压,获得在整个运行周期内稳定合格的滤后水水质。
(3)反冲洗扫洗系统
滤池采用长柄滤头配水配气系统并辅以表面扫洗。
配水配气系统由进气管、进水管、气水分配槽、配水配气室、气均衡孔、长柄滤头组成。
表面扫洗是在V型进水槽底部均布DN25表面扫洗进水孔,扫洗孔中心距尖顶排水堰顶以下0.1m,为潜射出流,反冲时V型槽水位高于尖顶堰0.55m,射流速度为2.03m/s,保障了扫洗效果。
气水反冲洗的均匀性非常重要,是V型滤池的关键。
气水分配槽进口端高度1.50m(以滤池底板面为±
0.000m),尾端高度与配水配气室高度相同,为0.75m。
槽两侧底部开150mm*100mm进水孔,流速控制在1.5m/s,槽两侧0.72m处,安装DN40进气管,流速控制在10m/s。
从而使气、水均匀地进入滤板下的配气配水室。
滤板底部托梁处设300mm*30mm气压均衡孔.,平衡托梁两侧的气垫层,滤板委托专业厂家制作安装,水平误差严格控制在±
2mm以内。
表面扫洗孔和进气配气孔的安装标高误差严格控制在±
(4)排水系统
排水系统由排水尖顶堰、排水槽、排水管、放空管、事故溢流堰组成。
此系统中最关键的是排水尖顶堰的堰顶各处标高误差必须控制在±
否则反冲洗水短流,影响反冲洗配水的均匀性。
3、过滤工艺自动控制
V型滤池系统除手动进水闸板、反冲洗水泵吸水、出水阀门和风管上排风阀为电动阀门外,其它阀门、闸板均为气动,工作压力6bar。
冲洗泵房内设2台19MN-19D反冲洗水泵,每台水泵水量为1115m3/h,扬程8.5m,电机功率45kw。
鼓风机房设2台EH250型罗茨风机,每台风量4250m3/h,风压0.4bar,电机功率75kw。
风机房内设2台LU510-7.5A螺杆空压机,为气动装置提供操作气源。
其风量42m3/h,风压7bar,电机功率7.5kw。
另设两个1m3贮气罐,压力在6bar与7bar之间调节。
工艺要求通过PLC系统对各格滤池的气动进水闸板、清水调节阀、气冲阀、水冲阀、气动排水闸板、排气阀及风机、水泵、超声波液位计和差压变送器进行监控,以控制滤池的正常过滤和反冲洗,其中恒载恒位过滤的控制在现场单元进行,各滤池互不影响,上位机只采集相关数据。
只有在转入反冲洗阶段,上位机才对清水调节阀进行控制。
(1)正常过滤
V型滤池是利用滤床上的水位和清水阀的开度来控制出水。
A、恒载过滤的实现
滤池的进水口有两个,其中手动闸板控制的孔口,在反冲时,用以调节表面扫洗水量。
在过滤过程中,以手动闸板调节进水流量,使每格滤池进水堰上水头保持一致,从而实现恒载过滤。
B、恒位过滤的实现
在V型滤池上方设置超声波液位计,监测砂面至水面的距离(设定基准水位为1.45m,滤池水位控制在基准水位±
2cm以内)。
当滤池水位稍有变化,超声波液位计将接收到的信号传至现场单元的PLC,PLC接收信号后,与滤池设定的基准水位相比较,如信号与基准水位间的偏差超过2cm,通过PID调节,现场单元PLC即启动控制单元,开通清水调节阀上的二位五通电磁阀,使压缩空气进入气缸,推动活塞来调节清水调节阀至一定开度,控制滤池水位在基准水位规定的偏差范围内,从而基本实现恒位过滤。
(2)反冲洗
V型滤池有两种反冲洗信号,即自动反冲洗信号和人工强制反冲洗信号。
自动反冲洗信号有三个指标:
出水浊度上限值、滤层水头损失和设定的反冲洗周期。
只要有一个指标符合条件,就立即开始反冲洗。
人工强制反冲洗是根据生产运行中需要检修等原因而设置的。
若以出水浊度上限值为指标,势必每格滤池均需设置清水浊度仪,这样将使投资扩大。
因此,确定采用过滤周期、滤层水头损失和人工强制这三个指标作为反冲洗控制信号。
滤池自控程序见左图
二、工艺系统完善改进措施
自2001年8月投运以来,根据运行过程中出现的一些问题,采取了相应可行的完善措施。
1、过滤周期的调整
V型滤池原设计周期为24小时。
运行以来,通过流量计,调节扩建工程的总进水阀门,将水量控制在4200m3/h,8格滤池运行,滤前水与滤后水均安装连续在线低浊仪。
当过滤周期设定为36h时,平均滤速为7.52m/h,滤前水浊度2.2NTU-5.3NTU,滤后水浊度仅为0.09NTU-0.32NTU。
当过滤周期设定为48h时,滤后水浊度仅为0.09NTU-0.42NTU。
均低于设计的0.5NTU,且滤池的水头损失均在1.5m以内,若按24小时周期,未充分发挥滤池过滤功能。
基于此,将过滤周期调整为48小时。
运行以来,出水水质一直稳定在0.5NTU以内,节约了反冲洗过程中的能耗和水量。
2、清水总管(至清水池)上增设排气管
在运行初期,所有滤池雍水严重,达不到设计处理水量。
通过观察分析,清水总管内积气严重,致使清水总管输水能力严重不足。
积气原因为反冲洗水池出水为一跌水堰,水在跌落过程中混合了大量的空气随水流一同进入清水总管,使清水总管中大量空气积聚,无法排除,形成气阻。
针对此情况,在清水总管最高点处设置了一根DN150排气管,消除了气阻的影响,使清水总管达到设计要求的输水能力,解决了难题。
3、消除单个滤池的气阻影响
原设计在反冲洗完成后,排气时间为10秒。
但在实际运行中,滤池反冲洗后排气不彻底,造成滤池内形成气阻。
滤池滤水不畅,降低了滤池的处理负荷。
且由于在施工过程中,个别滤池滤板平整度不够,造成滤池也易形成气阻。
必须在现场单元人工干预,转至手动排气,再恢复到程控。
而这样PLC将重新计时,不利于对滤池的周期控制。
针对此,在程序中将排气时间设定为可调,一般设定为1分钟,再在滤池子站增设人工干预排气操作程序,不影响PLC计时,有效解决了此难题。
4、空气压缩系统的改进完善
压缩空气是V型滤池过滤系统中各类气动阀门、闸板的操作动力源。
若空压系统出问题,将造成整个滤池系统运行的瘫痪。
在投运后,特别是冬季,气动阀门、闸板动作不灵敏,造成自控系统频频报警。
分析原因为武汉地区空气湿度大,而空压机出口温度较进口温度升高约400C,在后续操作气源管路和气缸中易达到露点凝结成液态水,增大了气缸活塞的摩擦阻力,阀门、闸板起闭的扭矩增大,致使动作不灵活,超时报警。
且输送压缩空气的管道是镀锌钢管,管路上还有大量的普通的铸铁闸阀,极易锈蚀,堵塞二位五通电磁阀的进口,使气动阀门、闸板不能动作。
针对此情况,我们采取了改进措施:
1在贮气罐后增设了二台冷冻干燥机,去除压缩空气中的水蒸汽,使之为干燥的空气。
2将镀锌钢管更换为PN1.6的热水PP-R管,热熔焊接,其配套阀门更换为不锈钢球阀,降低压缩空气在输送过程中的二次污染,保证其洁净度,防止堵塞。
3在进入每一个阀门、闸板的气缸前,增设疏水分离器,进一步保障进入气缸的压缩空气为干燥、洁净的,保护气缸并保障运行的正常。
5、电机控制系统的完善
反冲洗水泵及风机的配套电机原设计均为直接启动,在运行过程中发现,在启动的瞬间,对电网造成的波动较大,影响了自控系统的稳定性。
对此,在配套的电机上均增设了软启动装置,有效地消除了启动过程中对自控系统的影响,保障了自控系统的运行稳定性。
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