不锈钢 格沉淀池安装改造方法

技术改造工程范围
由于原水厂各构筑物设计规模为5万m3/d，要增加产水量达到8万m3/d的要求有可能会降低水质。所以，此次技术改造重点是在保证出厂水质的前提下来提高滤池的产水量。净水厂内其它构筑物（如取水泵房、进水管渠、加药消毒系统、清水池和二级泵房等）及附属构筑物（如办公综合楼、仓库、维修车间和车库等）物不在本次技术改造工程范围内。本次技术改造工程内容为：
1）净水工艺中过滤段，即虹吸滤池。
2）滤池阀门控制及气水反冲洗动力系统。
3）相关工艺配套自动化控制系统。
2、项目实施的必要性和技术可行性分析
2.1原净水厂设计技术分析
2.1.1净水厂原反应沉淀池技术分析
原反应沉淀池采用竖井孔式反应池和斜管沉淀池，投矾点位于反应池前的总进水管中，基本符合常规处理工艺中的配置。通过对池体的实测计算反应沉淀池尺寸可以满足日产8万吨水量的要求。

2.1.2净水厂原设计滤池技术分析
净水厂原设计滤池为虹吸滤池，共分16组，采用真空系统控制虹吸进水管和虹吸排水管，为单水反冲。
设反冲洗的周期为24小时，每次反冲历时12分钟，则滤池正常运行的滤速为：
V =Q/TF=8.0m/h
其中T=24-12/60=23.8h 为滤池扣除反冲洗时间后的工作时间。
上述计算表明该组滤池达到5万吨/日的产水量还是有把握的，但反冲洗时间不可拖延太长，太长就影响产水量，而人工操作控制反冲洗往往拖延时间太长。
2.2原净水厂存在的问题
1、 混合反应投药量太大；
2、各滤池进配水不均、负荷不同；
3、反冲洗周期长；
4、自动化程度低，劳动强度大。
5、原设计滤池为虹吸滤池，单独水反冲，存在滤料截污效果差，反冲洗效果差等不足，要提高产水量存在很大局限性，需要改变滤池工艺。
2.3技术改造设计思路
根据水厂技术改造的惯例，水厂的改造要从技术经济着眼，应用先进技术改造和提高现有水处理构筑物的效能，既要保持甚***高产水量，更重要的是要大大提高水质，同时要应用自动控制技术，解决安全性、可靠性、适时性问题，降低消耗，减少浪费。
针对水厂存在的问题提出以下改造方案：
变更原有过滤池工艺，针对国家新的《生活饮用水卫生标准》，选用我公司具有成熟设计、施工经验的气水反冲过滤工艺。配套相关自动控制系统。
2.4改造的目标
滤池运行周期48小时，出水浊度小于0.5NTU，水厂日产水量达8万吨以上。
2.5水厂技术改造的必要性和可行性分析：
为适应供水量日益增长的需要，经过对净水厂原有净水工艺进行合理的技术改造，保证出厂水质可以满足现行国家新的《生活饮用水卫生标准》是非常有必要的，又通过对原设计水厂相关处理构筑物参数进行核算，使该水厂总体规模达到日产水8万吨的供水能力是可行的。
根据众多滤池改造的实践，采用单层均质滤料，并采用气水反冲洗技术，滤池的滤速可达到15m/h，这样经过改造后的滤池的产水量可以达到：
Q=98700 吨
其中T=23.92为平均每天的实际运行时间，反冲洗周期为48小时,每次反冲仅用10分钟。故
小时
即使有一格在维修，产水量也有：
Ｑ＝９２５００吨
因此，业主提出的日产水量8万吨的期望是完全可以实现的。
3.编制依据，原则和范围
3.1编制依据
1）博罗县石湾永能自来水厂原图纸
2）国内类似水厂运行情况及相关技术参数
3）《给水排水设计手册》第二版第3册“城镇给水”
4）《室外给水设计规范》
5）其它相关的设计技术规范
6）本公司水处理技术改造案例
７）目前国内成熟的Ｖ型滤池气水反冲洗技术
3.2编制原则
1）工艺流程先进、成熟、可靠，处理水效果稳定达标。
2）工艺和配套设备性能优越，保证系统的正常运行。
3）投资成本和运行成本在同行业同等条件下***。
4）尽量根据现有构筑物进行设计，结合原有水处理系统的实际情况，尽量避免改动原有土建结构，不对原有构筑物结构造成伤害，使改造后的运行效能有较大提高。
5）充分利用原有设备，合理调整运行方式。
6）改造与生产要统筹兼顾，处理好改造与生产的关系，在保证改造效果的前提下，尽量缩短施工工期，***大限度的降低因工程施工对供水造成的影响。
3.3编制范围
整个滤池系统的改造设计、供货及安装；所有管路、阀门供货及安装；滤池自动化成套设施的供货及安装，鼓风机房的设计和安装。
4、工艺设计
4.1工艺改造选择
4.1.1反应沉淀池
该水厂原设计反应沉淀池为孔式 格反应斜管沉淀，对于反应沉淀池这部分工艺仍采用原设计工艺。采用此种工艺，可以满足目前该工艺出水水质要求。另外为提高产水量，可根据情况，适当加高反应池更换或加长斜管。
4.1.2滤池
滤池工艺是整个水厂净水工艺中的关键点，滤池运行好坏将直接影响到出厂水水质的好坏，所以滤池的工艺选择非常重要。
水厂原滤池为虹吸滤池，滤池采用虹吸进水和虹吸排水，采用滤池内水箱单水反冲。该滤池反冲洗水量浪费大，冲洗效果差，滤层含泥量大后，就会产生泥球，过滤层表面极易堵塞板结，致使滤池的工作周期短，产水量低，一般三年左右需要更换滤料大修。同一格滤池不同区域出现膨胀不足或水力反冲局部过大，造成承托层发生移位或滤板塌落，出现漏砂现象，在冲洗不充分的地区出现积泥死区。这些都影响到过滤效果。为此，决定对滤池进行技术改造，以提高出厂水水质和产水量。
通过技术经济比较以及原滤池的具体情况，决定将原滤池改造成技术成熟、效果显著的气水反冲滤池。
具体做法如下：
a、滤池进水保留原进水渠，取消原来复杂笨重的进水虹吸管，采用总进水渠分配后再通过气动蝶阀进入到水封格，然后通过溢流堰进入到滤池。
每组滤池设一个DN４00气动阀，共１６个。
b、取消原排水虹吸管，利用气动翻板阀门排水。
c、拆除原洗砂排水槽，新做Ｖ型进水槽和矩形洗砂排水槽。
d、拆除滤池原配水系统，更换成气水反冲的滤头滤板，即ABS工程塑料长柄滤头+砼滤板，为中阻力配水系统，使滤池反冲洗时，布气、布水得到较好的均压性能，反冲洗均匀度得到充分保证。池底部清水出水孔增设气动翻板阀，另堵塞一孔。
e、将滤层原级配滤料改为均质滤料，使得过滤的水头损失小，截污量大，产水量高，水质好，滤水周期长。滤料为0.8~1.0mm均质石英砂，滤层的厚度设为900mm；保护滤头的砾石为2~8mm的级配砾石，100mm厚。
f、在滤池旁新建鼓风机房，安装鼓风机和、空压机，配置气冲管道及气冲阀门，进行压力气冲。
g、利用原有的水反冲洗设施。
配空压机2台，一用一备，
h、配置滤池自动化系统。取消原有的真空泵及附属管路。
原滤池改造成气水反冲滤池后，可以从以下几个方面改善过滤性能：
①压缩空气的加入增大了滤料表面的剪力，使得通常水冲洗时不易剥落的污物在气泡急剧上升的高剪力下得以剥落，从而提高了反冲洗效果。
②气泡在滤层中运动产生混合后，可使滤料的颗粒不易粘结，气泡速度波动驱使水流湍动而产生旋涡扩散，促进了滤层颗粒的循环混合，由此得到一个级配较均匀的混合滤层，其孔隙率将高于级配滤料的分级滤层，改善了过滤性能，从而提高了滤层的截污能力。
③压缩空气的加入，气泡在颗粒滤层中爆破，使得滤料颗粒间的碰撞摩擦加剧，在水冲时，对滤层颗粒表面的剪切作用也得以充分发挥，加强了水冲清污的效能。
④气泡在滤层中的运动，减少了水冲洗时滤料颗粒间相互接触阻力，使水冲强度大大降低，减少水冲洗的能耗，节省了水量。
4.2水厂各构筑物改造设计说明
4.2.1总平面布置
本次为水厂改造，各构筑物的位置不动。由于滤池技术改造后运行工艺要求需要增加一鼓风机房，从水厂现有情况看，鼓风机房可就近建在滤池旁，配气管道大部分在厂区绿化带内布置。整个水厂改造，不需要向外征用土地。
4.2.2各构筑物改造设计说明
4.2.2.1反应池
根据原水厂平面布置，反应池位置不变，单格尺寸不变，有的需要适当加高，保留原反应池池壁 格。
4.2.2.2沉淀池
原设计沉淀池基本上不作太大改动，仍然采用斜管沉淀，水力排泥。
4.2.2.3滤池
原设计滤池共16组，成对称布置，本次改造不作改动，原进水、排水虹吸管取消，改为自制气动翻板阀控制的进、排水。
滤池滤速为V=12m/h，反冲洗周期为48小时，冲洗时间为10分钟。
原滤池池深5.3m，自滤池底向上依次布置高度为：布水区0.7m，承托层0.1m，均粒滤料厚0.9m，，超高0.35m。滤料面相对于池底的标高为1.70，滤层膨胀率为25%。

ABS长柄滤头主要由滤帽和滤杆组成。滤帽上有许多细的缝隙，反冲洗时水和气由细缝流出，过滤时滤后水经细缝流入，并能阻止滤料流失。滤杆上部有气孔一个，下部有条形缝3条，供反冲洗时分布空气之用，滤头主要参数见表2。
表2：
滤杆长度(mm) 250
滤杆内径(mm) 20
小孔直径(mm) 2
缝隙（条） 36
缝隙尺寸(mm) （12+14）×0.35
缝隙面积(mm2) 327.6
总缝隙面积占过滤面积（%） 1.98

反冲系统采用气水联合反冲的方式，反冲过程为气冲→气水同冲→水冲→排水（冲洗结束）。水冲采用自身水箱反冲；气冲采用鼓风机，鼓风机采用2台，一用一备。
气水反冲滤池设计参数的确定
气、水反冲洗滤池是采用气、水反冲洗方法，利用上升空气气泡的振动有效地将附着于滤料上的表面污物擦洗下来使之悬浮于水中，然后再用高速水流反冲，把污物排除池外。该法鼓入的空气气泡能有效地使滤料表面污物破碎、脱落，故在提高冲洗效果的同时，还可节省冲洗水量，同时冲洗时滤层不膨胀或仅有轻微膨胀，因此冲洗结束后，滤层不产生或不明显产生滤料上细下粗的分层现象，即保持原来均质滤料的滤层结构，滤层含污能力较强。但气水反冲洗需增加相应气冲设备（如鼓风机或空压机和储气罐），必须采用自动控制操作才能使各步动作连贯准确。
滤池过滤过程中存在***滤速。滤速太大，一方面出水水质下降，另一方面会使滤池中穿透滤料层加快，工作周期缩短，反冲洗水量增大；滤速太小，一方面产水量减小，另一方面由于截污作用主要发生在滤层表面，故深层滤料未能发挥其作用。
正因如此，滤池设计过程中参数的选择显得尤为重要。在气水反冲滤池设计中，其过滤设计负荷在滤层一定的条件下，主要与进水浊度、温度等因素有关。，结合本地水源水质的特点，本次改造对气水反冲滤池设计参数确定如下：
1、滤速：12 m/h;
2、反冲洗强度：水冲强度：5 L/s?m2;
气冲强度：14 L/s?m2;
3、反冲洗时间：***步：单独气冲时间：3-4 min;
第二步：气水联合反冲：3-4 min;
第三步：单独水冲时间：2 min;
4、冲洗周期：48 h
5、滤料：采用均质石英砂滤料，其规格设计宜为：d=0.8-1.0 mm
有效粒径根据水质和滤层厚度不同选用，不应选大，否则影响滤池效果。
滤池进水采用进水总渠配水，取消虹吸进、排水，每单组滤池进水设置DN400气动蝶阀1个；取消原滤板、滤梁；滤池总出水管管径为DN900。反冲气管管径为DN150；反冲洗排水为气动翻板阀，每组设置一个。
4.2.2.4鼓风机房与反冲泵房
鼓风机房与反冲泵房为滤池的配套构筑物，需要新建，主要用来安放滤池气水反冲使用的鼓风机和控制气动阀门的空气压缩机。
4.3滤池自动控制系统
4.3.1滤池的工艺流程
本次改造采用了效率较高的气水反冲洗滤池。
经过预处理的待滤水进入配水渠道，进水闸处于开启的状况，原水进入滤池经石英砂滤料过滤，然后由出水阀流出进入下一步的生产工序。
在正常的过滤条件下，生产工艺要求为将水位的波动限制在额定范围内实现等速恒水位过滤，为使滤池的出水量等于进水量，应根据滤池水位变化调节出水阀的开启度来控制出水量的大小。
当滤池的运行满足了反冲的条件（运行周期、水头信号），需要进行反冲洗，清洗滤料中间的污物。通过控制进水闸、出水阀、排水闸、反冲气阀、反冲水阀、放气阀等气动阀门并运行风机来实现。按要求，每次只有一格滤池反冲，当多格滤池同时要求反冲时，系统自动按照先进先出的原则排队进行。
4.3.2控制原理
滤池工作状况包括正常恒水位过滤和反冲洗控制两种：
（1）滤池正常过滤的工作程序
依据水池中水位的变化调节出水阀的开启度来实现等速的恒水位过滤。系统接受到水位计的水位信号，当水位信号高于设定的恒水位时，开大出水阀，调节阀门的开启度；当水位信号低于设定的恒水位时，关小出水阀，调节阀门的开启度；当水位信号等于恒水位时，保持出水阀开启度。
　
滤格水位的控制是一个典型的PID闭环控制系统，控制过程是：具有参数可调的PID方程根据设定值和过程变量输入之间的误差，经运算后把输出信号传送给输出附加处理程序，再输出给控制阀，对整个过程进行控制。即实际水位比设定水位的值大得越多， 输出的开度就越大。开度增大的数值是由一定累积时间内水位上升的速度及实际水位和设定水位的差共同决定的。反映为进水流速越快，清水出水阀开度越大，反之亦然。PID方程计算的目标是把受控的过程变量保持在设定值，附加值可作为补偿添加到输出控制中。输出附加处理程序是把PID方程的运算输出按一定的规律输出给清水阀。其控制方框图如图1。
（2）滤池反冲洗控制的工作程序
当系统接收到手动强制冲洗信号，水头损失信号，定时冲洗信号中的任一个指令时，按照先进先出的原则排队进行。首先关闭进水阀，滤池内部的存留水经出水阀继续过滤排除，当水位降***定的反冲水位时（0.35m），关闭出水阀并打开排水阀，排水阀的信号到位后打开反冲气阀，启动风机进行气冲，完成单气冲需要时间3-4min，打开反冲水阀，开启反冲水泵进行气水混合冲洗，时间为3-4min。然后关闭反冲气阀停风机进行单水冲洗，需要的时间2min，完成后关闭反冲水阀停水泵，关闭排水阀、打开放气阀进行排气，开启进水阀接受待滤水。当水位升到过滤恒水位时，关闭放气阀完成了反冲洗，系统转入正常的过滤程序。
4.3.3系统的组成
本系统（设备）由下列两部分组成:
㈠分控柜，亦称就地控制柜，安装于每格滤池旁。主要对单格滤池进行恒水位过滤控制及气水反冲洗控制。
㈡公共控制柜，简称公共柜，安装于滤池中央控制室。 负责协调各格滤池反冲洗控制，以及设备内部间的 络通讯，对反冲洗设备（反冲水泵、鼓风机等）及其出口阀门进行自动控制。
性能指标
?实现自动恒水位过滤，误差：±1.5cm
?根据下列条件之一，能准确地实现反冲洗；
　a、过滤时间达到反冲洗设定周期
　b、过滤水头损失值到达设定值
　c、强制反冲洗按钮被触发
?反冲洗周期、反冲洗过程中各步骤的时间均可通过程序设定，满足工艺及实际要求。
?能直观显示滤池过滤水位、水头损失及出水阀开启度，同时显示反冲洗设备、本地滤池阀门等的开关状态。
?对反冲洗设备、本地滤池阀门及反冲洗过程既可以程序实现全自动控制，也可以人为干预进行手动控制。

随着国家新的《生活饮用水卫生标准》的提高和实施，市场对供水量需求的加大，目前水厂的处理效果和能力已经逐渐无法满足要求。在此情况下博罗县石湾自来水公司领导考虑对水厂进行适当的改造。圣榕水务东莞分公司通过与各位领导和专家交流，对水厂的实际运行情况的调查后，综合水厂的情况，结合圣榕公司对自来水厂工艺改造的工程经验，觉得永能水厂通过技术改造达到提高水质和产水量的目标是能够实现的，这种投资少，工期短、见效快，免去新建或扩建巨额投资的技术改造项目，其经济效益和社会效益都是可观的。

本项工程承蒙各位领导和专家的支持与关怀，圣榕公司愿竭诚服务，诚信为本，追求***，为石湾镇的供水事业持续发展尽责尽力，做出应有的贡献。