南江水厂滤池改造
朱远建,徐艳阳,吴冰,邓伟胜,甘文,刘晓娴
摘要：南江水厂滤池形式为虹吸双阀滤池，两期，每期6格，共12格，两期滤池均采用粗砾石和石英砂双层滤料。多年运行显示，按照原来滤池设计的出水要求，浊度≤1NTU，特殊情况不大于3NTU的水质要求运行时，滤池运行良好。实行新的国家标准后，要求浊度≤0.2NTU，南江水厂的滤池在工艺不变的情况下，出厂水难以达到合格标准。如果加大反冲强度，滤池滤料有跑失现象，所以有必要进行技术改造。增加集水槽挡板，加强反冲强度，防止滤料跑失，从而达到节能降耗的作用。
关键词：滤池改造；节能降耗
贵港市南江水厂隶属于广西贵港北控水务有限公司，位于贵港市江南大道，水源为郁江水，始建于1993年，水厂设计规模为5万m/d，采用常规的：混凝--沉淀--过滤--消毒净水工艺。
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南江水厂滤池形式为虹吸双阀滤池，两期，每期6格，共12格，其中一期滤池每格面积为 15.2 m2，设计滤速为10-14m/h；二期滤池每格面积为 18 m2，设计滤速为10-12m/h，两期滤池均采用粗砾石和石英砂双层滤料。
多年运行显示，按照原来滤池设计的出水要求，浊度≤1NTU，特殊情况不大于3NTU的水质要求运行时，滤池运行良好。
但随着原水水质不断受污染，而且国家对生活饮用水的标准要求的不断提高，对原水处理的难度增大，特别是由于对水质控制的需要，生产中心要求出厂水浊度控制在0.2NTU以下，对滤池的运行提出了更高的要求，在生产和维护中，发现滤池存在一些亟待解决的问题。
一、滤池在运行过程中出现较大问题，主要表现在：
1、截污能力差，过滤周期短。待滤水浊度4.0NTU，滤后水浊度≤0.5NTU时，过滤周期仅为16—20h；待滤水浊度4.0NTU，滤后水浊度≤0.2NTU时，过滤周期仅为8—10h，明显偏短，在氨氮、藻类较高时，根本无法保证出水达标。
2、反冲洗不均匀，反冲洗效果不理想。部分位置滤料无法反冲（冲洗时不膨胀），而部分位置冲洗膨胀较大，同格滤池内反冲洗不均匀，反冲洗后砂面平整度差。
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3、跑砂情况时有发生，经常需要补砂。由于反冲洗过程中，反冲气不是变频控制，而是人工通过高低阀门开关控制强度，反冲洗过程中，极难把握强度的大小，跑砂情况难以避免，所以基本上每年都要补砂。
4、滤后水浊度攀升迅速，对出厂水浊度合格率形成冲击，严重影响出厂水合格率。滤池运行周期到过滤后期时，滤后水浊度经常会在短时间内（20分钟左右）迅速攀升，攀升幅度（从零点一几到零点三几的出水浊度）超过100%，非常容易造成清水池出水浊度超标，进而导致出厂水浊度超标。
二、过滤与反冲效果实验
根据滤料膨胀率e=
L?L0?100%, L0L-----滤层膨胀后厚度，cm L0----滤层膨胀前厚度，cm
取样进行实验。当控制冲洗强度减小（达到滤料跑失临界状态，也就是气、水反冲时间减少）时，滤料的膨胀率仅为30--35%左右，达不到理想的40--50%，反冲洗结束后，砂面提高不足3%，判定为反冲洗效果达不到要求。但实验中按常规气、水反冲时间强度时，滤池马上出现了跑砂现象，终止试验。
三、改造方案
根据滤池存在的上述问题，在保证出水浊度达标的前提下（≤0.2NTU），滤池能够长周期，稳定，正常运行。在不改变构筑物的基础上，尽量减少整改费用。
1、改造依据
滤池排水槽加装滤料防护挡网。考虑到跑沙的情况，提出在滤池排水槽加装滤料防护挡网。
适当增加反冲气的强度。按操作规程进行反冲洗强度，滤池在反冲后，滤层会自然形成上部滤料粒径小，下部滤料粒径大，这样，下部空间大，截污容量就大，运行周期长。而在实际运行过程中，由于大量的泥污物聚集在滤料下部，反冲洗水带走积泥，必须要穿过滤料层，因此冲洗水强度大，而水的密度大（尤其气温低时），增加冲洗水的强度，会很容易出现滤料跑失现象。而气的密度和穿透性强，适当增加反冲气的强度，不容易引起滤料跑失，且易使反冲后砂面平整度提高。
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2、改造费用
改造采用40×40角钢、扁铁和20目的进口316不锈钢丝网等材料，预算费用在9000元左右，最终结算费用为8865元。如果维护保养到位，防护挡网每年油漆防腐费用约为100元，每两年更换一次钢丝网则可，费用约为900元，每年费用不超过600元。
四、改造效果：
经过各个环节的配合工作， 2012年10月完成了一、二期滤池完成改造，改造后取得了不错的效果，主要表现在：
(一) 水质保障方面
1、滤池的反冲洗效果提高，同样的反冲洗时间，改造后的待滤水浊度由原来的12NTU左右下降到9NTU左右，而且反冲洗后滤料非常干净。 抽样统计滤料膨胀率达到最佳状态40-50%时，滤池基本无跑砂现象，反冲洗结束后，砂面提高从不足3%达到5%以上，砂面平整度大大提高，一期滤池通过一年运行，检查滤料没有发现跑失现象。
2、出水水质稳定性大大提高。通过改造，滤池的出水水质得到了进一步的保障，运行周期内，出水水质能稳定在0.11～0.2之间，稳定性大大提高，基本能满足≤0.2NTU的水质要求。
3、滤池运行周期大大增加，原水水质一致时，改造后的滤池运行周期能延长1/3以上，清水期最高能延长1倍多。
4、出水浊度迅速攀升的时间增长，达到2小时以上，甚至很少出现。通过合理调整滤池运行周期，避免了对清水池水和出厂水浊度的冲击，过滤周期内，滤后水平均浊度，过滤截污效果和抗冲击负荷能力大大增加，对清水池和出厂水浊度的冲击减少，保障了出厂水水质的合格率。
(二) 经济效益方面。
1、滤池减少反冲次数
滤池出水浊度要求在1NTU以下时，按照反冲1格滤池为1次，实际统计2010年反冲次数为4082次，2011年反冲次数为2886次。
2012年滤池出水浊度要求在0.2NTU以下，依据运行实际数据记录，出水浊度达到0.2临
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界点就进行反冲，通过改造，到11月份止反冲次数为2756次，预计全年反冲次数为3056次。
而如果不改造，根据运行值班报表记录的数据，全年360天除源水机房停机及其它影响停机时间外，滤池运行时间预算全年运行280天。过滤周期10h计算，280天×24小时/天×12格÷10小时=8064次。如果降低滤前水浊度，滤池运行周期能达到20h，280天×24小时/天×12格÷20小时=反冲次数达到4032次。
如果不改造，具体反冲情况如下表： 年份 2010 2010 2011 2011 2012年1月-6月 2012年1月-6月 2012年7月-12月 年份 2011年 2012年1月-6月 2012年7月-12月 出水浊度（NTU） ≤1.0 若≤0.2 若≤1.0 若≤0.2 若≤0.5 若≤0.2 若≤0.2 出水浊度(NTU) ≤1.0NTU ≤0.5NTU ≤0.2NTU 反冲次数(次) 实际4082 预估8064（按照10h） 预估4032（按照20h） 预估8064（按照10h） 预估1680（按照24h） 预估2016（按照20h） 预估2016（按照20h） 反冲次数(次) 实际2869 实际1211 实际1845 改造后，具体反冲情况如下表： 改造前全年反冲次数为4032次，而改造后反冲洗次数为1211+1845=3056次，一年减少反冲次数976次，所以滤池可以每月减少反冲洗82次，最保守按每日反冲洗60次（每次每格滤池反冲消耗水105吨，每格滤池反冲洗耗电30度，原水耗电80度/千吨，电费0.6546元/度，生产药剂费约19元/千吨，水资源费40元/千吨。）
2、滤池减少反冲洗后所节省费用体现在以下几个方面：
（1）、自用水减少 ，从江边抽水上来到清水池的过程所用的电耗，包括了一泵房耗电、反冲洗耗电等:
60×（105/1000×80×0.6546+30×0.6546）=1508.196（元）。
（2）、药剂费；60×105/1000×19=171（元）。
（3）、水资源费：60×105/1000×40=252（元）。
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（4）、改造前每年都要添加一次滤料，每次更换约需20方，按750元/方价格算，每年需要投入15000元，每月1250元。人工费3000元，每月250元。合计每月1250+250=1500（元）
改造后，经过观测一期数据，可以三年添加一次滤料就可以了，而每次添加约20方，人工费3000元，所以折合每月为（750*20+3000）/36=500（元）。
则滤沙方面的节约每月为1500-500=1000元
以上四项合计每月节省成本约
1508.196+171+252+1000=2931元，
扣除每年铁网费600/12=50元，则每月实际总节约2931-50=2881元
经济效益相当可观。
（三）、社会反应方面
由于出水水质的保障，出水水质全面控制在0.2NTU以下，减少了反冲洗的次数，一定程度上加强了一、二泵房的调控能力，同样清水池容积不变前提下，增加了南江水厂的蓄水和供水能力,使南江水厂的水处理能力得到进一步保障，使整个片区的水基本上能保持水质优、水量足，水压高输送给用户，为企业树立良好的形象。
参考文献：
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［2］张健．建筑给水排水工程［M］．重庆：重庆大学出版社，2002?［3］周长积，张玉明，周长亮．环境系统与设施［M］．北京：中国建筑工业出版社，2007
［4］严熙世《给水排水工程快速设计手册》
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