水厂大阻力配水系统的改造探讨

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【摘 要】本文分析了大阻力配水系统存在的问题，并提出了技术改造方案，分析了改造后小阻力配水系统的效益。

【关键词】大阻力；配水系统；改造

一、大阻力配水系统存在的问题

我厂的现有滤池是穿孔管式大阻力普通石英砂滤池。总共有10个滤池，每个滤池分两格，单格滤池尺寸约为12m×3.5m，面积为84m2。配水、配气的穿孔管采用的是聚氯乙烯。滤料采用的是石英砂单层滤料，石英砂的粒径为0.6mm～1.2mm，滤料层厚度为0.8m，承托层粒径分别为2mm～4mm，4mm～8mm，8mm～16mm，16mm～32mm，厚度分别为0.1m，0.1m，

0.1m，0.45m，承托层厚度为0.75m。穿孔配水管管径为100mm，在配水总渠两侧各有40条，管中标高距离池底0.3m。滤速为8m/h～10m/h，反冲洗强度为14L/（m2·s），反冲洗时间为7分钟。滤池的承托层较高，配水管的孔口水头损失非常大，进行反冲洗的时候，动力消耗大、水耗大。另外，我厂的配水管自1995年投产使用之后，从未更换过，配气干管的管道已经生锈严重，在对配水系统进行大修的时候发现，在穿孔配气管内存在着滤沙，配气孔堵塞，导致反冲洗时布气不均匀，会影响反冲洗效果，出现局部冲洗强度过大或者膨胀不足的现象，有些滤池的区域的滤料流失，由于穿孔配水管离池底0.3m，造成穿孔管以下承托层为死水区，容易影响水质。

二、对大阻力配水系统进行改造

（1）关闭进水阀，打开滤池排空阀，将池底水放干。（2）力挖滤砂及承托层，滤砂约252m3，承托层约189m3。拆除滤池内所有的管端支承角钢及管中支承角钢。（3）用风焊将原设计的DN250和DN200配气干管、DN100穿孔配水管、DN50穿孔配气管全部拆除。封堵原有的配水孔，在配水总渠两侧底部设置24个配水孔，直径为110mm，间距500mm。将400mm×250mm配气干管插入配水总渠并与原DN350配气干管焊接连通，并在配水总渠两侧开布气圆孔，布气圆孔的数目及间距和配水圆孔相同，采用直径为60mm的圆孔。（4）在靠近管廊一侧的滤池池壁开2个600mm的孔洞，安装DN600法兰短管并用封板封堵，作为检查口；然后开1个100mm的孔洞，安装DN100穿墙套管，安装DN100排气管与原配气干管焊接连通。（5）滤池的池底配水系统，沿着宽度方向等距离设置11条中间滤梁，滤梁采用现浇筑的钢筋混凝土滤梁，它们的高为700mm，宽为110mm。然后在滤池池壁的四周，设置边梁，它们的高为700mm，宽为60mm。在浇筑边梁的时候，用M10不锈钢膨胀螺栓呈梅花形布置打入池壁，滤板固定用的预埋螺栓突出托梁面垂直高度为90mm。（6）在单格滤池中，设置36块滤板，滤板固定在梁上，滤板采用预制钢筋混凝土滤板，它们的长为1140mm，宽为975mm，厚为100mm，每块滤板设置56个长柄滤头。（7）滤头采用QS-I型长柄滤头，材质为ABS工程塑料，滤头长度为292mm，缝隙宽度为0.27mm，每个滤头滤缝总面积为2.7cm2，开孔率为1.29%，滤头安装在钢筋混凝土滤板上。

三、改造过程中需要注意的问题

（1）在滤池内设置滤梁的时候，滤梁表面标高误差在±

2mm之内，水平间距必须准确，误差不超过±3mm。（2）采用高精度钢模制作滤板，每一块安装的滤板都要进行严格验收，另外铺设的滤板一定要水平，误差在±3mm之内，保证均匀配气、配水。（3）安装混凝土滤板后，用压力水清扫和冲洗滤板之间的污物，晾干以后，将专用的填充物嵌入接封底部，并用专用胶泥在板与池壁、板与板之间进行密封，一定要保证顶部平整和光滑。（4）正方形不锈钢压板固定各滤板，用L形不锈钢压板固定铝板与池壁。（5）安装滤头的时候，可以从两侧同时向中心安装，也可以从一侧向另一侧安装。安装的滤头的上部平整，不能出现倾斜的现象。（6）等到滤板滤头安装完以后，通过气密性试验后，保证嵌缝在气水冲洗时，不漏气，不漏水，然后铺上干净的石英砂均质滤料。（7）滤池修造完以后，清理施工现场，并对滤池进行消毒。

四、滤池改造效果

（1）改造前与改造后运行效果对比。

（2）进水系统。进水系统依然采用原有的进水系统。（3）反冲洗系统。第一，配水干管，Q■=■；v■=■。在上式中，Q■是指反冲洗水流量（m3/s）；q■是指反冲洗强度[L/（s·m2）]，一般采用4～6L/（s·m2）；v■是指配水干管中水的流速（m/s），一般采用1.5m/s左右。在原来的配水系统中，反冲洗的配水干管为DN800管，本设计取q■=10L/（s·m2）。Q■=■=0.84m3/s，v■=■≈1.6m/s。符合改造要求。第二，配水孔面积和间距。F1=■；n1=■。在上式中，F1是指配水圆孔总面积（m2）；v■是指配水圆孔流速，一般采用v■=1.0～1.5m/s；f1是指单个圆孔的面积（m2）；n1是指圆孔个数。改造前：F1=f1·n1=3.14×0.052×80=0.628m2；v■=■=■=

0.81m/s。改造后：F2=f2·n2=3.14×0.0552×48=0.46m2；v■=■=■=1.1m/s。符合改造要求。第三，布气孔的面积和间距。单孔面积为3.14×0.032=0.0028m2，所有圆孔的面积之和48×0.0028=0.1344m2。（4）气冲时所需空气流量：Q■=■，

v■=■。在上式中，Q■是指气冲时所需空气流量（m3/s）；是指气冲洗强度[L/（s·m2）]，一般采用13～17L/（s·m2）；v■；是指配气干管中空气流速（m/s），一般采用10～15m/s，本设计取q■=15L/（s·m2）。Q■=■=1.26m3/s=75.6m3/min，v■=■=13m/s。空气通过圆孔的流速为■=9.4m/s，一般在10m/s左右，符合要求。我厂有反冲洗水泵两台（一运一备），水泵流量Q泵 为：1.03m3/s（改造后可以通过调节阀门开启度控制反冲洗强度，根据上述所需的反冲洗水量，改造后水冲时水冲阀开启度为50%）；鼓风机两台（一运一备），风机空气流量Q气为：85m3/min，符合上述要求。（4）过滤系统。垫层厚度为0.1m，粒径为2～4mm；滤料选用石英砂，粒径为0.6～1.2mm，不均匀系数K80

0.5m，也就是0.7+0.1+0.9+0.5=2.2m。原设计排水槽堰顶高度为2.5m，符合改造要求。（6）滤池总高度。取滤板下清水区的高度为0.7m。H=滤板下清水高度+滤板厚度+滤层厚度+滤层上水深+超高=0.7+0.1+0.9+1.2+0.3=3.20m。滤池现有总高度为4.1m，符合改造要求。

我厂三期1～5号滤池的大阻力配水系统改造成为滤板、滤头的小阻力配水系统，延长了滤料的使用日期，反冲洗强度变小，节约了反冲洗量，提高了滤池的过滤效果，提高了滤池的工作效率，运行效果非常好。因此，我厂将对三期余下的其他滤池进行改造。

参 考 文 献

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