摘要：近年米，彗星式纖維束濾池技術(shù)在凈水處理系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。陜西渭河煤化工集團有限責(zé)任公司3期凈水處理系統(tǒng)采用孔室旋流加隔板回流組合型反應(yīng)池、斜管沉淀池、新型D型濾池組成為主體的處理工藝處理，出水水質(zhì)穩(wěn)定，保證了生產(chǎn)裝置的工業(yè)用水需求，從而創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。
渭化集團公司3期原水系統(tǒng)于2010年10月底投入運行，設(shè)計規(guī)模為3.12×104m3/d。凈水處理裝置采用孔室旋流加隔板回流組合型反應(yīng)池、斜管沉淀池、新型D型濾池組成的常規(guī)處理方法，以去除沈河地表水中所含有的泥沙、懸浮物及膠體物，使其濁度≤1mg/L；再與未經(jīng)處理的白楊水源地1級加壓泵站來的地下水，在清水池中按1:1比例混合，混合水再通過441C加壓泵送往各給水管網(wǎng)。本文以渭化集團公司新型D型濾池為例，對該過濾技術(shù)進行了深入探討，為其今后工程應(yīng)用提供了可推廣和借鑒的經(jīng)驗。
1 新型D型濾池的優(yōu)點
新型D型濾池是一種在V型濾池結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改進，并以新型慧星式纖維濾料為技術(shù)核心的結(jié)構(gòu)先進、性能優(yōu)良的重力式濾池。新型慧星式纖維濾料是在傳統(tǒng)彗星式濾料結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改進的更加科學(xué)的過濾體。適用于中、小型給水及污水深度處理系統(tǒng)，近年來被廣泛應(yīng)用于各種凈水處理和工業(yè)廢水的深度過濾處理單元，是石英砂等顆粒狀濾料濾池的更新?lián)Q代工藝。
新型D型濾池在原水預(yù)處理處理的工藝中，運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)良好，并有一定的抗沖擊負(fù)荷能力。新型D型濾池的濾速大約是砂濾的2~3倍，在工業(yè)用水緊張的實際情況中，相對其它濾池有比較大的優(yōu)勢。
2 凈水系統(tǒng)設(shè)計進出水的水質(zhì)
根據(jù)渭化原水水源及工業(yè)用水的實際要求，渭化集團3期凈水處理系統(tǒng)進、出水水質(zhì)指標(biāo)見表1。
表1 設(shè)計進水、出水水質(zhì)
| 項目 | 進水水質(zhì) | 出水水質(zhì) |
| 濁度/NTU | ≤20（短期≤30） | ≤1（進出濁度≤30時，出水濁度≤2） |
3 凈水處理系統(tǒng)工藝流程
渭化集團3期凈水系統(tǒng)是配套雙醋項目的生產(chǎn)供水、循環(huán)水補充水、消防用水建設(shè)的�？紤]到生產(chǎn)用水出水水質(zhì)要求嚴(yán)格等因素，決定選擇孔室旋流加隔板回流組合型反應(yīng)池、斜管沉淀池、新型D型濾池的組合工藝。圖1所示為該凈水處理系統(tǒng)工藝流程圖。
該凈水處理工藝結(jié)合混凝劑、混凝劑及消毒劑的投加，主要去除沈河地表水中所含有的泥沙、懸浮物及膠體物。
4 新型D型濾池結(jié)構(gòu)組成及工作原理
新型D型濾池由池體、濾料、濾板、布水系統(tǒng)、布?xì)庀到y(tǒng)、濾料密度調(diào)節(jié)裝置、管道、閥門、反洗水泵、反洗風(fēng)機、電氣控制系統(tǒng)等組成。采用彗星式纖維束濾料作為濾元，其濾料直徑可達幾十微米甚至幾微米，屬微米級過濾技術(shù)（砂濾屬毫米級），具有比表面積和表面自由能大、過濾阻力小等特點，增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機會和濾料的吸附能力，大大地提高了過濾效率和截污容量。新型D型濾池運行時，纖維密度有一定的濾層壓縮量，使濾層孔隙度沿水流方向逐漸縮小，密度逐漸增加，相應(yīng)濾層孔隙直徑逐漸減小，實現(xiàn)了理想的深層過濾。當(dāng)濾層達到截污容量需清洗再生時，彗星式纖維束濾料在氣水脈動作用下即可方便地進行清洗，達到有效恢復(fù)纖維束濾料過濾性能的目的。濾層的加壓及放松過程無需額外動力，均可通過水力自動實現(xiàn)。
新型D型濾池工藝簡圖如圖2所示。
對濾料的清洗采用水洗—氣水合洗—水洗的工藝，具有清洗效率高、無需藥劑浸泡清洗、自耗水量低等優(yōu)點。濾層在反沖洗水的作用下被充分放松，纖維束濾料恢復(fù)到松弛的舒展?fàn)顟B(tài)，在氣水混合擦洗的作用下，將過濾截留下的污染物從濾層中洗脫并排出，使濾料恢復(fù)過濾性能。
5 新型D濾池的技術(shù)性能參數(shù)
新型D型濾池設(shè)計進水量為0.36m3/s，設(shè)計濾速為17.4m/h，強制濾速為20.8m/h，主要性能參數(shù)詳見表2。
表2 新型D型濾池性能參數(shù)表
| 濾池格數(shù)（格） | 4 |
| 反洗水強度，L/s·m2 | 6 |
| 清洗空氣強度，L/s·m2 | 30 |
| 截污容量，kg/m2 | 15-35 |
| 濾前水濁度/NTU | ≤10 |
| 濾后水濁度/NTU | ≤1 |
| 清洗水壓力/Mpa | 0.1-0.15（濾池反洗入口） |
| 清洗空氣壓力/Mpa | 0.05 |
| 清洗時間/min | 15-20 |
| 反沖洗方式 | 水-氣水-水 |
濾池分為4格，池體為鋼混結(jié)構(gòu)，為2層建筑。反沖洗采用獨立氣水分配系統(tǒng)，布水布?xì)庀到y(tǒng)為穿孔管形式，反沖洗方式還可根據(jù)現(xiàn)場實際情況靈活調(diào)整。
反洗氣：BK7018型羅茨風(fēng)機2臺（1用1備），為濾池反沖洗提供氣源。單臺風(fēng)機Q=35.5m3/min，風(fēng)壓0.051MP，電機功率Pe=45kW，采用單獨控制，兩臺風(fēng)機能夠相互切換，輪番啟動，互為備用，即連續(xù)兩次反洗采用不同反洗風(fēng)機；當(dāng)1臺風(fēng)機故障，自動切換到另1臺風(fēng)機。
反洗水：反沖洗水泵（型號200TIS250B）2臺（1用1備），為濾池反沖洗提供水源。單臺水泵Q=400m3/h，H=14m，電機功率Pe=22kW，水泵為單級泵。兩臺反沖洗水泵能夠相互切換，輪番啟動，互為備用，即連續(xù)兩次反洗采用不同反洗水泵，當(dāng)1臺水泵故障，自動切換到另1臺水泵。
6 濾池的運行與控制
濾池正常工作時為全自動運行，運行采用變水位運行方式，當(dāng)運行周期和運行液位達到設(shè)定值后即進行反沖洗。反沖洗分為氣沖—氣水沖—水沖洗3階段，各部分時間根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試情況和進出水質(zhì)進行調(diào)整。在自動運行狀態(tài)下，濾池一般根據(jù)設(shè)定的運行周期（一般為12~24h）和濾池運行液位控制反洗，2種情況的任何一種都控制濾池的運行狀況。當(dāng)濾池液位到達上液位，而其它設(shè)定值未到達，濾池停止過濾進行反沖洗，反沖洗結(jié)束后濾池處于休閑狀態(tài)只有當(dāng)水位到達下液位時才啟動濾池進行過濾；當(dāng)過濾時間達到設(shè)定的過濾時間，而其它設(shè)定值未到達，濾池也停止過濾進行反沖洗，反沖洗結(jié)束后濾池處于休閑狀態(tài)只有當(dāng)水位到達下液位時才啟動濾池進行過濾。每次只能反洗1格濾池，依次輪流逐格反洗。反洗風(fēng)采用羅茨風(fēng)機反洗，反洗風(fēng)經(jīng)反洗進氣閥通過布?xì)庀到y(tǒng)進入濾料層。反洗水采用離心水泵反洗，反洗水采用濾后水，從濾池總出水池取水，經(jīng)反洗進水閥通過布水系統(tǒng)進入濾料層，由反洗排水槽收集經(jīng)過排水閥和排水總管道自流入回收水池。
濾池其控制系統(tǒng)采用觸摸屏和現(xiàn)場可編程序控制器（PLC）控制，分為手動/自動控制方式。濾池的運行和反洗采用1臺PLC集中控制各濾池的電動閥門及配套反洗風(fēng)機、反洗水泵及出口電動閥門，PLC控制柜配置1臺觸摸屏以便調(diào)整濾池運行和反洗參數(shù)。各格濾池配備1臺電動閥門控制柜實現(xiàn)就地控制。
每格濾池配套有進水閘門、清水出口閥門（調(diào)節(jié)型）、反洗進水閥門、反洗進氣閥門、反洗排水閥門5個電動閥門（見圖2），以及反洗風(fēng)機出口閥、排空閥，反洗水泵出口閥。電動閥門具有全開、全關(guān)兩種狀態(tài)；反洗風(fēng)機和反洗水泵有運行、停止和故障等3種狀態(tài)，通過人機界面可監(jiān)視這些狀態(tài)。
7 處理效果
目前，該濾池經(jīng)過連續(xù)3年多的水質(zhì)監(jiān)測，新型D型濾池出水水質(zhì)均達到工業(yè)用水的要求見表3。表3中所列數(shù)據(jù)為從2012年1月至2012年12月的均值。
表3 污水廠實際進水、出水水質(zhì)
| 時間 | 濁度/NTU | ||
| 原水 | 濾池進水 | 濾池出水 | |
| 2012-01 | 2.07 | 1.29 | 0.56 |
| 2012-02 | 1.88 | 1.25 | 0.65 |
| 2012-03 | 2.27 | 1.95 | 0.33 |
| 2012-04 | 1.76 | 1.65 | 0.89 |
| 2012-05 | 3.78 | 2.49 | 0.34 |
| 2012-06 | 3.27 | 2.90 | 0.39 |
| 2012-07 | 5.90 | 4.04 | 0.77 |
| 2012-08 | 5.11 | 4.27 | 1.17 |
| 2012-09 | 6.34 | 5.05 | 1.13 |
| 2012-10 | 8.01 | 6.02 | 0.97 |
| 2012-11 | 7.63 | 3.09 | 0.89 |
| 2012-12 | 2.90 | 2.16 | 0.39 |
渭化集團公司3期凈水系統(tǒng)采用新型D型濾池工藝，在水源為地表水的因季節(jié)及雨量的變化原水濁度變化較大的情況下，基本可以使出水水質(zhì)長期穩(wěn)定達標(biāo)。新型D型濾池在渭化集團凈水處理系統(tǒng)的成功運行，是保證后續(xù)生產(chǎn)裝置連續(xù)穩(wěn)定運行的前提。
