虹吸滤池漏砂与积泥问题分析.pdf

收稿日期:2007-11-07作者简介:刘翀翔(1973-),男,湖南衡阳人,湖南交通工程职业技术学院讲师,硕士研究生.主要研究方向:水厂运行自动控制.*通讯作者.第 22卷第 1期南华大学学报(自然科学版)Vo.l 22 No.12008年 3月JournalofUniversity of South China(Science and Technology)M ar.2008文章编号:1673-0062(2008)01-0076-04虹吸滤池漏砂与积泥问题分析刘翀翔1,2,李德生2*(1.湖南交通工程职业技术学院,湖南 衡阳 421001;2.兰州交通大学 环境与市政工程学院,甘肃 兰州 730070)摘 要:通过分析虹吸滤池的工作过程,根据现场实际整治资料,剖析了虹吸滤池漏砂与积泥的多方面的因素,提出了解决问题的措施.关键词:虹吸滤池;漏砂;积泥中图分类号:TU991.2 文献标识码:BAnalysis on Leaving out Sand andAccu mulatingMud of Siphon FilterLIU Chong-xiang1,2,LIDe-sheng2*(1.Hunan Technical College of Communications&Engineering,H engyang,H unan 421001,China;2.School of Environmental&Municipal Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou,Gansu 730070,China)Abstract:By analyzing the working procedure of siphon filter and according to practicalfield data,this article analyzes themulti-sided factors of leaving out sand and accu mula-ting mud and brings forward themeasures to solve the problem.Key words:Siphon Filter;Leaving out Sand;AccumulatingMud 虹吸滤池是中型水厂广泛应用的滤池类型之一.虹吸滤池结构复杂,操作简单,对施工工艺要求较高,水质易受配水均匀性影响.而虹吸滤池不同程度存在的漏砂、积泥现象,易导致滤料截留杂质的能力降低,造成水质下降,产水效率降低,从而直接影响水厂正常生产运行.1 存在问题虹吸滤池属于小阻力配水系统,反冲洗运行过程中如果配水室内压力稍有不均匀、滤层阻力出现稍微差异、滤板上孔口尺寸稍有差别或部分滤板稍受堵塞,都会引起反冲洗配水均匀程度下降.而反冲洗配水不均匀最终导致滤池反冲洗强度、反冲洗水头不均匀,从而导致承托层移位,造成滤池漏砂.漏砂严重的虹吸滤池放空后,普遍存在大面积穿孔现象,滤床厚度平均值比设计值低25 cm,部分穿孔严重的部位已能看到砾石层.多数漏砂的虹吸滤池同时也存在积泥现象,积泥严重的滤池,整个滤池的水质呈浑浊状,滤层阻力大,反冲洗周期缩短,反冲洗水量消耗大,滤池产水效率降低,而虹吸滤池的漏砂与积泥问题有很大的相关性.2 虹吸滤池漏砂与积泥的原因分析通过现场调查和分析,总结出其造成漏砂和积泥原因的关联图(见图 1).滤池施工和材料的问题与人为操作因素是造成滤池漏砂与积泥的主要原因,出现问题的滤池构造示意图见图 2.2.1 滤床阻力不均匀漏砂的虹吸滤池存在的问题:石英砂粒径偏大、级别不合设计要求,承托层规格、厚度不符合设计要求;石英砂与砾石装填有误,没有严格按照施工图进行施工,出现乱层.图 1 虹吸滤池漏砂和积泥原因Fig.1 The reasons of leaving out sand and accumulatingm ud of siphon filter图 2 虹吸滤池构造示意Fig.2 The structure of siphon filter由于滤层阻力不均匀,致使 A端反冲洗时水流阻力小,B端反冲洗水流阻力大,整个滤池的反冲洗强度不均匀(见图 2).A端反冲洗强度大,B端反冲洗强度小,承托层所受压力不均匀,长期运行在此状态下,承托层上层移位,承托能力开始降低,漏砂出现.过滤时,由于 A端滤料层流失,造成滤床阻力减小,一方面致使大量没有得到充分截留的过滤水挟带滤砂与颗粒小的杂质从 A端流出,出水浊度大,另一方面单位时间内 A 端过水量的加大,A端截留杂质的负荷加大,杂质大量淤积于 A端.反冲洗开始后,由于过滤水中杂质的平均密度小于砂密度,在相同反冲洗水头和反冲洗时间下,由于 A端滤料的流失,A端反冲洗阻力小于 B端,A端过水流量大于 B端,反冲洗充分,造成 A端的反冲洗强度高于设计值,B端的反冲洗强度低于设计值,B端的滤层冲洗不够,则导致 B端杂质淤积.77第 22卷第 1期 刘翀翔等:虹吸滤池漏砂与积泥问题分析如此恶性循环,致使:漏砂处,过滤水挟带滤砂与杂质通过,出水浊度高,水质差;A端过滤中杂质的淤积,以及 B端反冲洗不充分而产生的杂质淤积,均会造成过滤阻力增大,使滤池水位达到反冲洗高度的历时短,反冲洗周期加快,则日反冲洗水消耗量大,滤池产水效率降低.2.2 配水孔板配水不均匀小阻力配水系统均匀性取决于配水池板的开孔比.开孔比与配水均匀性的关系式如下:QAQB=1+A UFBH2式中:QA、QB)图 2中 A、B 两处的反冲洗流量;A)开孔比;U)孔口流量系数F)单格滤池面积;B)单格滤池配水室宽度;H)单格滤池配水室高度.由上式可知,当滤池面积、配水室高度和宽度已定时,小阻力系统配水均匀性取决于开孔比 A.经过现场勘测,漏砂的虹吸滤池普遍存在穿孔板孔眼堵塞情况,穿孔板孔眼堵塞后,整个滤层各个部位反冲洗流量差别大,各个部位反冲洗水过孔流速不均匀,水头损失差异大,造成整个滤池反冲洗强度不均,从而导致承托层移位,漏砂与积泥不可避免.2.3 配水室内压力不均匀漏砂后底部配水室有积砂存在,若不及时清理积砂,而只清理滤床与配水孔板,依然会导致整治的失败.如图 2,在反冲洗水流的水力作用下,积砂由 C端涌向 D端,长时间后造成 D端配水室被砂堵塞,因而造成配水室内压力不均匀,C端反冲洗水流量大,在水流冲击下,C端对应的承托层移位甚至乱层,造成石英砂大量从 C端流入底部配水室,又加剧配水室内压力不均匀,D端由于反冲洗水流不畅,造成该处以上的滤料层长期反冲洗不充分,在滤层表面形成积泥死区,而积泥死区的形成又会造成过水能力的降低.2.4 清水堰板高度影响滤池反冲洗强度大,易造成承托层移位,出现漏砂;滤池反冲洗强度小,易造成滤料层反冲洗不充分,出现积泥,而虹吸滤池调节反冲洗强度大小,主要靠清水堰板高度来调节.因些必须考虑清水堰板的高度.2.5 计时系统的影响滤池反冲洗的时间,由计时系统控制,反冲洗时间长,浪费反冲洗水量,产水效率降低;反冲洗时间短,反冲洗不够,易造成滤料表面形成泥膜,出现积泥.2.6 操作人员原因部分操作人员业务素质差,责任心不强,对虹吸滤池的运行原理不清楚,规律未掌握,操作不当,使反冲洗不充分或没有严格控制滤池前面的工艺,造成滤池进水浊度超标,上述两点均易导致滤层出现积泥情况.3 整治措施根据相关水厂的实际整治资料,下述整治方法可在实际整治过程中考虑采用.1)将滤池中滤料及砾石承托层全部清理至池外,进行清理和筛选、控制级配,必要时,换填质量好的标准滤料及承托层,同时必须严格按设计图进行铺垫,各层表面必须找平,确保每一层厚度均匀.在实际工作中可考虑石英砂铺垫厚度比设计值略高 8 10 cm.2)为保证配水均匀性,宜采用双层钢筋混凝土配水板孔,同时应严格控制配水孔板的开孔比,上、下层孔板的开孔比均应控制在 1%以下,并保证孔眼的均匀.孔板安装时必须平整,误差应控制在 2 mm 以下,板与池壁之间、板与板之间必须严密沟缝,不留空隙,以免过滤时漏砂及反冲洗水从板缝涌出.为保证孔口不被堵塞,配水孔板上宜铺设一层或二层尼龙网,并搭接好接缝.3)在清理整治配水孔板时,必须用钢钉疏通孔眼,保证孔眼疏通率达到 99%以上.4)配水孔板之间、底部配水室内的积砂必须彻底清空.5)控制清水堰板的高度,使反冲洗强度符合实际工作要求.6)调整计时系统,控制好反冲洗时间,达到最佳反冲洗效果.7)加强水厂净水人员业务素质培训与提高,最大限度地降低人为因素,保证虹吸滤池的进水浊度、反冲洗强度和反冲洗时间,符合实际需要.8)加强对虹吸滤池的各项运行参数认真记录与分析,定期进行清空检查,出现问题及时解决.上述整治措施在实际应用过程中,效果良好.如赣州铁路水厂原 400 m3/h的虹吸滤池漏砂与积泥现象严重,通过整治,各项参数均有较大改进78南华大学学报(自然科学版)2008年 3月(见表 1),其运行三个月后,放空检查,无漏砂积泥现象,出水水质稳定,合格率达到 98以上,证明了改造措施切实可行.表 1 滤池整治前后相关参数对比Table 1 The relevant param eter comparision bet ween before-i m proving and after-i mproving运行参数整治前整治后冲洗强度/(L#S-1#m-2)10 1812 15冲洗时间/min9 105 7冲洗水量/m345 5025 30出水浊度/(mg#L-1)3.0 6.0 2.0出水合格率/%98%4 结论1)漏砂与积泥致使滤后水浊度超标,充分说明了小阻力配水系统均匀性敏感性强的特点.2)只有确保虹吸滤池的施工质量和材料质量、加强操作人员的业务素质,才能保证虹吸滤池工作的稳定性、可靠性.3)滤池漏砂与积泥整治投资省,技术简单,改善了水质,避免了滤料流失,提高了水质和产水效率,有明显的社会效益和经济效益.参考文献:1 陈卫国.虹吸滤池配水系统改造的探讨 J.给水排水,2001,27(2):14-16.2 赖举伟,赵彬彬,张 耘,等.虹吸滤池全自控改造一例 J.给水排水,2003,29(5):88-89.3 许保玖.给水处理理论 M.北京:中国建筑工业出版社,2000.(上接第 73页)层变形现象得到有效控制.三维有限差分法是研究管棚支护技术的一种有效方法,可以对不同工况进行模拟,更好地可以从理论上计算出需要的围岩与支护结构上的某点在不同开挖、支护阶段及整个施工过程中的位移和应力变化情况,可以判断出围岩在开挖后的稳定性和支护结构在开挖后的安全性,利用模拟计算结果修改设计方案,从而使设计更为合理、可靠,最大程度地避免工程在施工阶段出现险情,也为今后的研究提供了一定的经验.参考文献:1 杜和军.高速公路隧道零开挖进洞施工方案探讨 J.科学之友,2007(08):62-63.2 吴 维.管棚支护的设计与施工 J.铁道勘测与设计,1993(2):1-4.3 吴军民.管棚注浆法在浅埋破碎地层隧道开挖中的加固机理及效用研究 J.国外建材科技,2004(02):106-108.4 常艄东.大管棚预支护基理研究 D.成都:西南交通大学,1999.5 周顺华.软弱地层采用管棚法施工的棚架基理及参数分析 J.岩石力学与工程学报,2005,24(14):2565-2570.6 李 强.软弱围岩隧道洞口段超前支护的三维数值分析 J.铁道建筑,2005(3):32-34.7 傅鹤林.岩土工程数值分析新方法 M.长沙:中南大学出版社,2006.8 程小彬.地下工程管棚支护有限元分析 M.西安:西北工业大学,2007.79第 22卷第 1期 刘翀翔等:虹吸滤池漏砂与积泥问题分析