金海水厂TGV滤池反冲洗参数的优化调整

倪晓波，沈 虹

（上海浦东威立雅自来水有限公司金海水厂，上海 201209）

1 研究目的

滤池反冲洗是滤池可持续运行不可缺少的环节。冲洗质量的好坏，直接影响滤后水质、冲洗周期和使用寿命[1]。反冲洗对于系统长期良好运行很关键，反冲洗的目的是保持滤层清洁并防止滤层中出现泥球、裂缝等。

滤池失效的最常见根源来自反冲洗系统。因此，反冲洗类型的选择，确保合理的设计、建造及运行是水厂成功的关键[2]。

由此可以看出，滤池的运行对滤池的使用寿命及健康度起着很大的影响。而过滤是给水处理工艺的最后一道工序，占有至关重要的地位[3]。因此，合理的反冲洗参数尤为重要。

本文通过分析研究TGV滤池不同反冲洗参数设置下的过滤效果，寻找最大程度节能情况下的反冲洗时间。

2 金海水厂TGV滤池介绍

金海水厂一期设有高速滤池一座，总规模40万m3／d，双排设置，每排可独立运行。每排滤池分成5格，单格滤池过滤面积124.5m2，设计正常滤速13.9m／h。采用单层石英砂滤料，有效粒径为1.35mm，砂层厚度2.0 m，设置过滤周期48h。采用气水反冲洗形式。原设计中，单气冲时，反冲洗强度为60m3／（m2·h），冲洗时间为300 s；气水同冲时，空气反冲洗强度为60m3／（m2·h），水冲强度为20m3／（m2·h），冲洗时间为650 s；单水冲时，水冲洗强度为60m3／（m2·h），冲洗时间为300 s。

3 试验方法

在10组TGV滤池中选取双排滤池中各一格，分别为4#、7#作为个体代表，进行同步试验。

本次试验主要针对反冲洗过程中气冲、气水同冲、水冲的时间进行，在反冲洗强度和滤池过滤周期不变的情况下进行个体试验，得出个体试验的结果之后将此结果运用于所有10组滤池进行为期1个月的生产性试验。分别从滤料表层砂层含泥量、砂面平整和稳定、冲洗后浊度等方面来验证冲洗效果是否良好[4]。

浊度检测方法:HACH2100AN浊度仪，GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》[5]

砂层含泥量取样点及检测方法:烘干法

图1 取砂深度示意图Fig.1 Schematic Plot of Sampling Depth

4 试验结果与数据分析

4.1 试验条件

原水水质稳定，4月平均浊度5.3 NTU，5月平均浊度8.9 NTU，且无活性炭粉末投加；水温15～25℃；沉淀池出水浊度稳定，日均小于1 NTU。

4.2 试验过程与结果数据分析

4.2.1 气冲时间调整

气冲时间由300 s减至150 s，气水同冲、水冲时间不变，检测气水同冲及水冲阶段的滤池反冲洗废水浊度变化。

图2 气水冲阶段浊度Fig.2 Turbidity of Water-Gas Washing

试验结果分析:气水同冲270 s之后浊度有明显的下降趋势，并在后90 s内基本保持稳定；水冲210 s之后浊度趋于平稳，在1～2 NTU之间。

图3 水冲阶段浊度Fig.3 Turbidity of Water Washing

初滤450 s后取得砂样，测得4#、7#砂层含泥量均为0.38%，与未调整反冲洗参数时含泥量相仿。

4.2.2 气冲、气水同冲时间调整

气冲时间由300 s减至150 s，气水同冲时间由650 s减至350 s，水冲时间不变，检测气水同冲及水冲阶段的滤池反冲洗废水浊度变化。

图4 气水冲阶段浊度Fig.4 Turbidity of Water-Gas Washing

图5 水冲阶段浊度Fig.5 Turbidity of Water Washing

试验结果分析:气水同冲270 s之后浊度下降趋势平稳；气水同冲时间虽缩短近一半，但浊度在水冲210 s后仍可趋近于2 NTU。推断在单次反冲洗过程中，气水同冲时间减少对水冲后浊度无较大影响。

4.2.3 气冲、气水同冲、水冲时间均调整

气冲时间由300 s减至150 s，气水同冲时间由650 s减至350 s，水冲时间由300 s减至210 s，检测气水同冲及水冲阶段的滤池反冲洗废水浊度变化。

图6 气水冲阶段浊度Fig.6 Turbidity of Water-Gas Washing

图7 水冲阶段浊度Fig.7 Turbidity of Water Washing

试验结果分析:在气水同冲尾声虽然浊度与试验1、2数据相近，但水冲210 s时浊度却较试验1、2中300 s时浊度偏高许多（现象描述:该部分的水样均发现有絮状漂浮物，疑似细碎的矾花，造成测量时浊度偏高，沉淀数分钟后浊度大幅度下降）。根据现场在线数据记录，初滤后重新启用运行，滤后浊度能稳定在0.08 NTU左右，与反冲洗前相仿，说明该物质可以通过初滤阶段自然去除，且在目前水质状况下能维持48h正常运行。

5 生产性试验与数据分析

通过上述单格滤池的试验结果可以得出，适当的降低反冲洗气冲、气水同冲、水冲的时间对过滤无不良影响，所以，根据该结果进行1个月的生产性试验。在原水水质无异常波动的条件下，调整10组TGV滤池的反冲洗参数，并跟踪6月份的在线浊度实时曲线。

5.1 生产性试验原水水质状况及反冲洗参数调整值

5.2 生产性试验结果分析

5.2.1 对浊度的影响

表1 6月原水水质水量平均值Tab.1 Average Water Quality and Volume of Raw Water in June

表2 TGV滤池反冲洗参数调整前后Tab.2 Before and after the Filter Backwash Parameter Adjustment

图8 4#滤池浊度曲线Fig.8 Filter 4#Turbidity

图8显示，4#滤池在反冲洗参数调整前与调整后的出水浊度曲线趋势相仿。调整后的出水浊度基本维持在0.1 NTU左右，且曲线比较稳定，无异常波动。

图9 7#滤池浊度曲线Fig.9 Filter 7#Turbidity

比对7#滤池，调整前后的清水浊度变化趋势与4#滤池相仿，且同样维持在0.1 NTU左右，无明显波动。

由此可以得出，在现阶段运行条件下，缩短滤池的反冲洗时间对出水浊度无不良影响。

5.2.2 对滤池水头损失的影响

图10 水头损失曲线Fig.10 Head Loss Curves

图10组图截取了4#、7#滤池在反冲洗参数调整前后的水头损失曲线变化，可以明显看到4#、7#滤池在调整前后运行一个周期，即48h后水头损失的最高值也低于2.1 m（自控系统设置的强制反冲洗水头损失条件为3 m），尤其是3#滤池基本处于1.5 m以下，远远小于设定值。

由此可以得出，在现阶段运行条件下，缩短滤池的反冲洗时间对滤池水头损失无不良影响。冲洗后重新投运时，过滤水头损失和周期能维持原状，不发生异常。

5.2.3 对砂层含泥量的影响

表3 砂层含泥量Tab.3 Sand Silt Content

滤池反冲洗后滤层表层含泥量在0～0.5%之间，冲洗效果很好[4]。

由此可以得出，调整反冲洗时间对砂层含泥量基本无影响。

5.2.4 对砂层的影响

滤池反冲洗后砂层平整、未出现下凹、上凸或有裂缝现象，说明冲洗效果良好。

图11 滤池砂层表面Fig.11 Sand Filter Layer Surface

6 结论

在为期1个月的现场生产运行中，通过对4#、7#反冲洗参数调整前后的浊度、水头损失、砂层含泥量等常规反映滤池性能数据的连续跟踪监测，得出在现阶段水温15～25℃、原水水质稳定无碳粉投加的情况下，减少反冲洗时间对滤池运行及出水水质无不良影响。

同时，为企业节约了比原反冲洗参数情况下约30%的清水量及38%的耗电量。积极响应了政府推行的清洁生产及可持续发展战略。

［1］洪觉民.现代化净水厂技术手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2013.

［2］美国自来水厂协会.水质与水处理公共供水技术手册[M],(第五版).北京:中国建筑工业出版社,2008.

［3］同济大学.给水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1980.

［4］中国城镇供水协会.净水工[M].北京:中国建材工业出版社,1998.

［5］GB 5749—2006.生活饮用水卫生标准[S].2006.