石塘水厂滤池运行现状及优化策略探讨

林志强

摘要：本文通过对石塘水厂滤池的滤料参数，运行效果和经济分析三方面分析得出：滤池总体情况运行稳定，但因滤料级配和含泥量不满足设计要求，滤池运行周期缩短，导致运行成本有较大上升。建议选择合适的优质的滤砂进行更换，确保石塘水厂滤池的持续稳定运行，降低滤池能耗。

关键词：石塘水厂；滤池运行；优化策略

一．概述

石塘水厂新制水系统设计规模为6万方/日，建设时间为2002年，持续运行至今15年时间，砂滤池的运行状态是影响出厂水水质的关键因素，因此需要加 强对砂滤池的运行管理。以下通过检测砂滤池的滤速、滤料级配、含泥率、反冲洗强度滤料厚度、去除率、滤后水浊度等滤池参数来了解其运行状况；并收集日常运行数据，分析滤池近几年的运行情况，以便发现问题及时解决。具体分析如下：

二．滤池情况

2.1滤池参数

2.1.1滤速

滤速是衡量滤池制水能力的重要依据，若滤速低于设计滤速，运行周期缩短则影响制水能力的下降。通过对石塘水厂1#~4#滤池的滤速检测发现（如下表1），各个滤池的实际运行滤速均高于设计滤速，但不超过强制滤速，滤池制水量满足设计需求，但根据《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》要求，滤速宜控制在10m/h以下，目前滤池过滤滤速过快。

石塘水厂1#~4#滤池滤速情况表1

滤池	1#	2#	3#	4#
设计滤速	6.94m/h
强制滤速	14m/h
实际滤速	12.5m/h	11.76m/h	9.03m/h	10.6m/h
对比结果	合格	合格	合格	合格

2.1.2滤料级配

滤料级配是衡量滤料质量的重要标准之一，石塘水厂采用气水反冲洗对滤料的磨损较单水冲严重，因此定期对滤料级配进行检测，可确保滤池运行效果。如果不均匀系数K80大于1.6，就需要考虑更换滤料。

根据筛分曲线确定石英砂滤料的有效粒径d80和不均匀系数K80=d80/d10。石塘水厂1#~4#滤池60cm深滤砂的有效粒径K80=2.16，K80大于1.6。滤料使用时间为15年，一般滤料使用5~8年则需要更换，考虑石塘水厂滤料使用时间过长，需要更换滤砂。

另外，颗粒粒径小于0.9mm的占11.28%，正常情况下≯3%，滤池因粒径太小，杂质的穿透能力差，滤层中的污泥局部集中，滤层堵塞快，水流阻力大，过滤能耗高，过滤周期短。

2.1.3含泥率

含泥率是衡量滤砂质量的重要标准之一，石塘水厂采用气水反冲洗工艺的滤池对于含泥率指标控制较高，一般含泥率不应大于3%，另外当滤料表层因藻类生长、死亡、腐殖等原因造成含泥率过高时，只需更换表层滤料即可。

通过对石塘水厂抽检滤砂含泥率发现如表2，滤池含泥率随使用年限增大，直到2017年含泥率为1.75%，但不大于3%。另通过对滤砂表面观察，并未发现大量藻类生长情况。

滤池滤料含泥率情况表2

年份	2015年	2016年	2017年
含泥率	0.6%	0.65%	1.75%

2.1.4反冲洗强度

滤池的反冲洗强度需确保能将滤料内截留的污物较好地清除。通过对石塘水厂反冲洗强度检测发现（如下表3），滤池的实际反冲洗强度均符合设计值，实际滤池反冲洗强度可满足设计需求。

石塘水厂滤池反冲洗强度情况表3

强度	气洗强度	气水同时洗时水冲强度	水洗强度
设计	15L/s.m2	3L/s.m2	6L/s.m2
实际	15.9L/s.m2	4L/s.m2	8L/s.m2
比较结果	符合	符合	符合

2.1.5反冲洗开始和结束时的浊度

反冲洗结束时的浊度太高去污不彻底，太低自用水量大造成浪费。通过实际运行数据显示，水洗结束时的浊度要求不高于10NTU可作为滤池反冲洗的质量控制点。对石塘水厂滤池反冲洗检测发现如表4，反冲洗时间为气洗-气水洗-水洗=3min-6min-5min可满足滤池反冲洗要求。

石塘水厂滤池检测反冲洗过程的反冲洗水浊度情况表 4

滤池编号	气洗浊度						气水洗浊度									水洗浊度
	1分钟	2分钟	3分钟	4分钟	5分钟	6分钟	1分钟	2分钟	3分钟		4分钟	5分钟		6分钟		1分钟		2分钟		3分钟		4分钟	5分钟		6分钟
1#	577	1339	998	850	766	649	807	615		454	304		235		170		136		86		43	21		10		5
2#	1123	1007	819	705	636	507	597	408		276	210		147		141		171		59		26.4	11.7		5.18		3.39
3#	632	810	668	573	501	469	405	362		297	185		149		115		72.8		35.3		15.9	9.8		5.28		2.7
4#	961	829	673	560	488	445	425	389		282	186		153		130		111		62.3		30.1	13.9		8.13		1.85

2.1.6滤料厚度

滤料厚度能及时了解滤池是否跑砂，防止因跑砂严重而影响过滤水质。通过定期对石塘水厂滤池滤砂厚度检测，如表5，设计滤砂厚度为1.35m，滤池滤砂厚度变化不大，未出现跑砂现象。

滤池滤砂厚度表5

滤砂厚度m	2015年	2016年	2017年
1#滤池	1.35	1.35	1.34
2#滤池	1.31	1.30	1.30
3#滤池	1.29	1.28	1.28
4#滤池	1.30	1.30	1.30

2.1.7浊度去除率

根据滤池进、出水的浊度计算滤池对浊度的去除率。根据浊度的去除率和出水浊度的横向、 纵向比较可以判断滤池是否出现问题。由滤池待滤水与滤后水质量比较，得出滤池去除率，具体如表6所示，石塘水厂滤池去除率平均达95.56%。

滤池去除率情况表 6

年份	2015年	2016年	2017年
去除率%	94.8	96.12	95.76

2.1.8滤后水水质情况

滤池滤后水水质是滤池运行的综合性指标，反应滤池的运行状态好坏。通过收集2015~2017年滤后水质浊度情况显示（表6），滤池出水最高浊度低于内控指标0.55NTU，平均浊度0.145NTU，处于较好水平。

滤池滤后水水质情况表 6

年份	2015年	2016年	2017年
平均出水浊度NTU	0.151	0.148	0.136
最大出水浊度NTU	0.442	0.478	0.405

2.1.9小结

石塘水厂滤池的滤速、反冲洗强度、含泥率、反冲洗结束时浊度、滤料厚度、滤后水水质等指标是满足设计和生产要求的。但从滤料级配数据显示，滤砂粒径分布的不满足设计标准，需对其进行更换。

2.2运行效果

2.2.1滤池日常运行周期

滤池运行周期表7

运行周期	平均
年份	2015年	2016年	2017年
1#	59	53	50
2#	60	58	58
3#	59	58	58
4#	58	59	59
平均最少	58	53	50

如表7所示，2015年石塘水厂滤池运行周期平均最少的是58h，2016年是53h，2017年是50h。而运行初期，石塘水厂滤池的运行周期是60h，滤池运行周期逐年缩短。

2.2.2反冲洗时间和水量

根据反冲洗强度和反冲洗水浊度进行调整，反冲洗时间为气水洗-水洗=3min-6min-5min，过程总14min。其中水洗时间11min，水泵额定水量为1300m3/h，理论用水量约为238m3/次，另外反冲洗需排空滤池砂面上清液，约126m3/次，合计用水量为364m3/次。

2.2.3滤池控制阀使用情况

由于石塘水厂V型滤池初期进水阀采用气囊式阀门，运行过程中经常出现气囊漏气，维修频繁，所以在早期就将该阀门拆除，目前采用人工闸板对进水口止水。建议重新对该进水口安装阀门，解决滤池进水控制问题。

滤池运行至今，1#~4#滤池的出水阀门均多次维修，主要原因是气动头不能复位、蝶阀胶圈老化不能完全闭合等原因，经维修目前正常运行。

2.2.4滤板滤头使用情况

从日常观察曝气洗池过程，未发现滤板和滤头出现堵塞或破损的现象，滤板和滤头使用良好。

但2#和3#滤池在使用过程中，出现冒气泡的现象，推测是因其中一个池洗池后，在气垫层的部分气体未及时排除，受到进水水位逐渐升高后，通过反冲洗气管窜到另一只池，气管阀门需停池检查维修。

2.2.5小结

石塘水厂V型滤池在多年的运行下，总结出一套自身的运行模式，通过适时调整反冲洗时间，保障滤池的正常稳定运行。滤池主要部件滤板和滤头使用良好。但滤池运行周期缩短，降低了滤池的运行效果；控制部件出现零件老化、配置不合理的情况，加大了滤池的维护工作。

2.3经济分析

2.3.1用水量

现时运行状态下，如2.2.2所述，反冲洗水量为364m3/次。

初期运行状态下，反冲洗时间为3min-4min-3min。，反冲洗水量为152m3/次，排池水量126m3/次，合计278m3/次。

按照初期设计

2.3.2电量

现时运行状态下，反冲洗泵额定功率55kw，运行时间为11min，耗电量10.1kwh；罗茨鼓风机75kw，运行时间为9min，耗电量为11.25kwh，合计电耗22.35kwh/次。

初期运行状态下，反冲洗时间为3min-4min-3min。水泵运行时间为7min。耗电6.4kwh；罗茨风机运行时间7min，耗电量为8.75kwh/次。合计电耗15.15kwh/次。

2.3.3反冲洗周期

2017年实际反冲洗周期50h/次，初期运行周期为60h/次。

2.3.4运行成本

滤池运行成本计算表7

	滤池个数	用水量	用电量	运行周期	年运行时间	费用（水+电）
单价	/	0.2元/m3	0.672元/m3	/	/	/
现时运行	4	364m3/次	22.35kwh/次	50h	175次	61520元/年
初期运行	4	278m3/次	15.15kwh/次	60h	146次	38416元/年

注：现时运行周期按平均最少运行周期计算。

如表7所示，现时运行年费用为61520元，较初期运行上升23104元，约上升了60%。

三．总结

通过对石塘水厂滤池的滤料参数，运行效果和经济分析三方面分析得出：滤池总体情况运行稳定，但因滤料级配和含泥量不满足设计要求，滤池运行周期缩短，导致运行成本有较大上升。

建议选择合适的优质的滤砂进行更换，确保石塘水厂滤池的持续稳定运行，降低滤池能耗。