翻板滤池在污水深度处理中的应用

　　摘要:针对翻板滤池在江苏某污水处理厂深度处理系统实际运行中出现的一些问题，通过现场调查研究，提出整改建议，结合该工程实例，提出翻板滤池在污水深度处理中设计和运行管理等方面应注意的技术要点和建议。

　　关键词:翻板滤池,污水深度处理,反冲洗

　　翻板滤池是瑞士苏尔寿(Sulzer)公司下属的技术工程部(现称瑞士CTE公司)的研究成果，具有世界水平的苏尔寿气水反冲滤池，我们称它为“翻板“滤池。所谓“翻板“，是因为该型滤池的反冲洗排水舌阀(板)工作过程中是在0°～90°范围内来回翻转而得名。该滤池在给水处理中已有广泛的应用，但其在污水处理中的应用却比较少见。这里主要是通过翻板滤池在江苏某污水处理厂深度处理单元实际运行中出现的一些问题进行研究分析并提出整改方案和建议。

　　1翻板滤池简介

　　1.1翻板滤池的工作原理

　　该型滤池的工作原理与其它类型气水反冲滤池相似：原水(一般指上一级净水构筑物的出水)通过进水渠经溢流堰均匀流入滤池，水以重力渗透穿过滤料层，并以恒水头过滤后汇入集水室：滤池反冲洗时，先关进水阀门，然后按气冲、气水冲、水冲三个阶段开关相应的阀门。一般重复两次后关闭排水舌阀(板)，开启进水阀门，恢复到正常过滤工况。 翻板滤池工作示意图详见下图。

　　1.2翻板滤池的主要特点

　　翻板滤池在反冲洗系统、排水系统与滤料选择方面有新的技术性突破，从而使该型滤池具有出水水质明显提高、反冲洗水量少、反冲洗时间短、反冲周期长、基建投资省、运行费用低以及施工简单、工期短等优特点，其主要特点如下：

　　(1)滤料、滤层可多样化选择。

　　(2)滤料流失率比其它滤池低。

　　(3)滤料反冲洗净度高、周期长与容污能力强。

　　(4)翻板滤池出水水质比一般低水头反冲滤池出水水质好。

　　(5)反冲洗水耗低、水头损失小。

　　(6)双层气垫层，保证布水、布气均匀 。

　　(7)气水反冲系统结构简单，施工进度快。

　　2工程设计简介

　　该污水处理厂现状处理规模为10.0万m3/d，二级处理分为三期，其中一期2.0万m3/d，建于2003年，二期3.0万m3/d，建于2004年，三期5.0万m3/d，建于2007年。一期和二期主要处理污水处理厂附近印染和电路板等大型企业的工业废水，原设计执行二级排放标准;三期工程主要处理生活污水，设计出水执行一级B排放标准。2007年太湖水污染事件发生后，江苏省环境保护厅对太湖流域城镇污水处理厂的排放标准提出了更高的要求，制定了《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限制》(DB 32/1072-2007)标准，根据此标准，该污水处理厂出水应达到BOD5≤10mg/L、CODCr≤50mg/L、SS≤10mg/L、TN≤20mg/L、NH3-N≤5(8)mg/L 、TP≤0.5mg/L，针对该污水处理厂的实际进、出水水质特点，分别对一二三期工程进行了技术改造，并增加了深度处理单元，将一、二、三期的二级处理出水一并进入深度处理单元进一步去除污染物后再进行消毒排放。深度处理工艺采用混凝沉淀+过滤的处理工艺，混凝沉淀采用高密度沉淀池，过滤采用翻板滤池。深度处理工艺流程如下图所示：

　　深度处理单元主要构筑物有提示泵房、高密度沉淀池、翻板滤池、反冲洗泵房、吸水井、储液池等构筑物。

　　(1)提升泵房。1座，设计规模为10.0万m3/d。泵房平面尺寸为12.6×11.6m,下部为钢筋混凝土结构，深5.0m，上部为框架结构，高度为4.8m。泵房内设4套潜污泵，3用1备，均设置变频，将来自一、二、三期工程的二级处理出水提升至高密度沉淀池进行深度处理。单套潜水泵Q=1950m3/h，H=8.5m，N=75KW。

　　(2)高密度沉淀池。共2座，单座设计规模为5.0万m3/d。2座沉淀池并排布置，中间廊道为设备间，放置混凝剂加药泵、助凝剂加药泵、回流污泥泵、剩余污泥泵及电控柜等设备。高密度沉淀池分为机械混合区、絮凝反应区和斜管沉淀区三部分。机械混合区1个，水力停留时间2min，平面尺寸为3.3×3.3m，有效水深6.4m;絮凝反应区4个，总水力停留时间12min，每个絮凝反应区的平面尺寸为4.1×4.1m;斜管沉淀区液面负荷取10.0m3/(m2·h)，污泥回流比为5%。设备间内设回流污泥泵4套，螺杆泵，带变频，2用2备，单套Q=104m3/h， N=22KW;剩余污泥泵4套，螺杆泵，2用2备，单套Q=20m3/h， N=5.5KW;混凝剂加药泵3套，螺杆泵，带变频，2用1备，单套Q=1500L/h， N=1.5KW;助凝剂加药泵3套，螺杆泵，带变频，2用1备，单套Q=1250L/h， N=0.75KW;溶液池1座，分2格，单格尺寸2.6×2.6m，有效水深2.0m，超高0.4m，每格内设搅拌器1套，N=2.2KW;机械混合区设搅拌器1套，N=15KW;每个絮凝反应区设搅拌器1套， N=3.0KW;每个沉淀区内设置1套浓缩机，N=0.75KW。

　　(3)翻板滤池。1座，设计规模为10.0万m3/d，设计滤速为9.0m/h，共8格，单格面积68m2，平面尺寸为10.0×6.8m，滤池总高度为4.05m，其中承托层厚度0.45m，滤料层厚度1.5m，滤料层上水深1.5m，超高0.6m。滤料采用无烟煤+石英砂双层滤料，其中无烟煤厚度0.8m，粒径1.6～2.5mm，石英砂厚度0.7m，粒径0.7～1.2mm。承托层采用砾石+粗砂，砾石粒径8～12mm，占承托层体积的2/3，粗砂粒径3～5mm，占承托层体积的1/3。反冲洗气强度为16L/m2·s，气水共冲时，反冲洗水强度为3.6 L/m2·s，单独水冲时反冲洗水强度为16L/m2·s。反冲洗总时间为8.5min，先气冲2min，然后气水共冲4.5min，然后再水冲2min，静置20秒后打开翻板舌阀排水，60～80秒内排完反冲洗水。

　　(5)反冲洗泵房。1座，设计规模为10.0万m3/d，平面尺寸43.0×11.0m，反冲洗水泵、反冲洗鼓风机、均设置在该泵房内。反冲洗泵房内设反冲洗水泵5套， 其中3套大泵，2用1备，2套小泵，1用1备，单套大泵Q=1958m3/h， H=12.0m，N=132KW;单套小泵Q=881m3/h， H=8.0m，N=75KW;反冲洗罗茨风机3套，2用1备，单套Q=1958m3/h， H=5.5m，N=55KW。

　　(6)吸水井。1座，平面尺寸19.2×4.0m，反冲洗水泵从吸水井吸水。

　　(7)储液池。1座，平面尺寸为13.5×6.9m，有效水深3.0m，超高0.5m，分为2格，用于储备高浓度混凝剂。

　　3存在问题分析

　　3.1存在问题

　　据污水处理厂运营管理人员介绍，在滤池运行初期，出水水质较好，各项指标均达到一级A排放标准;运行几个月后，翻板滤池内出现滤料表面板结和滤料混层现象，出水SS和CODCr有上升趋势;当翻板滤池进行反冲时，反冲洗后处于悬浮状态的滤料无法在预设的时间内沉下来，当打开翻板舌阀排放反冲洗水时，发现有滤料一并进入反冲洗排水渠;又过一段时间，机械混合搅拌器和絮凝反应搅拌器均无法正常运行，搅拌阻力非常大，与此同时出现了高密度沉淀池回流污泥泵房和剩余污泥泵出现定子磨损现象，回流污泥泵和剩余污泥泵不得不停止运行进行维修，此时翻板滤池的出水的CODCr和SS已经出现超标现象。

　　为检修搅拌器故障，管理人员把1座高密度沉淀池放空后，发现1个机械混合区、4个絮凝反应区和2个沉淀区中均积累了大量的无烟煤和石英砂滤料，混合搅拌器和絮凝搅拌器的桨叶陷入滤料堆中，故而无法正常运转，而在三期工程旋流沉砂池配套的砂水分离器也分离出无烟煤和石英砂，原来翻板滤池一直存在跑料现象，流失的滤料通过反冲洗排水管随反冲洗排水进入深度处理提升泵房，经提升后进入高密度沉淀池，然后沉积在高密度沉淀池的机械混合区、絮凝反应区和沉淀区中;当高密度沉淀池放空时，沉淀区污水污泥通过放空管进入三期工程的污水管道后最终进入三期进水泵房，再经提升后进入旋流沉砂池，故砂水分离器才会分离出无烟煤和石英砂滤料。

　　3.2原因分析

　　3.2.1关于滤料板结问题

　　经查阅相关文献，关于滤池滤料板结问题主要有以下三方面的原因：

　　(1)工艺调控不到位。滤料板结是由于滤料表面积累过多的污染物质，在冲洗不彻底的情况下，长时间累积所致。如滤池在运行时没有按照合理的周期进行反冲洗或反冲洗操作时间不够，则长期运行易发生板结现象。

　　(2)反冲洗强度不够及冲洗不及时。气水冲洗强度不够及滤料级配不合理均是导致滤料层板结的原因。滤池在进行反冲洗时，因在滤料层表面比在滤料层内部滤料颗粒之间的碰撞机会少，所以截留的悬浮物不易被破碎并从滤料上剥离。随着滤池的反冲洗，滤料中间堵积污泥较多，冲洗强度不够，吸附在滤料表面的悬浮物长期冲洗不干净而相互粘结在一起，并逐渐增大、密实。

　　(3)滤料胶结。滤料胶结有以下几种：油、生物粘泥导致的滤料胶结;无机氧化硅沉积导致的滤料胶结;氯化铁导致的滤料胶结;碳酸盐引起的滤料胶结;有机物及无机物多种物质混合引起的滤料胶结;可通过对板结滤料附着物进行碳酸盐、电导率、总有机碳、硅胶等项目的检测可知板结的确切原因。

　　经现场调查研究和运营管理人员介绍，发现滤料板结主要有两方面的原因：一是由于高密度沉淀池投加过量高分子助凝剂(PAM)所致， PAM粘度高，投加量难以控制，部分参与混凝沉淀，多余的部分则进入随高密度沉淀池进入翻板滤池，从而导致滤料胶结，污水厂管理人员发现该问题后，已经停止了PAM的投加。二是由于滤池长期冲洗不彻底导致滤料表面附着了大量的污染物，滤池进水通过溢流堰进入滤池后，水表面和水中均有大量的污染物，8格滤池均呈现不同程度的浑浊状态，根本无法看清楚滤料层的表面，现场运行状况非常差。

　　一般情况下，滤池的反冲洗有两种控制方式，一种是按预设的反冲洗周期控制，比如24小时反冲洗一次(运行好的给水厂反冲洗周期能达到48～72小时);另一种是按过滤水头来控制，一般过滤水头损失>2.0m时开始进行反冲。该污水厂的翻板滤池反冲洗周期设定为24h，其运行以来基本上一直按此模式运行，而并没有根据滤池的实际运行情况来进行控制。然而污水厂深度处理的滤池进水水质不同于给水厂，在给水处理中，经前端构筑物混凝沉淀后，一般情况下进入滤池的浊度较低(一般在3NTU以下，不同水质的水体，浊度与SS的换算关系不同，一般1NTU≈1～2mg/L SS)，故翻板滤池截留的污染物相对较少，从而能够保持较长的反冲洗周期;在污水处理中，其进水的SS多在10mg/L以上(本工程翻板滤池进水的SS一般在20 mg/L以上，最高曾达50～60mg/L)，污水中污染物较多，从而导致翻板滤池截流的污染物较多，故用在污水处理厂深度处理中的翻板滤池反冲洗周期应大大缩短，最好结合滤池现场反冲洗的效果确定，当按照预设的反冲洗程序不能将滤料彻底冲洗干净时，应及时采取强制措施进行再次反冲洗，直至滤池滤料反冲洗干净为止。

　　3.2.2关于跑料和混层问题

　　翻板滤池跑料的原因主要有三：一是翻板滤池的翻板舌阀未按设计要求设定0°、45°和90°三个开启度，二是滤料长期反冲洗不彻底，滤料表面滋生生物膜，三是所采购的滤料的比重可能与设计要求有出入。

　　翻板滤池的一大特点就是不跑料，一是因为其在反冲洗后有一个静置的过程，在此时间段内滤料能够完全静沉到位，二是静沉后翻板舌阀的打开有一个0°～90°的过程，而不是直接全部打开，从而有效避免跑料现象的发生。然而在该污水处理厂深度处理中缺出现严重跑料现象，现场调查后，发现翻板舌阀仅设置0°和90°两个开启度，并未设置45°的开启度，完全违背了翻板滤池翻板舌阀的设计理念。

　　由于滤池反冲洗不彻底导致滤料表面积累过多的污染物，从而发生滤料板结现象，同时，由于滤料表面附着污染物后，时间久了便会滋生生物膜，从而导致双层滤料的无烟煤和石英砂的密度发生不同程度的变化，原本比重远超过1.0的滤料附着生物膜后，比重会大大降低，从而改变了其反冲洗后的沉降速度，原设定的20秒的静置时间内，滤料无法完全沉降下来，当翻板舌阀打开后，还处于悬浮状态的滤料随反冲洗水一并进入反冲洗排水渠，这正是翻板滤池跑料和反冲洗后滤料发生混层现象的的主要原因。

　　此外，滤料的比重也可能影响滤料的沉降速度，一般无烟煤密度为1.4～1.6g/cm3，优质无烟煤密度为1.6g/cm3，石英砂密度一般为2.65 g/cm3，若采购的滤料较差，滤料密度未达到设计要求(1.6 g/cm3)，则也可能对滤料的沉降速度造成一定程度的影响。

　　当设备安装单位根据原设计对翻板舌阀排水控制程序进行修改后，滤池反冲洗按0°、45°和90°三个开启度依次排水;同时对滤池进行连续强制反冲洗，逐步恢复滤料的截污性能，并按照原设计要求对翻板滤池补充了滤料。上述整改措施实施后，目前，翻板滤池的跑料和板结现象基本上得到控制。

　　3.2.3反冲洗排水对系统的冲击问题

　　翻板滤池反冲洗排水进入提升泵房后进入高密度沉淀池不合适。由于翻板滤池反冲洗时瞬间排水量较大，该排水直接进入提升泵房后进入高密度沉淀池，对其冲击负荷较大，对加药量、污泥回流量等均有较大的影响，严重时会影响高密度沉淀池的沉淀效率，导致沉淀出水带泥现象的发生。为尽量减小反冲洗排水对整个处理系统的冲击负荷，宜设置反冲洗排水的废水池，反冲洗排水进入废水池缓冲后，再通过小型排污泵提升至二级处理系统进行处理。

　　目前，污水厂正在对反冲洗排水出路进行改造，准备将反冲洗排水就近接入三期工程的放空管道后进入三期进水泵房，然后进入三期的二级处理系统，此改造完成后，高密度沉淀池将可以恢复正常高效运行，从而使进入翻板滤池的SS得到有效控制。

　　4结论及建议

　　(1)翻板滤池一般作为污水处理厂中消毒前的最后一道把关工艺，前端处理构筑物的正常运行是保证翻板滤池正常运行的前提条件，应充分发挥前端污水处理构筑物的处理效率，使进入翻板滤池的SS尽可能控制在20mg/L以下。

　　(2)在污水深度处理中，污染物较多，翻板滤池设计宜采用相对较小的滤速和反冲洗周期，以确保过滤效果。

　　(3)翻板滤池每次反冲洗应彻底，当按正常程序进行反冲洗不能够将滤料冲洗干净时，应及时采取措施进行强制反冲洗以确保滤料冲洗干净，以保证下一过滤周期的正常运行，同时也可以有效避免滤料板结现象的发生。反冲洗排水宜设置反冲洗缓冲池，以减小反冲洗瞬时排水对整个处理系统的冲击。

　　(4)采购滤料时，对滤料的级配及比重等参数应按设计要求严把质量关，以保证滤料的各种参数符合设计标准。

　　(5)应通过试验选用最合适的混凝剂和助凝剂的种类及投加量。选择合适的混凝剂和助凝剂不但加药量少，沉淀效率高，而且污泥浓度高，产泥量少。药剂的投加量不宜多也不能少，当投加量过多时，则会造成混凝剂和助凝剂的浪费，增加处理成本，同时多余的混凝剂和助凝剂进入后续的处理单元——翻板滤池后附着在滤料层表面，从而导致滤料层表面板结现象，增加了翻板滤池的反冲洗负担，影响过滤效果;投加量过少则会造成混凝沉淀效果不好，影响去除效率。

　　参考文献

　　【1】曲凤龙、兰玲.本钢污水处理厂V型滤池滤料板结原因分析及解决措施

　　【2】江树志.曝气生物滤池滤料高度与板结对运行效果影响的研究

《翻板滤池在污水深度处理中的应用》

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文章名称： 翻板滤池在污水深度处理中的应用

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