杨亮，陈哉君，马立峰，饶文华
【摘要】主要介绍了东风汽车总公司自来水厂采用DA863自适应滤料进行滤池改造的工程设计情况。并对以DA863自适应滤料为技术核心的D型滤池的内部结构和配套附属设施等做了进一步的说明。
【关键词】自适应滤料；D型滤池；滤池改造
东风汽车总公司三车间的自来水厂建造于20世纪60年代。现出水水质不能达到国家卫法监发(2001)161号《生活饮用水卫生规范》中规定的浊度指标<1.0NTU的要求。并且随着用水量的不断增大，该水厂的净水构筑物的处理能力难以满足要求。经过东风汽车总公司批准，决定对东风三车间的自来水厂进行改造，同时扩大生产能力，由原来的处理水量4万t/d扩建为6万t/d，以确保水厂所在的吴家沟区用水的安全。该厂采用DA863自适应滤料进行滤池改造，经过几个月的使用，效果显著。
1、DA863自适应滤料的性能
DA863自适应滤料是一种新型的过滤材料，它既有纤维滤料过滤精度高和截污量大的优点，又具有颗粒滤料反冲洗洗净度高和耗水量少的优点。过滤时，在该滤床的横断面(水平)上空隙率分布均匀，确保了过滤时水流通道大小的一致性，其直接效果是截污均匀，水流短路现象得以避免。在该滤床的纵断面(垂直)空隙率分布由上至下逐渐减少，空隙率沿滤床纵断面呈上大下小的梯度分布，该结构十分有利于分离水中固体悬浮物，从而提高滤床的截污能力。
反冲洗时，由于彗核和彗尾纤维丝束的密度差，彗尾纤维随反冲洗水流而散开并摆动，产生较强的甩曳力。滤料之间的相互碰撞也加剧了纤维在水中所受到的机械作用力，滤料的不规则形状使滤料在反冲洗水流作用下产生旋转，强化了反冲洗时滤料受到的作用力，使附着在纤维表面的固体颗粒很容易脱落，从而提高了滤料的洗净度。以DA863自适应滤料为技术核心的D型滤池具有以下特点：过滤精度高，对水中>5μm的悬浮固体颗粒的去除率>95％；过滤速度快，一般为18～23m/h；截污容量大，10～35kg/m3；反洗耗水率低，耗水量小于周期滤水量的1％～2％；加药量少，运行费用低，絮凝剂投加量是常规技术的1/2～1/3，吨水运行费用也随之减少：占地面积小，为普通砂滤池的1/2以下。
2、水质
(1)原水水质。吴家沟水库库容约1400万m，处于山凹中，水库周围基本无污染，当处于高水位时，水质良好，当处于汛期和低水位时，水质较差，主要是浊度偏高(>50NTU)，有一定的含藻量。
(2)净化后水质。要满足国家颁布的卫法监发(2001)161号《生活饮用水卫生规范》出水浊度<1.0NTU的要求。
3、改建工程设计
3.1工艺流程
充分利用三车间已有的空地实施扩建工程，使处理水量达到6万t/d，同时充分利用原有的水处理设施。原水处理工艺流程见图1。
图1显示的工艺流程中，除D型滤池为改造设计对象外，其他处理单元均为原有工艺。原水一部分经机械澄清池处理后进入D型滤池过滤，另一部分经网格反应斜管沉淀池处理后进入D型滤池过滤，过滤后出水进入清水池，经二级提升泵提升后输向厂外管网。
3.2厂区设计布置
(1)平面设计。在满足各建筑物之间设备安装、管线埋设及管理要求的基础上，尽可能使D型滤池与机械搅拌澄清池、加药消毒系统及清水池排列紧凑、合理。布置D型滤池和反冲洗泵房，与前处理构筑物形成一环形布局。
(2)高程设计。充分利用地势布置各构筑物，使机械搅拌澄清池和网格反应斜管沉淀池处理后的水自流到D型滤池，D型滤池出水自流到清水池。
3.3工艺管道和厂区给排水
改建后的所有工艺管道、溢流管道、放空管道均采用钢管并做内外防腐。D型滤池的反冲洗废水和初滤水的排放与水厂原有的排水管相通，厂区生活、生产及消防用水由原来厂区给水接入，不做改变。
4、D型滤池的改造设计
根据东风三车间的实际现场占地情况，因空地面积不大，故由德安公司设计了6组D型滤池。
(1)D型滤池的工艺组成。由滤池、管廊、水封池及气水冲洗四部分组成。
(2)D型滤池结构组成。由配水渠、V型槽、表面扫洗孔、滤料拦截板、DA863自适应滤料、滤料承托板、长柄滤头、配水布气装置、人孔、滤梁及反冲洗排水渠等组成。D型滤池占地为21.3m×14.5m(含管廊房)，单池规格为6.64m×4.88m×4.60m，共6组，一字分布，其主要设计参数见表1。
(3)管廊。是滤池布设水封池、滤后水出水管及气水反冲洗管道与阀门的场所，上部为控制室，各管道和阀门的参数见表1，其尺寸为21.3m×4.5m×4.6m，与D型滤池合建。
(4)气水冲洗设备间。冲洗泵房尺寸为12.50m×4.50m×6.25m，砖混结构，用于放置反冲洗风机及水泵。反冲洗风机BK8016，Q=23.8m3/min，ΔP=0.05MPa，N=30kW，2台，1用1备；反冲洗水泵SB200-200，Q=400m3/h，H=12.5m，N=20kW，2台，1用1备；阀门均采用气动阀门控制。
(5)水封池。平面尺寸为2.0m×2.0m，深2m，水封池中的堰高1.8m。水封池建在管廊房内。
(6)D型滤池的工艺过程。过滤过程中待滤水由进水总渠经进水阀和方孔后，溢过堰口再经侧孔进入被待滤水淹沿的V型槽进入滤池，经DA863自适应滤料过滤后的滤后水经长柄滤头流入滤池底部配水区，由底部方孔汇入气水分配暗渠，再经管廊中的水封池、出水堰、清水渠流入清水池；反冲洗过程中关闭进水阀，但保留一部分进水仍从两侧常开的方孔流入滤池，由V型槽一侧流向排水渠一侧，形成表面扫洗，而后开启排污阀将池面水从排水槽中排出。
反冲洗过程常采用气冲→气水同时反冲→水冲三步:①气冲。打开反冲洗进气阀，开启风机，空气经气水分配暗渠里的上部布气小孔均匀进入滤池底部配水区，并形成气垫层，由长柄滤头均匀流出，将滤料层托起至上部冲散。滤料纤维上附着的截留物通过水流带动的纤维甩曳、气泡与滤料之间的摩擦、滤料之间的碰撞以及水流的剪切力的作用洗脱下来，随水流排入排水槽中，一般历时3min。②气水同时反冲洗。在保持继续气冲的情况下，启动反冲洗泵，打开反冲洗阀，反冲洗水也进入气水分配暗渠，气、水分别经布气小孔和底部方孔流入滤池底部配水区，经长柄滤头均匀进入滤池，表面扫洗仍继续进行，一般历时10min。③水冲。停止气冲，单独水冲，表面扫洗仍继续，滤料漂洗干净，一般历时3min。
(7)滤池配水布气系统。滤池过滤出水和反冲洗进水、进气系统布置在气水分配暗渠，两侧与滤板底标高相平的位置均匀布有D50mm进气管，管材为UPVC，暗渠底部设有进水方孔，尺寸为100mm×120mm，等距离均匀分布；配水布气采用小阻力的ABS滤头，滤头数量为69个/m2。安装在PP滤板上。滤板下的滤柄上端有小孔，下端有缝隙，反洗时气水在滤头内充分混合后向滤层均匀配水、布气。
5、构筑物及原工艺设备选型
改建前设计处理能力为4万t/d。改建方案，保留2组机械搅拌澄清池和2组网格反应沉淀池，放弃2组虹吸滤池，改建为6组D型滤池，对原有的斜管进行全部更换，并清理沉淀池的污泥，对斜管的支架进行更换，对集水槽进行防腐。
(1)机械搅拌澄清池。2组，呈对称布置，其主要设计参数:处理水量为430m3/h，池径为14.3m，池深6.0m，总容积为677m3，采用淹没孔集水槽重力排泥方式。
(2)网格反应池。与沉淀池合建，其布置成竖井回流式，各竖井之间的隔墙上下交错开孔。网格反应池分三段，总反应时间为13.0min，其中前段为3.5min，中段为4.5min，后段为5.0min。分2组，总长20m、宽4m、深5m。采用重力排泥，排泥管采用DN250mm的钢管，排泥采用液压阀门(水压)。
(3)斜管沉淀池。采用小孔径蜂窝斜管沉淀池，上升流速为2.2～3.0mm/s，斜管孔径为25mm，材质为乙丙共聚蜂窝斜管，安装斜度为60°。在网格反应沉淀池和斜管沉淀池之间设有整流渠，保证进水的均匀性。斜管沉淀池分2组，总长20.0m、宽8.0m、深4.8m。也采用重力排泥，排泥管DN250mm，排泥采用液压阀门(水压)。
(4)清水池。采用原清水池2座，总容积为3000m3，平面尺寸分别为23.4m×23.4m、15.9m×15.9m，有效水深3.2m。
(5)加药间。采用原加药用耐腐蚀离心泵加药，混凝剂聚合氯化铝，原投加质量浓度为18mg/L，改建后为6mg/L。药剂的溶解和稀释采用原来的3座混凝土结构池，药液通过重力自流到溶液池中，搅拌装置搅拌，溶解池为6.0m×3.0m×2.0m，溶液池为2.0m×2.0m×2.0m。
(6)加氯间。改建后采用了滤前和滤后加氯方法，前加氯投加质量浓度为1.5mg/L，后加氯为3.0mg/L，采用原来安装的10kg/h自动加氯机4台，2用2备。改建后前加氯点在一级泵站出水管道内，后加氯点在D型滤池出水渠中。
6、运行情况
水厂自2004年9月动工，到2005年3月24日调试运行成功，处理效果完全达到设计要求，各项指标均达到国家卫法监发(2001)161号《生活饮用水卫生规范》中的各项指标，特别是滤池出水浊度，均<0.5NTU。改建后的运行检测结果见表2。
(1)经济分析。全厂吨水运行费用:其中电费0.08元；药剂费0.045元；人工费0.08元；其他费用0.04元；总费用0.245元。
(2)D型滤池主要技术经济指标。处理能力为60000m3/d；D型滤池(含管廊房)占地面积308.8m2；总建筑面积(D型滤池加反冲洗泵房)465m2；总装机容量104kW；单位水处理电耗0.02kW·h/m3；人员编制3人；工程总投资482万元。
7、结束语
通过以上运行情况来看，东风汽车总公司改建工程设计中，采用了德安设计的以DA863自适应滤料为技术核心的D型滤池，取得了很好的效果，达到并且超过了设计要求，为自来水厂提高水质和改扩建设提供了一个新的途径。
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