CTE翻板型滤池
出处：论文网
时间：2005-08-13
CTE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0o－90o范围内来回翻转而得名。
一、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，详见图一：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，详见图二。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。
二、翻板滤池的主要特点
苏尔寿公司经过长期对滤池技术研究与推广应用，使翻板滤池不断改进完善。它在反冲洗系统、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。
1、滤料、滤层可多样化选择
根据滤池进水水质与对出水水质要求的不同，可选择单层均质滤料或双层、多层滤料，亦可更改滤层中的滤料。一般单层均质滤料是采用石英砂（或陶粒）；双层滤料为无烟煤与石英砂（或陶粒与石英砂）。当滤池进水水质差（例原水受到微污染，含TOC较高时），可用颗粒活性炭置换无烟煤等滤料。
2、滤料流失率比其它滤池低
翻板滤池下有级配的砾石承托支，滤料一般不会从滤池底部流失。反冲洗时反冲洗水的强度高（15－16L／m2.s）、滤料的膨胀率较大（40％以上），若对一般滤料比重较轻的颗粒活性炭、陶粒等滤料易于从排水槽流失。但对于翻板滤池由于它具有：1）排水舌阀（板）的内侧低高于滤料层0．15－0．20m；2）排水舌阀（板）是在反冲洗结束，滤料沉降20秒后再逐步开启，详见图三。从而保证轻质滤料不致于通过排水舌阀（板）流失。反冲泥水一般在60－80秒内排完。此时，滤池中的微细污泥颗粒仍呈悬浮状态，不会发生沉淀，截留在滤料表面。
3、滤料反冲洗净度高、周期长与容污能力强
根据水流剪切力与水的粘滞系数及速度梯度变化成正比，即与水冲洗速度成正比。翻板滤池反冲洗的第三阶段－－即水冲段，其强度达15－16L／m2.s，使滤料膨胀成浮动状态，从而冲刷和带走前两阶段（气冲段、气水冲段）洗擦下来的截留污物和附在滤料上的小气泡。一般经两次反冲洗过程，滤料中截污物遗留量少于0．1kg/m3。这样一来使翻板滤池的运行周期延长－－反冲洗周期达40－70小时（相应水头损失为2．0m水柱左右）
当2m容污水头时，滤料的溶污能力达2．5kg/m3。
4、翻板滤池出水水质比一般低水头反冲滤池出水水质好
这主要由于反冲洗强度较高，滤料中截污物遗留量少、滤料净度好，使初滤水水质得到保证。根据昆明市自来水总公司第五水厂的翻板滤池（模型）试验结果表明：同样进水水质条件下，翻板滤池出水水质显著提高，当进入滤池的浊度＜5NTU时，CTE双层滤料滤池的出水水质可达0．2NTV（95％）、＜0．5NTU（100％）
5、反冲洗水耗低、水头损失小翻板滤池的水冲强度（15－16L／m2.s）、滤料膨胀率（可高达40％）与普通快滤池相近，但它的水冲时间短（2×2．2分钟），反冲洗周期长（进水浊度5NTU时，反冲洗周期40－70小时），故反冲洗水耗量少，一般约为3－4．5m3/m2，相应的反冲泵耗电量也较小。据运行表明：滤层厚1．5m，滤速为9m/h时，滤料层产生的水头损失约为0．35－0．40m。
6、双层气垫层，保证布水、布气均匀
CTE滤池在底板上、下形成两个均匀的气垫层，从而保证布水、布气均匀，避免气水分配出现脉冲现象，影响反冲洗的效果。
7、气水反冲系统结构简单，施工进度快
翻板滤池的反冲洗系统具有综合普通快滤也V型滤池的设计特点，但对滤池底板施工要求的平整度不很严格，即使每格滤池中间安装布气布水管部分的池底，对水平误差要求≤10mm。这样可降低施工难度、缩短施工周期，较明显地减少施工费用。
该型滤池的布气布水立管一般采用不锈钢管，配水配气横管采用PE塑料制作。配水、气横管的水平度施工中容易调整，使滤池的整个滤料层能均匀地达到反冲洗，去污效果好，避免了局部滤料结污结块现象，滤池的使用寿命较长，减少维护工作与运行费用。
三、翻板滤池设计要点
翻板滤池设计计算与普通快滤池相似，主要设计参数取用如下：
1、过滤速度：当进水浊度≤5NTU，滤速取6－10m/h；
2、滤层厚度：一般用1．5m厚。当采用双层滤料时，则为：
陶粒：厚800mm，粒径1．6－2．5mm；
石英砂：厚700mm，粒径0．7m －1．2mm。
3、过滤水头损失：一般取2．0m，相应的双层滤料滤池的纳污率为2．5kg/m3.
4、反冲强度：
气冲，强度为15－16L/m2.s。相应冲洗速度54－57．6m/h。
5、反冲时间与单位耗水量、耗气量
气冲：历时5分钟，单耗气5．0－6．0m3/m2;
水冲：历时3分钟，单耗水3．0－4．5m3/m2。
6、自控系统设计：对于翻板滤池运行自控程度设计显得很重要，尤其在滤池反冲洗时段尤为重要，一般设定为：
a、当水头损失达2．0m时，关闭进水阀门，滤池继续过滤；
b、待池中水面降至近滤料层时（约高15cm），关闭出水阀门；
c、开反冲进气阀门，松动滤料层，摩擦滤料的截污物，强度为15－16L／m2.s；
d、历时2分钟后，再开反冲进水阀门，此时气冲强度仍为15－16L／m2.s，水冲强度为3－4L／m2.s；
e、历时4．5分钟气水混冲后，关闭反冲进气阀门。同时开大反冲进水阀，使水冲强度达到15－16L／m2.s；
f、经2．0－2．5分钟高强度水冲后，关闭反冲进水阀门，此时池中水位约达最高运行水位；
g、静止20秒后开启反冲水排水舌阀（板），先开50％开启度，然后开100％开启度进行排水；
h、一般在60－80秒内排完滤池中的反冲洗水，关闭排水舌闭（板）。重复程序，再反冲洗一次。一般通过两次反冲洗后，滤料中含污率低于0．1kg/m3，并且附着在滤料上的小气泡也基本上被冲掉。然后开启进水阀门，待池中水位达一定高度时，开出水阀门，进入新一轮过滤周期。
7、反冲排水舌阀（板）操作系统设计是翻板滤池成功与否的关键因素之一，设计中应予以充分重视。
四、翻板滤池应用情况
瑞士苏尔寿公司经长期研究、不断完善的翻板滤池，目前已有300多家水厂采用此型滤池，主要分布在欧洲各国。我国仅昆明市自来水总公司与瑞士苏黎世市供水局联合试验研究处理滇池水时，曾建一座3．0m2的翻板滤池（模型池），它的排水系统与排水舌阀（板）由苏尔寿公司提供，其试验出水水质是令人满意的。
五、工程设计实例
工程规模60万m3/d（其中一期工40万m3/d）。水源为水库水，原水最高浊度预计＜300NTU，一般在10－20NTU以下。采用“机械混合池－－机械絮凝池－－平流沉淀池“，加过滤、消毒净化工艺。过滤作了虹吸型、V型、翻板型三种池型方案比较（表1）。通过比选，推荐采用翻板型滤池。
1、翻板滤池设计参数
1）过滤系统
滤速：8．38m/hr
滤料：承托层 0．45m 3-12mm
石英砂 0．70m 0．7－1．2mm
陶 粒 0．80m 1．6－2．5mm
过滤容污水头：1．9m
滤料层上水深：1．5m
2）配水系统：采用独立纵向布水、布气管和横向排水管组成的配水系统。
各型滤池优、缺点比较表 表1
优 点 缺 点
虹吸滤池
1、进水、出水采用虹吸管，取代了进、出水大型阀门。
2、虹吸滤池运行由水力自动控制，运行、管理较方便。
3、虹吸滤池不需要反冲洗水泵、鼓风机等设备，设备费用、运行电耗较V型滤池、翻板滤池省。
4、采用双层滤料，滤料含污能力较强 1、池深大，土建费用高。
2、反冲洗耗水量大（占产水量3．8％）。
3、反冲洗效果较气水反冲洗滤池差。
V型滤池
1、采用气水反冲洗加表面扫洗，反冲洗效果好。
2、采用V型槽进水（包括表扫进水），布水均匀。
3、运行自动化程度高，管理方便。
4、采用均质滤料，滤料含污能力较强
5、反冲洗时，滤料微膨胀，可减少滤池深度，土建费用较虹吸滤池省。 1、设备费用、运行电耗较其他型滤池高。
2、土建施工技术要求高。
3、反冲洗水量较大（占产水量2．6％，其中厚头占1．27％，滤后水负1．33％）。
翻板滤池
1、采用双层滤料，滤料含污能力强。
2、采用气水反冲洗，由于反冲洗时关闭排泥水阀，高速反洗，反冲洗效果好，耗水量少（按反冲洗周期24小时计，反冲洗水量仅占产水量1．56％）
3、土建结构简单，投资较省，施工方便。
4、反冲洗时不会出现滤料流失现象。
5、运行自动化程度高，便于管理。 1、设备较多，一次投资较大。
2、运行电耗较虹吸滤池高。
一、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，详见图一：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，详见图二。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。
二、翻板滤池的主要特点
苏尔寿公司经过长期对滤池技术研究与推广应用，使翻板滤池不断改进完善。它在反冲洗系统、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。
1、滤料、滤层可多样化选择
根据滤池进水水质与对出水水质要求的不同，可选择单层均质滤料或双层、多层滤料，亦可更改滤层中的滤料。一般单层均质滤料是采用石英砂（或陶粒）；双层滤料为无烟煤与石英砂（或陶粒与石英砂）。当滤池进水水质差（例原水受到微污染，含TOC较高时），可用颗粒活性炭置换无烟煤等滤料。
2、滤料流失率比其它滤池低
翻板滤池下有级配的砾石承托支，滤料一般不会从滤池底部流失。反冲洗时反冲洗水的强度高（15－16L／m2.s）、滤料的膨胀率较大（40％以上），若对一般滤料比重较轻的颗粒活性炭、陶粒等滤料易于从排水槽流失。但对于翻板滤池由于它具有：1）排水舌阀（板）的内侧低高于滤料层0．15－0．20m；2）排水舌阀（板）是在反冲洗结束，滤料沉降20秒后再逐步开启，详见图三。从而保证轻质滤料不致于通过排水舌阀（板）流失。反冲泥水一般在60－80秒内排完。此时，滤池中的微细污泥颗粒仍呈悬浮状态，不会发生沉淀，截留在滤料表面。
3、滤料反冲洗净度高、周期长与容污能力强
根据水流剪切力与水的粘滞系数及速度梯度变化成正比，即与水冲洗速度成正比。翻板滤池反冲洗的第三阶段－－即水冲段，其强度达15－16L／m2.s，使滤料膨胀成浮动状态，从而冲刷和带走前两阶段（气冲段、气水冲段）洗擦下来的截留污物和附在滤料上的小气泡。一般经两次反冲洗过程，滤料中截污物遗留量少于0．1kg/m3。这样一来使翻板滤池的运行周期延长－－反冲洗周期达40－70小时（相应水头损失为2．0m水柱左右）
当2m容污水头时，滤料的溶污能力达2．5kg/m3。
4、翻板滤池出水水质比一般低水头反冲滤池出水水质好
这主要由于反冲洗强度较高，滤料中截污物遗留量少、滤料净度好，使初滤水水质得到保证。根据昆明市自来水总公司第五水厂的翻板滤池（模型）试验结果表明：同样进水水质条件下，翻板滤池出水水质显著提高，当进入滤池的浊度＜5NTU时，CTE双层滤料滤池的出水水质可达0．2NTV（95％）、＜0．5NTU（100％）
5、反冲洗水耗低、水头损失小翻板滤池的水冲强度（15－16L／m2.s）、滤料膨胀率（可高达40％）与普通快滤池相近，但它的水冲时间短（2×2．2分钟），反冲洗周期长（进水浊度5NTU时，反冲洗周期40－70小时），故反冲洗水耗量少，一般约为3－4．5m3/m2，相应的反冲泵耗电量也较小。据运行表明：滤层厚1．5m，滤速为9m/h时，滤料层产生的水头损失约为0．35－0．40m。
6、双层气垫层，保证布水、布气均匀
CTE滤池在底板上、下形成两个均匀的气垫层，从而保证布水、布气均匀，避免气水分配出现脉冲现象，影响反冲洗的效果。
7、气水反冲系统结构简单，施工进度快
翻板滤池的反冲洗系统具有综合普通快滤也V型滤池的设计特点，但对滤池底板施工要求的平整度不很严格，即使每格滤池中间安装布气布水管部分的池底，对水平误差要求≤10mm。这样可降低施工难度、缩短施工周期，较明显地减少施工费用。
该型滤池的布气布水立管一般采用不锈钢管，配水配气横管采用PE塑料制作。配水、气横管的水平度施工中容易调整，使滤池的整个滤料层能均匀地达到反冲洗，去污效果好，避免了局部滤料结污结块现象，滤池的使用寿命较长，减少维护工作与运行费用。
三、翻板滤池设计要点
翻板滤池设计计算与普通快滤池相似，主要设计参数取用如下：
1、过滤速度：当进水浊度≤5NTU，滤速取6－10m/h；
2、滤层厚度：一般用1．5m厚。当采用双层滤料时，则为：
陶粒：厚800mm，粒径1．6－2．5mm；
石英砂：厚700mm，粒径0．7m －1．2mm。
3、过滤水头损失：一般取2．0m，相应的双层滤料滤池的纳污率为2．5kg/m3.
4、反冲强度：
气冲，强度为15－16L/m2.s。相应冲洗速度54－57．6m/h。
5、反冲时间与单位耗水量、耗气量
气冲：历时5分钟，单耗气5．0－6．0m3/m2;
水冲：历时3分钟，单耗水3．0－4．5m3/m2。
6、自控系统设计：对于翻板滤池运行自控程度设计显得很重要，尤其在滤池反冲洗时段尤为重要，一般设定为：
a、当水头损失达2．0m时，关闭进水阀门，滤池继续过滤；
b、待池中水面降至近滤料层时（约高15cm），关闭出水阀门；
c、开反冲进气阀门，松动滤料层，摩擦滤料的截污物，强度为15－16L／m2.s；
d、历时2分钟后，再开反冲进水阀门，此时气冲强度仍为15－16L／m2.s，水冲强度为3－4L／m2.s；
e、历时4．5分钟气水混冲后，关闭反冲进气阀门。同时开大反冲进水阀，使水冲强度达到15－16L／m2.s；
f、经2．0－2．5分钟高强度水冲后，关闭反冲进水阀门，此时池中水位约达最高运行水位；
g、静止20秒后开启反冲水排水舌阀（板），先开50％开启度，然后开100％开启度进行排水；
h、一般在60－80秒内排完滤池中的反冲洗水，关闭排水舌闭（板）。重复程序，再反冲洗一次。一般通过两次反冲洗后，滤料中含污率低于0．1kg/m3，并且附着在滤料上的小气泡也基本上被冲掉。然后开启进水阀门，待池中水位达一定高度时，开出水阀门，进入新一轮过滤周期。
7、反冲排水舌阀（板）操作系统设计是翻板滤池成功与否的关键因素之一，设计中应予以充分重视。
四、翻板滤池应用情况
瑞士苏尔寿公司经长期研究、不断完善的翻板滤池，目前已有300多家水厂采用此型滤池，主要分布在欧洲各国。我国仅昆明市自来水总公司与瑞士苏黎世市供水局联合试验研究处理滇池水时，曾建一座3．0m2的翻板滤池（模型池），它的排水系统与排水舌阀（板）由苏尔寿公司提供，其试验出水水质是令人满意的。
五、工程设计实例
工程规模60万m3/d（其中一期工40万m3/d）。水源为水库水，原水最高浊度预计＜300NTU，一般在10－20NTU以下。采用“机械混合池－－机械絮凝池－－平流沉淀池“，加过滤、消毒净化工艺。过滤作了虹吸型、V型、翻板型三种池型方案比较（表1）。通过比选，推荐采用翻板型滤池。
1、翻板滤池设计参数
1）过滤系统
滤速：8．38m/hr
滤料：承托层 0．45m 3-12mm
石英砂 0．70m 0．7－1．2mm
陶 粒 0．80m 1．6－2．5mm
过滤容污水头：1．9m
滤料层上水深：1．5m
2）配水系统：采用独立纵向布水、布气管和横向排水管组成的配水系统。
各型滤池优、缺点比较表 表1
优 点 缺 点
虹吸滤池
1、进水、出水采用虹吸管，取代了进、出水大型阀门。
2、虹吸滤池运行由水力自动控制，运行、管理较方便。
3、虹吸滤池不需要反冲洗水泵、鼓风机等设备，设备费用、运行电耗较V型滤池、翻板滤池省。
4、采用双层滤料，滤料含污能力较强 1、池深大，土建费用高。
2、反冲洗耗水量大（占产水量3．8％）。
3、反冲洗效果较气水反冲洗滤池差。
V型滤池
1、采用气水反冲洗加表面扫洗，反冲洗效果好。
2、采用V型槽进水（包括表扫进水），布水均匀。
3、运行自动化程度高，管理方便。
4、采用均质滤料，滤料含污能力较强
5、反冲洗时，滤料微膨胀，可减少滤池深度，土建费用较虹吸滤池省。 1、设备费用、运行电耗较其他型滤池高。
2、土建施工技术要求高。
3、反冲洗水量较大（占产水量2．6％，其中厚头占1．27％，滤后水负1．33％）。
翻板滤池
1、采用双层滤料，滤料含污能力强。
2、采用气水反冲洗，由于反冲洗时关闭排泥水阀，高速反洗，反冲洗效果好，耗水量少（按反冲洗周期24小时计，反冲洗水量仅占产水量1．56％）
3、土建结构简单，投资较省，施工方便。
4、反冲洗时不会出现滤料流失现象。
5、运行自动化程度高，便于管理。 1、设备较多，一次投资较大。
2、运行电耗较虹吸滤池高。
