污水处理厂深度处理中连续流砂滤池的设计探讨

为水处理厂琢良处理’遵褒就回巍阻的设计巷讨

金彪

（上海市政Ｉ程设计研究总院（集团）有限公司．±海２０００９２）

摘要连续沆砂滤池集混凝、过滤和反冲洗于一体．在连鳞过滤的同时完成反冲洗，是一种新型一体化处理工艺，目前已成功应用于污水处理厂的深度处理。通过工程实例．舟绍污水处理厂中连

续流砂墟池的设计要点，包括池型的选择与设计参数的选取等。

关键词

污水处理厂

深度处理连续流砂滤池升级政造设计誊敷

过滤工艺是保证荇水处理厂深度处理出水水质的重要环节。近年来．国外在传统过滤装置的基础上又发展形成了连续流砂滤池等成套、定型过滤设备，与普通滤池相比，具有土建造价低、占地省、施工简便、建设周期短、技术先进和处理效果稳定等特点ｔ在国内外的工程实践中已逐步得到推广应用。

１连续流砂滤池工作原理

连续流砂滤池是一种基于逆流原理的连续过滤

的空气提升泵在空压机的作用下将底层的石英砂滤料提升至过滤装置顶部的洗沙器中清洗。滤砂清洗后返回滤床，同时将清洗所产生的污染物外排“ｌ。２与其他过滤方式比较

目前应用较多的过滤方式有连续瀛砂滤池、Ｖ

型滤池，滤布滤池、纤维柬滤池，都具有去除Ｓｓ的

功能，其中连续流砂滤池与Ｖ型滤池填料均为石英砂．过滤效果相当．两种滤池综合比较见表１。

裹１连续蘸砂旃池与ｖ型毒池绵台比较

工艺，不需要停池反冲洗。集混凝、过滤和反冲洗于一体，过滤的同时进行滤料的清洗、絮凝、沉淀．过滤时滤料一直处于流动状志，根据进水情况随时调整反冲洗强度，确保出水水质，其原理见图ｌ，

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目１

４４ｍ＃＊ＩＺⅢ４

３连续流砂滤池的工程应用

结合山东即墨污水处理厂连续流砂滤池的设

污水通过进水管进入过滤器内，由底部辐射式的布水器均匀进入滤床，逆流向上与滤料充分接触，污

染物被截留在滤床上，处理后清水由顶部出水堰溢流

计．对滤池的设计要点和各设计参数的选择进行论

述和说明。３．１项目概况

即墨污水处理厂分三期建设，已建处理规模为

ｌ

排放。污水向上过程中被过滤．水中污染物含量降低，同时石英砂滤料中污染物含量增加并且下层滤料

层的污染物含量高于上层滤料，位于过滤装置中央

５万种／ｄ，远期规模２０万甜／ｄ。污水处理工艺采

％￥ｍ女ｖｄⅫ…０１２

万方数据

４Ｓ

用高效沉淀池一Ａ２／０氧化沟工艺，污泥处理工艺采用机械浓缩一离心脱水Ｔ艺。

污水处理厂原设计出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（（迅１８９１８—２００２）二级标准，为

尽快恢复胶州湾流域水环境，排人胶州湾的污水处理

厂出水水质需执行一级Ａ标准，故须对污水处理厂进行升级改造，增加深度处理设施，以满足新标准的要求。设计进出水水质及深度处理流程见表２和图２。

表２设计进出水水质

指标

进水水质二级处理出水

深度处理出水

（：ＯＤ／ｎｌｇ／Ｉ。

≤５００≤６０≤５０ＢＯ聩／ＩＴ塔／Ｌ≤２００≤１５≤１０ＳＳ／ｍｇ／Ｉ。≤３２０≤２０≤１０ＴＮ／ｍｇ／Ｌ≤ｊＯ

≤１５≤１５ＮＨ３一Ｎ／ｍｇ／】。≤３５

≤５（８）≤５（８）ＴＰ／ｍｇ／Ｉ。≤６≤１．５≤０．５色度／倍

≤２５０

≤１００

≤３０

进水

舀罾圈

鳖

墨水河

图２深度处理流程

３．２池型的选择

根据污水处理厂规模的不同，连续流砂滤器可以选用罐体或者池体的形式。当处理规模较小

（≤２万ｍ３／ｄ）时，可选用成品不锈钢罐体；当处理

规模较大时（＞２万ｍ３／ｄ），可考虑采用池体的形式，用混凝土池体代替不锈钢壳体可以节省投资。

即墨污水处理厂近期处理规模１５万ｍ３／ｄ，处理规模

比较大，设计采用混凝土池来安装过滤器。

同时考虑到连续流砂滤器中原水由中心管通过

底部布水器自下而上进入滤层的辐流式过滤方式，

理想状态下，同一水平面上原水分布均匀即各水平

面上滤速相等，可最大发挥滤层效能，因此，单个滤

器的横截面积不宜过大。试验表明，连续流砂过滤器的直径在３．２ｍ以内可实现均匀布水。设计单个过滤器服务面积为６ｍ２，服务半径在２．４５

ｍ。

本工程采用混凝土结构形式，为方便施工，过滤器布置在矩形混凝土池内，采用多个过滤器组合

布置。

４６

给水排水ｖ０１．３８

Ｎｏ．４

２０１２

万方数据

３．３设计参数的选取

岩崎（１ｗａｓａｋｉ）提出了均质滤料床过滤运行情况的数学模型表达式，对于稳态连续过滤过程，当过

滤速度一定时，通过积分可得［２］：

盯：善（ｃ—ｃ）盯一瓦。Ｌ—Ｌ。’

（１）…

式中仃一滤料含污量，ｇ／ｃｍ３；

驴一滤速，ｍ／ｈ；

Ｃ＿一滤层进水浊度，ＮＴＵ；

Ｃｅ——滤层出水浊度，ＮＴＵ；Ｗ：——砂循环速率，ｍｍ／ｍｉｎ。

由式（１）可见，滤层中含污量仃与进水水质和过

滤速度有关，进水浊度越高、滤速越大，滤料截留单位体积污水中悬浮物的量也大，反之亦然。滤层含

污量与砂循环速率也有关，当处理水量一定、砂循环

速率增大时，在某一深度滤层中一个滤料清洗周期内处理的水量减小，其含污量也小些。

因此，选取合适的滤料、滤速、砂循环速率及反冲洗水量对提高连续流砂滤池的运行效能将有很大

的影响。

３．３．１滤料的选取

滤料应满足过滤和反冲洗两方面的工艺要求，

一个好的滤料层应该是在保证过滤后水质的条件下还能达到以下要求：①过滤单位水量所需的花费最

小，即滤料层去除的悬浮物浓度、过滤速度以及过滤周期的乘积为最大；②过滤时，达到预期水头损失的

时间和达到最终预期出水水质的时间同步；③反冲

洗条件最好。

滤料的种类和技术要求如下：①易加工为适当

的级配、形状均匀和适当孔隙度的颗粒状材料；②有

一定的机械强度；③有良好的化学稳定性。

合适的颗粒大小、有效粒径和均一性系数对连

续流砂滤池的性能有很大影响，本工程采用致密的天然圆形砂，粒径１．２～２ｍｍ，均匀系数１．５，密度

１．６×１０３～１．８×１０３ｋｇ／ｍ３，滤层厚度２ｍ。

３．３．２滤速的选取

研究表明，过滤速度对出水水质影响很大，过滤

速度越大出水浊度越高［３一。当滤速超过２０ｍ／ｈ，接近水在滤层中层流动的上限（３１ｍ／ｈ）时，由于

水流向上流动造成滤层的松动，滤层的截留能力

变差、滤层易被穿透，过滤效果下降，过滤出水浊度急剧升高。因此．理论上＿过滤器的过滤速度不宜

大于１６ｍ／ｈ。

套过滤器气提空气量１４０Ｉ√ｍｉｎ。

３３

５反冲洗水量确定

提砂量Ｖ＃（“ｍＩｎ）、冲洗水量Ｖｉ＊（Ｌ／…）、

ｉ裘位差是影响洗砂效果的重要参数，根据相关研究结论。冲洗水量是提砂量的１５～２倍时，滤料的清洗效果较好，计算见式（２）、式（３）。

Ｖｎ＝ＡＳ

（２）

５～２）＾ｓ

（３）

为了确保过滤出水中悬浮物达到新标准的要求ｔ设计选取的滤速７～ｌｏｍ／ｈ，需要滤池过滤面积

为７８１～８ｌ２

ｍ２。

３．３．３滤池的布局

为实现布水均匀，每个过滤器服务面积为

２４５ｍ×２．４５ｍ．处理水量在ｌ

Ｖ《慨＝（１

５～２）％一（１

０００一／ｄ左右。为式中Ａ——砂循环速率，ｍｍ／ｍ…；

ｓ——过滤器面积．群。

为保证过滤效果及装置运行的经济性，在满足

对滤料有效清冼的条件下，冲洗水的流量应在过滤

了适应不同处理量的要求，一般要采用多套过滤器进行组台，常用组合方式有２、４、６、８套过滤器组合．

为了保证布水均匀性，ｌ组最多采用８套过滤器。

本工程连缕流砂滤池土建按２０万一，ｄ建设，设备按１５万甜／ｄ配置。在保证各过滤器配水均匀性

的同时又要节省投资，过滤器组合方式采用８套／组

水量的５％～１０“。

３．４处理效果

即墨悸水处理厂正在调试运行，目前出水Ｓｓ

的布置方式．单组平面尺寸９．８ｍ×４．９ｍ。

Ｎ（组数）＝（７８ｌ～８１２）／（９．８×４．９）＝１６．３～

在ｌＯ～１２ｍｇ／Ｌ，国内其他采用连续流砂滤他的河北高阳’青岛海王和无锡芦村污水处理厂运行良好．

出水ｓｓ均在１０ｒｎｇ／Ｉｒ以下。４结语

１６．９（埋）．因此砂滤池近期设计１８组．１４４套过滤器，远期增加６组滤池。平均滤速为７布置在滤池的中部，平面布置见图３。

２３ｍ／ｈ。

为了保证整个滤池进水的均匀性，滤池总进水渠连续流砂滤池采用深层过滤，由于其出水效果稳定，控制简单，使用寿命长，加药量少，除磷、除ｓｓ效果明显等优势，已经在国外很多枵水处理厂中得

到了成功应用，在我国城市污水处理厂一级Ａ升级

改造工程中值得推广。

目前我国污水处理中连续流砂滤池的应用尚不

多见，设计并没有统一的规范要求，本文结合连续流砂滤的设计，介绍连续流砂滤池的设计要点及主要设计参数的取值，为今后完善污永趾理厂中连续流

３．３

４砂循环速率的选取

砂滤池的设计方法提供借鉴。

参考文献

】ｉ￥．日§＊，※Ⅱ日．＊脚ｍ＆ｎｄ镕＊口ａ∞＃＆￥自十ｍ目月十∞＆月Ｉ＆ｍｎ４ｔ２００６，ｚ６（９）：５９～６ｌ

２

砂循环速率是影响过滤器运行的重要参数，如果砂循环速率太低，由于滤料得不到厦时清洗而导致污染物穿透滤层，出水中悬浮物增加；如果砂循环速率太大，由于提砂量大使得滤料在洗砂器中得不到完全清洗，使一部分污染物落＾过滤器出水端，污染了过滤水，同样影口自过滤效果。根据相关试验研究表明，砂循环速率在７～９

Ｗ镕ｆ＆＃ａ砖＃＆月日Ｒ“自：十目ｉ∞★学（北摩），２∞８

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ｎ瑚／…时，过滤效果ｍｍ／一选取，运行

最好，出水的悬浮物浓度最低。

＆电话：＜０２１）５１２９∞８５

设计中砂循环速率按７～９

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收穑日期：２０１１一０９—１４修回日期；２０１１—１２—２８

过程中也可根据进水量、进水水质以及实际处理效果等，通过调节空气提升泵的供气量来调节。一般每

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万方数据

污水处理厂深度处理中连续流砂滤池的设计探讨

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

金彪

上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海,200092给水排水

Water & Wastewater Engineering2012,38(4)

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