摘要：通過大大延長過濾周期，變截面濾床過濾器充分發(fā)揮了濾床的縱向截污能力，在高濾速的情況下濾料不流失，能保證出水水質(zhì)，而且具有占地面積少、投資省、運行管理方便、施工工期短等優(yōu)點，在小型水廠中運用較為適合。本文通過汶川小型水廠為例，對變截面濾床過濾器的原理、構(gòu)造、參數(shù)及運行情況進行了簡要介紹。
　　關鍵詞：變截面；過濾器；
　　
　　1工程概況
　　該水廠的設計服務范圍為該鎮(zhèn)的五個自然村，設計年限為2015年。解決了約10000人的飲水問題。
　　設計建設規(guī)模為1500m3/d，水源為雪山水水源，水質(zhì)常年平均濁度為8度,但汛期時濁度將達300-900度,具有典型的雪山水水質(zhì)特征。水廠出廠水執(zhí)行國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006），水處理工藝流程如下：
　　雪山取水-原水管-管式混合器-反應沉淀器變截面濾床過濾-清水池-配水管網(wǎng)
　　
　　
　　2變截面濾床的原理
　　濾床上下層面積沿著過濾水流的方向發(fā)生變化稱之為變截面濾床。等截面濾床在水力反沖洗時由于重力的作用會在濾層內(nèi)產(chǎn)生“水力分級”現(xiàn)象，進而會導致濾床利用率低、過濾周期短、產(chǎn)水量低、自耗水量大等缺點，同時在水力反沖洗時由于濾料顆粒之間的碰撞、摩擦強度不足，致使濾料沖洗不干凈，長此以往將給過濾過程帶來諸多不利影響。變截面濾床為解決由水力反沖洗造成的“水力分級”現(xiàn)象開辟了一條新的途徑。
　　變截面濾床在水力反沖洗時，其流速分布與等截面濾床有顯著區(qū)別。變截面濾床在反沖洗時不同截面和同一截面內(nèi)的流速分布是不同的，主要表現(xiàn)為濾床上部截面的流速小，下部截面的流速大；同一截面內(nèi)中間流速大，兩側(cè)流速小。由于流速分布不同，在反沖洗過程中
　　整個濾床內(nèi)部會產(chǎn)生循環(huán)運動，大小不同的顆粒被沖起來后，小顆粒則被拋向兩側(cè)，沿著池壁回流至濾床底部，而粗顆粒則緊靠內(nèi)層落下，然后又被再次沖到濾床上部，當停止反沖時，濾床內(nèi)部的顆粒排列則大致形成這樣的規(guī)律：上部濾床中粗顆粒占多數(shù)，下部濾床中細顆粒則占多數(shù)，整個濾床的孔隙尺寸實現(xiàn)了反粒徑排列。而且由于整個濾床循環(huán)運動的范圍和速度都比較大，于是濾料顆粒間的碰撞摩擦加劇，反沖洗的效果得到了提高。
　　
　　3變截面濾床過濾器的構(gòu)造和設計參數(shù)
　　3.1 構(gòu)造
　　過濾器設計處理水量為46m3/h，過濾器為圓形平底鋼結(jié)構(gòu)，外型尺寸為D×H=3000mm×4500mm。過濾系統(tǒng)由變截面濾層、承托層、濾板組成，濾層厚度為900mm，承托層厚度為250mm，濾板采用開孔鋼板，厚度為10mm。反沖洗系統(tǒng)由反沖洗泵、反沖洗管組成，反沖洗水來自于清水池，反沖洗管從切線方向進入過濾器底部配水空間，反沖洗排水槽采用了周邊環(huán)形集水槽，有利于反沖洗時濾床的橫向水力分級和循環(huán)運動。為了防止待濾水通過池壁產(chǎn)生短流，通常等截面濾床濾池均需要對與濾料接觸的池壁采取拉毛的措施進行處理，而對于變截面濾床而言，無需進行任何處理也不會發(fā)生短流現(xiàn)象。
　　凈水器采用10mm的Q235鋼板焊制而成，施工過程嚴格按照《鋼制焊接常壓容器》（JB/T4735-1997）和《水處理設備技術條件》(JB/T2932-1999)執(zhí)行。為了保證鋼結(jié)構(gòu)的正常使用年限，凈水器內(nèi)外壁均實施了加強級防腐，防腐材料均采用IPN8710聚氨脂聚乙烯互穿網(wǎng)絡涂料，該防腐涂料具有良好的防腐性、防銹性、附著力、堅韌性、耐磨性和耐候性。其中內(nèi)壁采用了IPN8710-2B型專用飲水設備涂料，外防腐采用IPN8710-3型耐候保色面漆。
　　                
　　3.2 設計參數(shù)
　　設計濾速按濾床上端截面計算采用8m/h，反沖洗強度也以濾床上端截面積計算采用15L/s.m2，過濾周期大于24h，反沖洗水泵揚程為10m；濾床的傾斜角采用60º-75º之間，傾斜角越小，則濾床上下兩端的濾速相差越達，將增加過濾時的損失，影響出水水質(zhì)；傾斜角越大，濾床結(jié)構(gòu)越接近于等截面濾床，緊靠池壁的部分濾料在反沖時將不能形成有效的循環(huán)運動。整個倒錐體的高度通常按照濾床厚度加上0.80m計算。
　　濾料采用雙層濾料，上層為無煙煤濾料，厚度為500mm，dmax=1.7mm,dmin=1.3mm,下層石英砂濾料厚度也為500mm,dmax=1.2mm,dmin=0.6mm。承托層分為4層，第1層為卵石，厚度為150mm，dmax=33mm,dmin=16mm，第2層也為卵石，厚度為50mm，dmax=16mm,dmin=8mm，第3層為磁鐵礦，厚度為50mm，dmax=8mm,dmin=4mm，第4層也為磁鐵礦，厚度為50mm，dmax=4mm,dmin=2mm。
　　
　　4運行情況
　　該小型水廠自2009年5月正式竣工驗收投產(chǎn)運行以來，運行良好，出水滿足《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）的要求。當進水濁度在12-20度之間時，運行中適當提高了濾速，當濾速達到12m/h時，出水濁度介于0.5-1度之間，而且濾池的截污能力達到10kg/m3。
　　實際運行情況表明：變截面濾床充分發(fā)揮了濾床的縱向截污能力，大大延長了過濾周期，比等截面濾床8-12小時的過濾周期延長了3倍z左右，而且濾料不流失，在高濾速的情況下仍然能保證出水水質(zhì)。
　　
　　5結(jié)語
　　在規(guī)模較小的供水工程中，采用變截面濾床過濾器，具有較好的水處理效果及較高的實際運用價值，同時能減少占地面積，節(jié)省投資，且適合用鋼板進行工廠化生產(chǎn)、在現(xiàn)場組裝的施工形式，以縮短工期和確保質(zhì)量。是小規(guī)模水處理廠理想、經(jīng)濟的水處理形式之一，有著廣闊的發(fā)展前景。
　　
　　
　　參考文獻：
　　［1］CECS82：96．農(nóng)村給水設計規(guī)范[S]．
　　［2］王詳權(quán)．正向變截面濾床[J]．給水排水，1993,19(1):20-24
　　［3］《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）．