【摘 要】慢砂滤池与其它水处理工艺相比，可在不用机械动力（原水提升泵除外）和化学药剂条件下正常工作。具有管理简单，运行稳定可靠，制水成本低的特点。经慢砂滤池处理后的水几乎不含有机物和各种致癌微生物，其浊度近乎为零。且慢滤水处理工艺不需要反冲洗，因此其自耗水量相当低，一般为产出水量的0.1%左右。本文将通过该工程施工的实际经验，介绍水处理厂慢砂滤池的施工工艺，对我局以后承接类似工程提供参考。
【关键词】慢砂滤池；施工工艺；实例应用
0 引言
慢砂滤池水处理工艺是1840年英国吉布斯（Gibbs）所发明，滤速为0.1m/h，该工艺因占地面积大，1897年美国人发明的滤速约为5m/h的快滤池逐渐取代了慢滤池。但随著水质污染尤其是有机物质的污染日益加重，并发现加氯消毒时，氯与水中的有机物会发生反应并产生强烈的致癌物质THM，以及人们对水质标准的要求不断提高，慢滤水处理工艺又开始被世界上许多国家所采用。安哥拉达拉丹度供水一标工程是总公司在安承接的的四个供水项目之一，该项目水处理厂就采用慢砂滤池水处理工艺。
1 工艺原理
1.1 慢滤池的构造及设计参数
慢滤池的构造与快滤池类似，但结构比快滤池简单，由滤层、承托层、进水系统和排水系统等组成。由于慢滤池在运行期间始终不需要反冲洗，因此无需设置反冲洗设备和复杂的反冲洗配水系统。
慢滤池的滤料多采用粒径为0.3～1.0mm的石英砂或普通河沙。有资料介绍，如果要除去水中可能存在的病毒，有效粒径应为0.15～0.40 mm，均匀系数K<2。慢滤池内的滤料层厚度一般在0.65～1.50m之间，不得小于0.65m，否则难以保证出水水质。为保证慢滤池正常工作，滤层上面应保持一定的作用水头，一般在0.1～0.5m之间。慢滤池的水力负荷一般按0.1～0.3m3/（m2·h）设计。如果原水水质较好（如有预处理设施）或滤后水有消毒设施时，经实验后设计负荷可适当提高。为确保慢滤池按设计负荷运行，出水口应设置流量计和流量调节阀。另外，为了确保供水安全及减小单个滤池面积，慢滤池个数应不少于两个。
本工程滤池设计规模为8000m3/d，分为4格，每格平面尺寸34×17m，设计滤速0.15m/h，滤池出水参照快滤池做法，采用DN110穿孔集水管，支管间距2m，集水干管为DN350，沿池长度方向布置。滤料采用粒径为0.3mm的石英砂，均匀系数为2，厚度为1m。滤层下设承托层，有效粒径从上至下依次为3mm、8mm、20mm、30mm，厚度分别为0.05m、0.07m、0.18m、0.35m。滤层上水深为1m。为使运行时滤层始终处于淹没状态，滤池进出口均设堰，其中滤池出口做法参照了V型滤池，设置了日字井，出水堰可调节，以控制滤池产水量。滤池集水管也兼起排水放空管作用。
1.2 工艺原理
慢滤池的净水机理相当复杂，它是在机械筛滤、生物吸附降解、沉淀、扩散、传递及静电吸附等物理化学和生物化学作用下完成净水过程的。与快滤机理相比，慢滤的水力负荷低、两次清洗的间隔时间长，这使生物的吸附降解在慢滤的净水过程中起到了很重要的作用。慢滤池的机械筛滤作用，在滤料成熟，即表层具有粘性的生物滤膜形成后，能得到充分发挥。这是由于这种生物粘膜的存在，使滤料的间隙减小，几乎可以截留水中所有的悬浮杂质。慢滤池中的滤层中所吸附的有机物及矿物质为微生物的生长繁殖提供了营养，于是在滤料表面存在着各种类型的微生物群体甚至微型动物，并形成了有机物细菌原生动物的食物链。在微生物作用下，含碳有机物被氧化成水和二氧化碳；含氮有机物被氧化成氨，进而在亚硝化菌作用下转化成亚硝酸，又在硝化菌作用下转化为硝酸；在缺氧条件下，这些硝酸在反硝化菌作用下还可进一步转化为氮气扩散到水中，由此去除了水中的硝酸盐。在慢滤池中，存在的生物化学降解过程可表示如下：
通过以上生物化学过程，水中的有机物几乎完全除去。而细菌或者由于食物链的存在被捕食，或者被下层滤料截留后被捕食，或者在滤层内死亡，成为其他菌体的营养源。有关研究表明，当温度在10℃以上，滤层厚度大于600mm时，慢滤几乎可除去水中所有的致病微生物。
由于慢滤池表层滤料中存在着大量的好氧微生物，为保证这些微生物的活性，原水中应具有不小于3mg/L的溶解氧。否则，应设法向滤前水充氧曝气。这种情况只发生在有机物污染特别严重的地方，极少遇见，本工程中的水源水质几乎没有有机物污染，因此本工程慢滤池设计中不考虑此情况。
2 工艺流程
水处理厂滤池共有四个，每个滤池都有进水口和出水口。最大过水量为96L/s。平时四个可同时供水，但在检修或清理滤砂表面垃圾时可两用两备，或三用一备，每个滤池都配有独立的开启阀门。进水口为手动阀门；出水口为电动阀门和自控系统连接，滤池上部安装有探头，以方便检查和控制水位。滤池建筑物包括：进水建筑物、进水建筑物消能台、滤池、出水建筑物。（滤池施工工艺流程略）
3 施工操作特点及其它
3.1 为了保证滤池不漏水，滤池的混凝土施工采取了整体浇筑方案
每两个滤池为一个整体，中间留有伸缩缝。每两个滤池作为一个整体混凝土结构，但底板是连通的。每两个滤池两次浇筑完成。滤池底板上部75cm处设有施工缝，图纸上为塑料止水板，凭经验在项目的建议下改成了钢止水板，模板拉条中间焊有5cm的正方形铁板。上下两部分混凝土施工均一次连续完成浇筑，这样大大减少了漏水的概率。
3.2 滤砂的清洗
滤砂的清洗也是项目比较关键的工作之一，因规范要求，滤砂基本不能含有尘土，这使得清砂工作变得很艰难。项目在摸索中找到了既快捷又有效的办法，由开始在洗砂池里的人工用高压水枪清洗换成了装载机装砂入池，冲洗干净后由两头忙铲砂，装载机在外面接运后入滤池的办法，大大的缩短了洗砂的时间。
3.3 滤砂表面垃圾的清理
工程保修期间，供水系统供水后，由于安哥拉达拉丹度气温一直保持在10～33度的原因，青苔在此环境下生命力极强，生长的速度很快。滤池供水半月后整个滤池遍布青苔，由于要保护滤砂表层生物滤膜，无法使用药物杀死青苔，只能采用人工清理，效果不理想。只能等到青苔較多且在影响水质前清理，这样清理滤池的次数大大增多。
3.4 慢滤池的调试
为了使滤料表面尽快形成生物膜，慢滤池在投入运行前应进行调试。调试前为了排除滤层内的空气，应先从底部向滤池内充水。调试前几天，进水流量按设计流量的1/4进水。几天后，待滤（下转第182页）（上接第119页）料成熟时即可满负荷工作。滤料成熟的标志为滤料生物滤膜的形成，在生物滤膜内存在着大量活性的微生物群体。调试期间由于出水中含有微生物，因此出水需要排放或循环进入慢滤池进行再处理，直至出水水质经化验合格后，方可供用户饮用。
3.5 慢滤池的清洗与滤料回填方法
慢滤池的运行周期较长，一般在几个月或一年以上。当滤料堵塞需要清洗时，可采用人工方法进行。清洗方法是将池内水位控制在砂层以下，用铲将表层25～30mm厚度的滤层铲出清洗。为防止滤料表面生物滤膜干化死亡和滤料污染，清洗时间越短越好，一般不宜超过一天。回填方法有两种，一种是将清洗后的滤料重新回填到滤池中，即可正式通水，待水质化验合格再供用户使用。由于滤料在清洗过程中会有损耗，滤池内滤料厚度会不断减小，应特别注意不要使滤层厚度小于600～650mm。另一种方法是，将铲出的滤料集中存放在无污染处，待滤池内滤料厚度达600～650mm时，再集中清洗回填。
4 应用实例
慢砂滤池在达拉丹度供水工程一标的应用，在安哥拉属首例。是根据工程本身的特殊的地理位置选定的，完全依靠水的自重流就能达到供水的条件，不需要任何外力，一般这样的地形是较少的。通过1年保修期的检验，慢砂滤池用于此工程是完全合适的，适合当地的经济条件，可以节约大量的能源，备用发电机成了摆设。而且不管什么时候，只要系统不出问题，都不会因为动力影响供水。
经过滤砂过滤的水，水质基本上完全符合要求，能杀死水中95%以上的细菌，滤后水再通过加药处理后，完全满足饮用水标准。
5 结束语
总之，该工艺水力负荷低（与快滤池相比）而占地面积大，在具有廉价土地可利用，技术经济和管理水平相对较低的地区可大力推广使用。
[责任编辑：许丽]
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