摘要： 在常规的水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。过滤的功效，不仅在于进一步降低水的浊度，而且水中有机物、细菌乃至病毒等都将随水的浊度的降低而被部分去除。滤池的形式种类有很多，其中使用历史最为悠久的是以石英砂作为滤料的普通快滤池。从不同的工艺角度出发，在此基础之上发展了多种其他形式的快滤池。其中V型滤池就是在20世纪70年代由法国德格雷蒙(Degremont)公司发展的一种重力式快滤池。因其两侧(或一侧)的进水槽设计成了V字型而得名。
关键词：V型滤池;优缺点;反冲洗
水厂中滤池是过滤工艺中的重要构筑物，而滤池稳定高效运行的关键是滤层过滤能力的再生。若采用的反冲洗技术较好，使滤池的工作状态常处于最优条件，不仅可以节能、节水，还能使得水质提高，滤层的截污能力增大，工作周期延长，产水量提高。V型滤池过滤能力的再生，就是采用了先进的气、水反冲洗兼表面扫洗这一反冲洗技术。本文主要结合自身亲身经历的工程实例对气水反冲洗V型滤池的工作原理、优缺点等内容做如下简单阐述：
一、气水反冲洗V型滤池工作原理：
在滤池的运行过程中，从进水中去除的杂质积聚在滤料表面和颗粒间的孔隙内，随着滤池的继续运转，贮集在滤床中的杂质会导致滤床的孔隙率降低，滤床所能截留的杂质量不断减少，当水头损失增加至水流按预定流量通过时所需的水头即最大允许水头损失时，或是由悬浮物质的穿透最后导致滤后水水质下降时，最终将使滤池停运，此时，需对滤池进行反冲洗，以去除截留的杂质，恢复滤池的运行能力。
所谓“反冲洗”，就是为恢复滤池的正常工作所采用的反向水流冲洗滤层的操作过程，是让经过过滤后的清洁水反向(由下而上)高速通过过滤层，截留在滤料表面的悬浮杂质依靠高速水流的作用冲洗下来，被水流带出滤层。反冲洗的效果好坏会直接影响过滤行为，如果滤池冲洗的效果不佳，就会产生一系列的有害作用。
气水反冲洗是设定在水反冲洗之前或者冲洗的同时，将空气由滤料层的下部通入，使污物从粘附的滤料层中分离，然后再用低速水进行漂洗，废水排出。
单独采用空气对滤料进行擦洗时，滤层并不膨胀。滤料间的摩擦阻力较大，在滤层的内部小气泡合并成大气泡的机会较少。当气泡通过滤料表层时，表层滤料发生强烈的翻卷。随着气流速度的增大，由于气泡克服了滤料颗粒间的摩擦阻力，使得深层滤料的扰动作用得到增强，在气泡尾迹的促使下，滤料层产生了循环混合，在由于滤料之间的相互拥挤填充产生的摩擦力以及在气泡上升过程中与滤料颗粒间的摩擦力两者共同的作用下，滤料上截留的杂质被剥落去除。
采用气水联合反冲洗时，当空气流速大于最小空气流速值(由滤料特性决定)时，则冲洗水流速只要达到最小流态化冲洗流速的40%-50%，强烈的搅动和环流作用就会在滤床内产生，在冲洗一开始整个滤床就产生扰动，在气泡上升时形成的气流旋涡区内，滤料的翻卷滚动会引起滤料颗粒间的剧烈的碰撞摩擦。同时，因为滤料的环流作用，所有滤料都受到了水流剪切力的作用。在水流剪切力和滤料间的剧烈碰撞摩擦的作用下，滤料颗粒表面的截留杂质被充分的剥落、击碎。因此，杂质更加容易被水清洗掉。
气水反冲洗的最后一个阶段是水漂洗阶段，其作用是:首先，排出滤层中去除的杂质，用清水层替换废水层;其次，排出残留在滤床中的空气。
二、气水反冲洗V型滤池的优点
V型滤池在气冲洗过程中，由于使用鼓风机将空气压入滤层，因而使得滤池的过滤性能从以下几方面得到改善：
1、提高反冲洗效果：加入压缩空气，使滤料表面的剪力增大，因此通常水冲洗时不易被剥落的污物在气泡急剧上升的高剪力下得以剥落，反冲洗效果得到提高。
2、增加滤层的截污能力：气泡在滤层中运动，可使得滤料颗粒不断地涡旋扩散，促进滤层颗粒的循环混合，由此得到的混合滤层级配较均匀，其滤层的孔隙率高于级配滤料的分级滤层，过滤性能得到了改善，滤层的截污能力得到提高。
3、水冲洗阶段清污的效能得到加强：加入的压缩空气，其气泡的爆破发生在颗粒滤料中，使得滤料颗粒间的碰撞摩擦加剧，在水冲洗时，对滤料颗粒表面的剪切作用就得以充分发挥，水冲清污的效能得到加强。
4、节省反冲洗的能耗：滤层中气泡的运动，使得水冲洗过程中滤料颗粒间相互接触阻力减少，水冲洗强度大大降低，从而节省冲洗能耗。
综上所述，气水反冲洗V型滤池的先进之处，即在于其采用的是均质滤料与先进的气、水反冲洗兼表面扫洗技术，其主要特点如下：
1、选用均匀滤料颗粒：滤料的有效粒径为0.95mm～1.35mm，不均匀系数K不大于1.6，滤层厚度在0.95m以上，冲洗后基本上不会出现水力分层，因此表层滤料不宜较快地被杂质堵塞，进而提高了滤层的截污、纳污能力，并使得滤池工作周期延长。
2、增强滤池功能：由于滤层的厚度大、粒径大、孔隙率大，故滤层的截污能力较强，并提高过滤后的水质。
3、降能以及减少滤料流失：先用高气冲强度的压缩空气擦洗滤层，然后再用低强度的水洗和表面扫洗，从而使得水反冲洗的强度降低，反冲洗用水量大量减少，根据生产实践证明，其水冲洗强度比单水冲洗强度降低了约3.6倍，一般为4L/s·㎡～6L/s·㎡，此时滤池颗粒不宜流失。
4、减少滞流的产生：其中V型滤池反冲洗过程中，有少量的原水经V型进水槽下部一排水平孔口出流用作表面扫洗，使得池壁两侧的冲洗废水和漂污物在这横向扫洗水流的作用下及时得以排出，不致造成滞流。
5、增加G值：根据相关资料统计，气水反冲洗时，G值能得到有效提高达到500s-1以上。而G值增加，不仅会对滤料产生较强剪力作用，而且受到气泡破裂汇合、上升振动与气泡尾迹的卷带和湍动作用，大大增加滤料颗粒碰撞率，充分发挥碰撞摩擦的作用，因私，效果比单一冲洗明显。
三、气水反冲洗V型滤池的缺点
1、池体结构较普通快滤池复杂：
因气水反冲洗V型滤池增加气洗工艺，在主体结构施工过程中滤板下增加主配气孔与滤梁配气孔，且因该配气孔施工允许误差较小，控制精度较高，较普通快滤池施工工艺复杂，且施工难度增大。
2、工程投资及运营维护工作量增加：
因气水反冲洗滤池增加了独立的反冲洗供气系统，其中包含鼓风机房建设、设备安装、工艺管道等一系列内容，增加了工程造价。且在正常运营过程中由于增加反冲洗供气系统，运营维护工作量加大。
3、操作工艺复杂
由于气水反冲洗滤池反冲洗过程为“气洗→气、水混合洗→水洗→表面扫洗”等众多工艺步骤，在实际生产过程中为保证滤池反冲洗效果，不宜人工操作，均采用PLC自动控制程序全程自动操控。
四、结语
结合工程实例，综上所述，气水反冲洗V型滤池作为水处理厂影响出厂水水质好坏的一重要工艺处理环节，并基于气水反冲洗V型滤池在现实生活中的广泛应用，对该类型滤池优缺点进行分析、总结非常有必要，在这方面我做了有益的尝试，并取得了一定的实践经验，为今后V型滤池进一步优化、发展提供了借鉴参考，使V型滤池适应当今时代发展，并发挥更大的效能。
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