老旧水厂滤池的滤料堵塞了怎么办？
某水厂设计供水能力为6.0×104m3/d，原水取自本地水库，水厂采用常规水处理工艺“水力混合-网格絮凝-斜管沉淀-双阀滤池过滤-次氯酸钠消毒”。因该水厂建设年代较早，建设标准较低，其双阀滤池存在过滤周期短，采用单水冲洗，配水不均匀，反冲效果差导致滤池滤料堵塞的问题。经检测，含泥率达1.83 %，滤后水浊度为0.26 NTU，较常规升高23.1 %。且每年5~10月，水库原水铁、溶解性锰含量较高，增加了滤池的运行负荷，存在浑浊度、色度超标的风险，给日常生产运行带来挑战。
该水厂自运行以来，多次出现上述情况，针对该问题，该水厂采取提高滤池反冲洗频次，增加曝气冲洗、增补滤砂等一系列应对措施，降低了滤池的运行负荷，反冲强度提高了16.7 %，过滤周期由措施前的12 h延长至16 h，有效改善了滤料堵塞的情况。滤料含泥量整体降低12.6 %，出厂水浑浊度由0.27 NTU降低至0.19 NTU，其他出水指标完全满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）限制要求，避免了因滤料堵塞的问题带来的水质风险，保证了出水水质，可为存在同类问题的水厂提供技术参考。
滤池滤料堵塞是什么原因？
滤池作为常规水处理过程最后的把关设备，因长时间运行，在滤层的截留和吸附作用下形成滤料板结层是一种常见的现象，出现滤池滤料板结堵塞的原因主要有以下几方面：
（1）运行时间长，反冲不充分。
该水厂滤池连续运行时间长达20 a（水厂自投产以来，未停产更换过全部滤砂，单格补砂不需停产），不具备改为气水反冲洗滤池的条件，仅采用单一水冲反冲洗方式，导致滤池反冲洗不充分，滤料表面的杂质黏附力增强，滤料空隙变小，滤池滤料板结严重，进而导致滤池过滤效果差，出现过滤周期由24 h降低至12 h，滤后水浑浊度由0.18 NTU升高至0.26 NTU、出厂水浑浊度由0.20 NTU升高至0.27 NTU、出厂水余氯下降约0.4 mg/L的现象。
（2）设计参数不合理，过滤效果差。
根据现行《室外给水设计标准》（GB50013-2018）要求，滤层厚度与有效粒径之比（L/d10值）：细砂及双层滤料过滤应大于1000，粗砂滤料过滤应大于1250。该水厂目前仍采用原设计石英砂单层滤料过滤，粒径0.6~1.2 mm，有效粒径d10=0.70 mm，层厚700 mm，无法确保滤池厚径比>1000，以满足现行标准要求，保障过滤效果。有研究表明滤层厚度与滤料粒径的关系对过滤性能的影响很大，滤料粒径越小，对浑浊度的去除效果越好，L/d10越大，过滤周期越长，周期产水量越高。
（3）沉淀效果差，滤池负荷增高。
每年5~10月，降雨量增多，一是进水负荷增加，沉淀池停留时间不足，运行效率降低，造成沉后水最高浑浊度为0.87 NTU，较常规上升33.3 %，出厂水最高浑浊度为0.35 NTU，较常规升高29.6 %；二是本地原水铁、锰含量较高，采用投加高锰酸剂预处理，水中溶解Mn2+不能在混凝沉淀过程中完全去除，造成Mn离子被滤池截留，增加了滤池的运行负荷。
如何应对滤池滤料堵塞措施
为应对滤池滤料堵塞、板结从而造成出水浑浊度、色度不达标带来风险的问题，经过一段时间的摸索，该水厂采取多项应对措施以确保出水水质安全，具体如下：
（1）高锰酸钾预氧化
针对原水每年（5-10月）溶解性锰含量较高，采用0.3 mg/L高锰酸钾进行季节性投加，通过强氧化作用将水中价锰氧化成四价锰沉淀，去除部分锰，降低滤池运行负荷。根据该水厂工艺流程，高锰酸钾投加位置约在配水井前5米处。
（2）提高滤池反冲洗频次
滤池反冲洗周期缩短，沉后水浑浊度与出厂浑水浊度变化不大，滤料成泥球状，可初步判断滤料板结堵塞，此时反冲滤层膨胀率降低，原水冲强度不能实现对滤层截留污染物的有效去除，而提高滤池反冲洗频次，加强反冲洗可改善滤层板结堵塞现象。滤料堵塞期间，将滤池反冲洗频次由原来的24 h/次缩短至12 h/次，并对不同滤层滤料含泥量取样检测，加大反冲洗强度，保证滤砂清洗彻底，使滤料含泥量满足正常滤层含量运行标准，保障出水水质。
（3）采用弱酸清洗滤砂表层
过滤过程水中颗粒不断聚集填充滤料空隙，使滤砂含泥量增多，滤池截污能力下降，在保障出水水质的前提下，采用弱酸清洗滤砂可有效降低滤砂含泥量并减少滤池反冲洗次数，提高滤池效率，降低能耗。保留滤砂上水位高度约20 cm，关闭滤池出水阀，对单格滤料酸洗，在滤格中加入浓度为5 %的草酸，混合后滤池中溶液pH值控制在6.0左右，对滤砂表层（50 cm）清洗，浸泡30 min后，较常规增加一倍水冲强度，水洗10 min，清洗滤料表面弱酸，确保冲洗彻底。检测清洗后滤料含泥量整体降低12.6 %，滤池过滤性能恢复，该酸洗过程不影响滤池正常运行且可提高出水水质。
（4）人工曝气增加冲洗强度
单水反冲耗水量高，各滤格进水流量不一致导致配水不均匀，滤池局部易出现死水区，逐日累积导致滤料密实、板结、滤池堵塞，反冲效果差。该水厂采取人工曝气实现气-水反冲，配置空气压缩机E790，功率7.5匹（1匹=735 W），接DN 15镀锌管，管口出气口共24个，分4列，每列6个，孔径为3 mm插入滤池进行人工曝气。水厂二期滤池共16小格，每格面积12 m²，每格曝气30 min，曝气完毕后用水反冲洗10 min，连续3天每天对滤池曝气处理一次，以实现气水反冲洗，增加滤料颗粒的相互碰撞摩擦和滤层中水流剪应力，改善滤料再生效果，提高滤池运行效果，保障出水水质安全。强化冲洗第一阶段为人工曝气冲洗，第二阶段为单水反冲洗，气冲强度为2.5 L/(s·m²)，反冲洗时间30分钟；水冲强度为15 L/(s·m²)，反冲洗时间10分钟。
（5）填补新砂增加滤层厚度
在其他条件相同时，L/d10值越大，滤层滤料的比表面积越大，吸附截污能力越强。适当填补新砂，增加滤层厚度，可提高L/d10值。该水厂发现滤池工况不稳定，滤料严重板结时，更换部分滤砂，并将滤料厚度由原有的700 mm增加至1000 mm，对比更换增补滤砂前后滤池运行效果，该方法对滤池反冲洗参数未造成明显影响，滤池未出现跑砂、漏砂等不良现象，且在不影响滤池运行效果的前提下，强化了过滤效果。
滤池滤料堵塞的改善情况
采取应对措施后，滤池的过滤周期由措施前的12 h提高至16 h，每年可减少反冲洗180次，滤砂含泥量和出水指标均有明显改善。
（1） 滤砂含泥量
高温高降雨季节，滤池滤料堵塞板结期间，测试该水厂污砂的含泥量，发现采取措施后，不同滤层的含泥量均有所下降，取样10 cm滤料含泥量由1.83 %降至1.52 %，取样30 cm和50 cm滤料含泥量分别由1.51 %和1.42 %降低至1.32 %和1.21 %，滤料含泥量整体降低12.6 %，滤砂较措施前蓬松且滤砂板结程度明显下降，实践证明采取的措施切实可行，可借鉴应用。
（2）出水指标
滤池滤料堵塞板结期间，采取措施后，出水指标均有改善，滤后水、出厂水浑浊度分别由0.26 NTU和0.27 NTU降低至0.15 NTU和0.19 NTU，滤后水浑浊度去除率由措施前的72.9 %升高至76.6 %，出厂水pH值由7.31降至7.28，余氯由0.53 mg/L提高至0.57 mg/L，出厂水完全符合水厂内控标准和《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006要求，实践证明采取的一系列措施切实可行，可在滤池滤料堵塞，运行效率低期间借鉴应用。
（3）其他出水指标
高温多降雨季节，滤池滤料堵塞板结期间，原水中CODMn，氨氮和色度指标均良好，铁、锰含量偏高，最高值分别为0.56 mg/L和0.24 mg/L。出厂水CODMn，氨氮和色度分别为0.70 mg/L、0.03 mg/L和<5度，铁、锰含量均<0.05 mg/L，完全满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）限制要求。该结果说明水厂采取的应对措施科学有效，可有效保障出水水质安全。
滤料堵塞处置方法的总结
（1）高温、多雨季节，溶解性锰含量较高，采用0.3 mg/L高锰酸钾进行季节性投加，可有效去除水中溶解锰，减轻滤池运行负荷。
（2）高温、多雨季节，进水负荷增加，沉淀池出水不佳期间，应加强对滤池滤料的冲洗频次，补充曝气冲洗，防止滤料板结，堵塞滤池。
（3）滤池板结，滤砂含泥量高时，可采用弱酸溶液对滤池滤料进行清洗，降低含泥量。
（4）强化反冲洗强度，将单水反冲方式改为气水反冲结合的方式，可有效解决老旧水厂单水反冲导致滤池过滤效果差，滤料板结堵塞的情况。
（5）水厂应加强水厂滤池过滤效果预警机制和过程水检测，及时发现滤池工况不稳定的情况，通过补增新砂的方式，增加滤层厚度与有效粒径之比（L/d10值），增加滤池过滤效果，防止滤料堵塞板结，影响出水水质。
