化学过滤处理课件

1、 过 滤 原水经过沉淀后，水中尚残留一些细微的悬浮杂志，需用过滤的方法除去,过滤就是以具有孔隙的粒状滤料层（如石英砂）截留水中杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。 1 过滤概述 1.1 慢滤池 慢滤池是最早出现的用于水处理的过滤设备，能有效地去除水的色度、嗅和味，见91。由于慢滤池占地面积大、操作麻烦、寒冷季节时其表层容易冰冻，在城镇水厂中使用的慢滤池逐渐被快滤池所代替。表91 现代慢滤池的适用的进水条件与出水水质适用的进水条件适用的进水条件出水水质出水水质细菌的去除效率细菌的去除效率颗粒物去除效率颗粒物去除效率浊度浊度10ntu以下；以下；总大肠菌类总大肠菌类101000个个/100mL；藻类

2、不太多；藻类不太多；10000人以下的给人以下的给水处理水处理小于小于1.0ntu总大肠菌类总大肠菌类t1)时的水压线123445 负水头会导致空气释放出来，危害： 是增加滤层局部阻力，增加了水头损失； 空气泡会穿过滤料层，上升到滤池表面，甚至把 煤粒这种轻质滤料带走。在冲洗时，空气更容易把 大量的滤料随水带走。 避免滤池中出现负水头的两个方法： 一是增加砂面上的水深； 二是令滤池出口位置等于或高于滤层表面。 4 过滤方式 （1）恒速过滤 最常见的恒速过滤如图9-7所示。在恒速过滤状态，由于滤层逐渐被堵塞，水头损失随过滤时间逐渐增加，滤池中水位逐渐上升，当水位上升到最高水位时，过滤停止以待冲洗

3、。无阀滤池与虹吸滤池是典型的恒速过滤滤池。最高水位最低水位进水出水图 9-7 恒速过滤Hmaxh Ho （2）递降速过滤 设四个滤池组成一个滤池组，假设：进入滤池组的总流量不变；每个池子的性能完全相同；每个滤池恰好按它的编号顺序进行冲洗。则滤池的水位与滤速变化如图9-9所示。 移动冲洗罩滤池是典型的递降速过滤滤池，当移动冲洗罩滤池的分格数很多时，这格滤池冲冼与下一格滤池冲洗的间隔时间很近，滤池水位变化不大，有可能达到近似的“等水位变速过滤”。最高水位进水渠进水阀排水阀排水渠最低水位清水池图 9-8 减速过滤（一组4座滤池）0过滤时间t（h）滤速v（m/h）图 9-9 一座滤池滤速变化（一组共4

4、座滤池） 改善滤池过滤过程的途径 反粒度过滤 设滤料的粒径循水流方向逐渐减小，使水流经过粗滤料，再经过细滤料，既所谓“反粒度”过滤，这是一个新的概念。 上向流过滤 滤料的粒径仍由上而下逐渐增大，但自滤池下部进水，上部出水，成反粒度过滤方式，起作用的是粗滤料粒径。 上向流过滤即可加大周期或加大滤速，当滤速较高时，水使砂层悬浮起来，为了稳定滤层加格网，构造较复杂。 缺点是：冲洗时滤层膨胀受到格网限制，增加冲洗困难，影响冲洗效果，反冲洗时，卵石上的泥冲不净，露天的滤池得想办法防止树叶等杂物堵塞孔眼。方法是可行的，但有各种各样的问题，没有得到推广。 双向流过滤 水从上、下进入，而从中间引 出，由正向流

5、和反向流组成，解决 了滤料的悬浮问题，由于有上向流 同样的缺点而没有推广。 双层、多层滤料过滤 双层滤料，上层采用的是重力较小的无烟煤，下层采用的是重力较大的石英砂，在反冲洗后要保持分层状态，不混杂。 70年代我国也出现了三层滤料： 上层：无烟煤0.82.0 mm =1.4 1.7 中层：石英砂0.50.8 mm =2.6 下层：磁铁矿0.25 0.5 mm =4.7 下层也可采用石榴石。 可以大大的提高滤速，有很 大的经济意义。 .粗滤料过滤 d 增大，粗滤料颗可提高滤 层的含污能力，增大压力周期， 有的粒径可达1.0 2.0 mm ，同 时要增大滤层厚度，粗滤料反冲 的水量大，限制了滤料过

6、粗。 .均质滤料的组成 均质滤料是指沿整个滤层深度方向任意横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致。要做到这一点，必要的条件是反冲洗滤料层不能膨胀。当前应用较多的气、水反冲洗滤池就属于均质滤料滤池，这种均质滤料层的含污能力显然也大于上细、下粗的级配滤层。 .辐流式过滤 中间进水，辐射流经砂层。 一般滤池，流速太大，影 响水质，这样v不能提的太高。 （国外滤速又回到5m/h。滤 速进口高速度，出口流速减 小，得到优质的过滤水，把 高滤速、优质水结合起来了， 但要解决好配水。 5. 直接过滤 原水不经过沉淀而直接进入滤池的过滤称为“直接过滤”。直接过滤有两种方式：原水加药后只经过混合就直接进入滤池过滤

7、，称为“接触过滤”。也可称为“直流过滤”，见图9-10中（a）与（b）所示；原水加药后经过混合和微絮凝池后进入滤池过滤，称为“微絮凝过滤” ，如图9-10中（c）与（d）所示。图9-10 直接过滤流程 原水混合双层或三层滤料滤池过滤出水硫酸铝聚合物（a）阳离子型聚合物双层或三层滤料滤池双层或三层滤料滤池阳离子型聚合物原水混合原水硫酸铝混合混合絮凝池聚合物（C）絮凝池原水混合双层或三层滤料滤池（b）过滤出水过滤出水过滤出水（d） 直接过滤的两个特点： 采用双层或三层滤料滤池； 采用聚合物为主混凝剂或助凝剂。 直接过滤要求： 原水浊度和色度较低且水质变化小，常年 原水浊度低于50度； 直接过滤中的

8、滤速应根据原水水质决定，浊度偏高时应采用较低滤速，当原水浊度在50度以上时，滤速一般在5m/h左右。 直接过滤特点： 1.工艺简单； 2.混凝剂用量少； 3.易于处理低温低浊水。 3 滤料与承托层 3.1 要求 1.具有足够的机械强度 2.具有足够的稳定性 3.能就地取材、价廉 4.外形接近于球状，表面比较粗糙而有棱角。 3.2 滤料性能参数 1.比表面积 粒状滤料的比表面积可以表示为单位重量或体积的滤料所具有的表面积，单位为cm2/g或cm2/ cm3。 2.有效粒径与不均匀系数 粒径级配可以用滤料的有效粒径和不均匀系数表示，关系如下： （9-4） 108080ddk 3.最大粒径、最小粒径

9、 常用的数据见表9-2。表9-2 滤料级配与滤速类别滤料组成滤速（m/h）强制滤速（m/h）粒径（mm）不均匀系数K80厚度（mm）单层石英砂滤料dmax=1.2dmin=0.52.0700101014双层滤料无烟煤dmax=1.8dmin=0.82.030040010141418石英砂dmax=1.2dmin=0.52.0400三层滤料无烟煤dmax=1.6dmin=0.81.745018202025石英砂dmax=0.8dmin=0.51.5230重质矿石dmax=0.5dmin=0.251.54）颗粒约筛除13.0 %，小粒径（d0.44）颗粒约筛除19.0 %。020406080100

10、0.20.4 0.550.81.01.2 1.341.61.82.02.22.420104060801001.10.441.54()筛孔孔径（mm）通过筛孔砂量图 9-12 滤料筛分曲线0.61.4() (3)同一粒径砂 精确取用同一粒径滤料的方法：将滤料样品倾入某一筛子过筛后，将筛子上的砂全部倒掉，再将卡在筛孔中的那部分砂振动掉下来，如此重复进行，可得到同一粒径的滤料。从这些振动下来的砂粒中取出几粒，按以下公式可求出其等体积球体直径： （9-9） 式中， G n个颗粒的总重量, g； 颗粒密度, g/cm3。306nGd 7.双层滤料和多层滤料滤池中出现的混层现象 一种观点认为：煤-砂交界面

11、上适度的混层，可避免交界面上积聚过多杂质而使水头损失增长较快，故适度混杂是有益的 另一种认为：煤-砂交界面上不应有混杂现象。因为煤层起截留大量杂质作用，砂层则起精过滤作用，而界面分层清晰，起始水头损失将较小。 双层及多层滤料的级配 有两个问题值得讨论： 1.如何预示不同种类滤料的相互混杂程度； 2.滤料混杂对过滤的影响。 以石英砂为例（双层），在铺设滤料时，粒径小重度大的砂粒位于滤池底部，而粒径大 、重度小的煤粒位于滤层上部，但在反冲洗后，可能出现三种情况：（如图） 1.分层正常，煤在上、砂在下； 2.煤砂相互混杂，也可能部分 混杂（在煤砂交界面上）也可 能完全混杂； 3.煤砂分层颠倒，既上层

12、砂、 下层煤。 以上这种情况的出现，主 要决定于煤砂的重度差、粒径 差，砂的粒径级配、滤料的形 状、水温及反冲洗强度。 煤砂在反冲洗以后，所以能够分层，主要原因是两种不同比重的滤料在反冲洗上升水流中所形成的两种悬浮体比重不同所致。 （煤水混合体，砂水混合体）。 比重大的趋向下层，比重小的趋向上层，反冲洗一旦停止，两种滤料便保持分层状态。如果两种滤料形成的悬浮体比重相同，则将造成混杂。（见表） （根据经验）最粗的无烟煤与最细的石英砂粒径之比在34之间，可保持良好的分层状态，但交界面处一定的混杂也是难免的。其混杂厚度在5cm左右。对过滤效果并无影响。 滤料混杂时对过滤有何影响，有两种观点： 1.煤

13、砂交界面上适度混杂，可避免交界面上积聚过多杂质而使水头损失增加较快，故适度混杂是有宜的。 2. .煤砂交界面不应有混杂现象，因为煤层起截留大量杂质作用，砂层起精滤作用，而交界面分层清晰，起始水头损失将较小。 实际上，煤砂交界面上不同程度的混杂是难免的，只要不大于 5 cm左右就可以。 另外，选用无烟煤时，要考虑煤的流失问题，在生产上此问题较严重。 8.承托层 承托层的作用： 防止滤料层从配水系统流失； 均匀布置反冲洗水。组成见表9-5与9-6。表9-5 快滤池大阻力配水系统承托层粒径和厚度层次（自上而下）粒径（mm）厚度124100248100381610041632本层顶面高度至少应高于配系

14、统孔眼100 表9-6 三层滤料滤池承托层材料、粒径与厚度注:配水系统如用滤砖且孔径为4mm时，第6层可不设。 为了防止反冲洗时承托层移动，美国对单层和双层滤料滤池也有采用“粗-细-粗”的砾石分层方式。 如果采用小阻力配水系统，承托层可以不设，或者适当铺设一些粗砂或细砾石，视配水系统的具体情况而定。层次（自上而下）材料粒径（mm）厚度（mm）1重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）0.51.0502重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）12503重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）24504重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）48505砾石8161006砾石1632本层顶面高度至少应高于配系统孔眼100 4 滤池冲洗 常

15、用的反冲洗方法有以下几种： 单水高速反冲洗： 气- 水联合反冲洗； 表面助冲加高速水流反冲洗。4.1 单水高速反冲洗 1.反冲洗强度 指单位面积滤层所通过的反冲洗流量，单位为L/s m2。 2.滤层膨胀度（9-10） 由于滤层膨胀前、后单位面积上滤料体积不变，于是： （9-11） 故： （9-12） (%)10000LLLe)1 ()1 (00mLmLmmme10 3.常用数据 表9-7列出了常用数据。 表9-7 冲洗强度、膨胀度和冲洗时间 注：1设计水温按20OC计，水温每增减1OC，冲洗强度相应增减速1%； 由于全年水温、水质有所变化，应考虑有适当调整冲洗强度的可能； 选择冲洗强度应考虑所

16、用混凝剂品种的因素； 无阀滤池冲洗时间可采用低限； 膨胀度数值仅作设计计算用。序号序号滤层类型滤层类型冲洗强度冲洗强度(L/s m2)膨胀度膨胀度（%）冲洗时间冲洗时间（min）1石英砂滤料石英砂滤料121545752双层滤料双层滤料131650863三层滤料三层滤料16175575 4.2 配水系统 常见的配水系统有大阻力配水系统、小阻力配水系统、中阻力配水系统等三种，其作用： 反冲洗时，均匀分布反冲洗水； 过滤时，均匀集水。 反冲洗时配水不均匀的危害： 滤池中砂层厚度分布不同； 过滤时，产生短流现象，使出水水质下降； 可能招致局部承托层发生移动，造成漏砂现象。 1.大阻力配水系统的原理（1

17、）构造 大阻力配水系统的构造如图9-13和图9-14所示。 图 9-13 穿孔支管孔口位置4545a干管进水cb支管图 9-14 穿孔大阻力配水系统 （2）沿途泄流管道 干管和支管均可近似看作沿途泄流管道，因此，（9-13） 沿途均匀泄流管道中的水头损失为（9-14） 代入上式得：（9-15）因为管道的比阻， 故 （9-16） hgvHH2212231aLQh 2212312aLQgvHH25264CDa6/11RnC 4DR gvDLnHH2)5 .411 (233. 1212 设=0.012，则当 时， 在快滤池的配水系统中， 这一条件，因而， 如图9-15所示。 33.1006.0LD

18、0)5 .411 (33. 12DLn12HH 33. 1006. 0LD 12HH H1hH2LVav2/2g压力水头线总水头线图 9-15沿途均匀泄流管内压力变化av20/2ghbh01haava2/2gHaH0HbH1Hc总水头线压力水头线压力水头线干管b 支管abc图 9-16配水系统中的能量变化hbcava2/2g （3） 配水系统的能量的变化 在图9-14所示的大阻力配水系统中，干管起端O点、干管末端I点、最前一根支管起端a点、最后一根支管起端b点、最后一根支管末端c点之间的能量关系见式（9-17）至式（9-18），也可形象地用图9-16来描述。 （9-17） （9-18） （9-

19、19） （9-20） OIoOIhgvHH22aaaOhgvHH22bbbIhgvHH22bcbbchgvHH22H1hH2LVav2/2g压力水头线总水头线图 9-15沿途均匀泄流管内压力变化av20/2ghbh01haava2/2gHaH0HbH1Hc总水头线压力水头线压力水头线干管b 支管abc图 9-16配水系统中的能量变化hbcava2/2g （4）大阻力配水系统的原理 c点与a点之间的压力关系为（9-21） 假定：沿程水头损失 0， 0； 各支管的进口局部水头损失基本相等，即ha hb。并取 =1，则式（9-21）可简化为：（9-22） 在图9-14所示的配水系统中，压力水头差别最

20、大的两个点为孔口a与孔口c。设两孔口的终点水头为H终，孔口a与孔口c的总水头损失分别为Ha、Hc （9-23） （9-24）aoaaOIbcbchgvgvHhhhH2222OIhbchgvgvHHoaac2222终HHHaa终HHHcc 将式（9-23）、（9-24）代入式（9-22）得： （9-25）由于： （9-26） （9-27）将式（9-26），（9-27）代入式（9-22）可得：（9-28）假设S2S2，则式（9-28）可简化为： （9-29） gvgvHHoaac2222221)(aaQSSH221)(ccQSSHgvvSSQSSSSQaoac21222122121gvvSSQQa

21、oac2122212 上式说明Qc大于Qa。增加S1+S2值，能减小上式右边第二项的值，从而使Qa尽量接近Qc。 由于承托层与滤料层的阻力系数之和S2不能改变，只有通过减小孔口总面积来增大孔口阻力系数S1，才能增大S1+S2。增大孔口阻力系数S1就削弱了承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力水头不均匀对孔口出流量的影响，这就是大阻力配水系统的原理。 2.穿孔管大阻力配水系统的设计 图9-14中孔口a与孔口c的出流量Qa、Qc可按下式进行计算：（9-30） （9-31） 将式（9-30）与式（9-31）代入式（9-22）并整理得：（9-32） 上式说明，当孔口水头损失越大时，a孔与b孔的出流量之比

22、越接近于1。 设配水系统配水均匀性要求在95%以上时，即令Qa/Qc 0.95，则： aagHQ2ccgHQ2)(2122aoaacavvgHHQQ （9-33） 整理上式可得： （9-34） 为了简化计算，假设每根支管的进口流量相同，v0和va可分别按下列两式进行计算：（9-35）（9-36） 95. 0)(2122aoaavvgHH)(2122aoavvgHOoqFv310aanqFv310 为了简化计算，Ha可以孔口平均水头损失计算，则Ha为：（9-37）将式（9-34），（9-35），（9-36）代入式（9-33）得：（9-38） 将=0.62代入上式并整理得： （9-39） 式（9-

23、39）为大阻力配水系统构造尺寸计算的依据。上式说明：大阻力配水系统配水的均匀性只与干管截面积、支管截面积、支管个数、孔口总面积等有关，而与其它因素无关。当滤池面积过大时，滤池中砂层和承托层的铺设、冲洗废水的排除等的不均匀度都将对冲洗效果的产生影响。 gfqFHa21102323232310102192110aOnqFqFggfqF29. 022aonff 大阻力配水系统的设计要点：干管起端流速为0.21.2m/s，支管起端流速为1.41.8 m/s，孔眼流速为3.55 m/s。支管中心距为0.250.3 m，支管长度与其直径之比一般不应大于60。孔口直径约为912 mm，设于支管两侧，与垂线呈

24、45O角向下交错排列。干管横截面与支管总横截面之比应大于1.752.0。当干管直径或渠宽大于300mm时，顶部应装滤头、管嘴或把干管埋入池底。孔口总面积与滤池面积之比称为开孔比，其值可按下式计算：（9-40） %100%10010001/%100vqqQvQFf 3.小阻力配水系统 大阻力配水系统的特点： 配水均匀性好； 结构复杂； 但管道容易结垢； 孔口水头损失大，因而要求反冲洗水压高。 无阀滤池、移动冲洗罩滤池、虹吸滤池等的冲洗水头非常有限，不宜采用大阻力配水系统。 小阻力配水系统的构造特点：铺设穿孔滤板或滤砖，开孔比一般为1.01.5%，见图9-17、9-18、9-19。 小阻力配水系统

25、的特点： 反冲洗水头小； 配水均匀性较大阻力配水系统为差，当配水系统室内压力稍有不均匀，滤层阻力稍不均匀，滤板上孔口尺寸稍有差别或部分滤板受堵塞，配水均匀程度都会敏感地反映出来； 滤池面积较大时，不宜采用小阻力配水系统。 中阻力配水系统与小阻力配水系统类似，但其开孔比介于大阻力配水系统与小阻力配水系统之间。 7070703535707070图 9-18 钢筋混凝土穿孔滤板3010图 9-17小阻力配水系统冲洗水膨胀砂面排水槽滤板底部配水室100 清水池浑水渠冲洗水流滤砖上层用10mm导板隔开11:2水泥砂浆嵌缝粉平12802806002502801-1剖面图图 9-19 穿孔滤砖 5 冲洗.废

26、水除方法（1）冲洗排水槽、排水渠 见图9-20、9-21。（2）冲洗排水槽的设计要求 a冲洗排水槽平面总面积一般不大于单个滤池面积的25%。否则，会影响上升水流的均匀性。 b相邻两槽的中心间距一般为1.52.0m。间距过大，难以排水均匀。 c槽内水面以上一般要有7cm左右的保护高，以保证冲洗废水自由跌水进入排水槽。 d排水槽的废水应自由跌水进入排水渠，以免引起壅水现象。 e每单位槽长的溢入流量应相等。故施工时冲洗排水槽口应力求水平，误差限制在2mm内。 HeH2H21-1剖面1.5xx0.07m2x图 9-21 冲洗排水槽剖面图 9-20 冲洗废水的排除 f单个冲洗排水槽的排水量可按下式计算：

27、 （9-41） g冲洗排水槽的始端尺寸：一般采用始端深度为末端深度的一半；或槽底采用平坡，使始、两端尺寸相等。 槽底为三角形断面末端尺寸可按下式计算： （9-42） 槽底为半圆形末端尺寸可按下式计算： （9-43） h槽顶距未膨胀时滤料表面的高度为： （9-44） 100000aqlQ单vQx单21vQx57. 421单07. 05 . 22xeHH （3）排水渠 布置： 面积小时，沿池壁一边布置； 当滤池面积很大时，排水渠布置在滤池中间。 排水渠的断面一般采用矩形。渠底距排水槽底高度Hc为：（m） （9-45） 2.073.1322gBQHc 6冲洗水的供给 两种： 水泵冲洗； 冲洗水塔或水

28、箱冲洗。 水泵冲洗的特点： 投资省； 但操作较为麻烦； 在冲洗的短时间内耗电量大，往往会使厂区内供电网负荷骤增。 冲洗水箱的特点： 造价高； 但操作简单； 专用水泵小，耗电量较均匀。 （1）水泵冲洗 水泵冲洗时，需考虑有备用措施。水泵流量和杨程分别为： （9-46） （9-47） H0排水槽顶与清水池最低水位之差，m； h1从清水池至滤池的冲洗管道中总水头损失，m； h2滤池配水系统水头损失，m。大阻力配水系统按孔口 平均水头损失计算。以 代入式（9-39）得：（9-48） h3承托层的水头损失，m。可根据承托层的厚度Z（m）及冲洗强度q（L/sm2）计算： (9-49) qFQ 543210

29、hhhhhHHgqh211022qZh022. 03(%)100Ff h4 滤料层的水头损失，m， （9-50）h5 备用水头，一般取1.52.0m。001411Lmh （2）冲洗水塔（箱） 冲洗水箱一般与滤池合建，通常建造于滤池操作室层顶上，水塔（箱）中水深不宜超过3m。水塔（箱）容积可按单个滤池冲洗水量的1.5倍计算：（9-51） 水塔（箱）底高出滤池冲洗排水槽顶的高度可按下式计算：qFtqFtV09. 01000605 . 1543210hhhhhH 7气-水联合反冲洗 气-水联合冲洗具有下述特点： 冲洗效果好； 节约反冲洗水量； 冲洗结束后，滤层不产生或不明显产生上细下粗的分层现象；

30、气-水联合冲洗操作较为麻烦，池子和设备较复杂，需增加鼓风机或空压机、储气罐等气冲设备。 气-水联合冲洗有3种操作方式： 先气洗，后水洗； 先气水混合洗，再用水洗； 先气洗，再气水混合洗，最后用水洗（或漂洗）。 气-水联合冲洗时，总的反冲洗时间约在10min左右。 气-水联合冲洗时常用长柄滤头或复合气水反冲洗配水滤砖进行布气与布水，其结构如图9-22和图9-23所示。水水水水气气/水气/水单独水冲气/水反冲水气/水图 9-22 复合气水反冲洗配水滤砖 套筒滤帽滤板直管气水图 9-23 气-水同时冲洗时长柄滤头工况示意 一般气冲强度（包括单独气冲和气、水同时的气冲强度） q气 = 10 20 L/

31、m2 s 之间。 水冲强度根据操作方式而异： 气水同时反冲时 q水 = 3 4 L/m2 s 单独水冲时 ，有时采用低速反冲：q水 = 4 6 L/m2 s 有时采用高速反冲：q水 = 6 10 L/m2 s 反冲洗历时与操作方式有关，总的一般控制在 t = 6 10 分钟。 5 普通快滤池 5.1 基本参数 1.滤速 设计滤速一般为810m/h。 2.滤池总面积（9-52） （9-53） 3.个数和单池面积 一般单池面积不大于100m2。 滤池的个数在设计时应根据技术经济比较确定，但不得小于两个，可参考表9-8选用。 单个滤池面积（m2）可根据滤池总面积F（m2）与滤池个数N进行计算，如下式

32、所示： （9-54） vTQF 100ttTTNFf 1621112453987131014图 9-1 普通快滤池构造剖视图（箭头表示冲洗水流方向）1-进水总管；2-进水支管；3-清水支管；4-冲洗水支管；5-排水阀；6-浑水阀；7-滤料层；8-承托层；9-配水支管；10-配水干管；11-冲洗水总管；12-清水总管；13-冲洗排水槽；14-废水渠 表9-8 滤池个数滤池总面积（滤池总面积（m2）滤池个数滤池个数302305031003或或4150462005630068 4.滤池深度 滤池深度包括， 保护高：0.250.3m； 滤层表面以上水深：1.52.0m； 滤层厚度：见表9-2； 承托层

33、厚度：见表9-5和表9-6。 因此，滤池的总深度一般为3.03.5m。单层石英砂滤池深度一般稍小；双层和三层滤料滤池深度稍大。 5管廊布置管廊：是指集中布置滤池的管渠、配件及阀门的场所，要求如下：（1）力求紧凑，简捷；（2）留有设备与管配件安装、维修时必须的空间；（3）具有良好的防水、排水、通风、照明设备；（4）便于与滤池操作室联系；（5）管廊中的管道一般用金属材料，也可用钢筋混凝土渠道；（6）管廊门及通道应允许最大配件通过，并考虑检修方便。 几种管廊布置方法见图9-24，滤池数小于5个时，滤池宜采用单行排列，管廊位于滤池的一侧。当滤池数超过5个时，滤池宜采用双行排列，管廊位于两排滤池的中间。

34、后者布置紧凑，但管廊通风、采光不如前者，检修也不太方便。(a)清水渠冲洗水渠排水渠进水渠(b)进水渠进水渠清水渠冲洗水渠 进水管清水管冲洗水管排水管排水渠排水槽(c)图 9-24 快滤池管廊布置冲洗水管清水渠清水管排水渠排水虹吸管真空管泄气管排水槽进水虹吸管真空管进水渠冲洗水渠冲洗水箱H0(d) 管廊布置主要有如下四种形式：（1）进水、清水、冲洗水和排水渠，全部布置于管廊内，如图9-24（a）所示。特点：渠道结构简单，施工方便，管渠集中紧凑，但管廊中管件较多，通行和检修不太方便。（2）冲洗水和清水渠布置于管廊中，进水和排水渠布置于滤池另一侧，如图9-24（b）所示。特点：可节省金属管件及阀门，

35、管廊内管件简单，施工和检修方便。但造价稍高。（3）进水、冲洗水及清水管均采用金属管道，排水渠单独设置，如图9-24（c）所示，特点：通常用于小型水厂或滤池单行布置。（4）对于较大滤池，为节约阀门，可以将进水和排水阀门分别用进水虹吸和排水虹吸代替，冲洗水管和清水管仍用阀门，如图9-24（d）所示。特点：虹吸管通水或断水以真空系统控制。 快滤池管渠流速可根据表9-10确定。表9-10 管渠流速名称名称流速（流速（m/s）名称名称流速（流速（m/s）进水管（渠）进水管（渠）0.81.2清水管清水管(渠渠)2.02.5清水管清水管(渠渠)1.01.5排水管排水管(渠渠)1.01.5 6设计注意事项 （

36、1）滤池清水管应设短管或留有堵板,管径一般采用75200mm，以便滤池翻修后排放初滤水。 （2）滤池底部宜设有排空管，其入口处设栅罩，池底坡度约为0.005，坡向排空管。 （3）配水系统干管末端一般装有排有排气管。 （4）每个滤池宜设置水头损失计及取样管。 （5）各种密封渠道上应设有人孔，以便检修。 （6）滤池池壁与砂层接触处抹面应拉毛，以免过滤时水流在该处形成“短路”而影响水质。 6 无阀滤池6.1 重力式无阀滤池的构造 重力式无阀滤池的结构如图9-25所示121211451768920161015131419183HH0图 9-25 无阀滤池过滤过程1-进水分配槽； 2-进水管； 3-虹吸

37、上升管； 4-伞形顶盖； 5-挡板；6-滤料层； 7-承托层； 8-配水系统； 9-底部配水区； 10-连通渠；11-冲洗水箱； 12-出水渠； 13-虹吸辅助管； 14-抽气管； 15-虹吸下降管； 16-水封井； 17-虹吸破坏斗； 18-虹吸破坏管； 19-强制冲洗管； 20-冲洗强度调节器7 二重力式无阀滤池的设计要点 1 进水系统 （1） 进水分配槽 （2）进水管U形存水弯 2 滤池面积与高度 3 冲洗水箱 4 虹吸管的计算 三.优缺点 无阀滤池一般用于中、小型水厂。单池面积一般不大于16 m2。 优点： 它不需大型阀门，冲洗完全自动，造价较低，操作管理较为方便，过滤过程中不会出现负

38、水头现象。 缺点： 池体结构较复杂，滤料装御困难，冲洗水箱位于滤池上部，出水标高较高，相应抬高了滤前处理构筑物如沉定池或澄清池的标高，从而给水厂处理构筑物的总体高程布置带来困难。 如果反冲洗水头损失还未达到最大允许值而因某种原因，需要冲洗时，可进行人工强制冲洗。强制冲洗设备是在辅助管与抽气管相连接的三通上部接一根压力水管，当压力水大量流进辅助管并在三通处 形成高真空和高流速，从 而大量挟气，虹吸很快形 成。 进水管与上升管连接 处A点的压力，A点水位 低于大气压，有一定真空 值，A点形成真空。 可能形成真空抽进空气， 影响虹吸的正常工作， 进水管上设U型管形成 水封，设计中常把存水 弯底部中心

39、标高至于排 水井底标高处。 二、虹吸管计算及反冲强度的变化 初步选定管径，算出原水头损失h，当h接近Ha时，所选管径适合，否则重新计算，总水头损失为： h=h1+h2+h3+h4+h5+h6 h1连通渠水头损失； h2小阻力配水系统水 头损失； h3承托层水头损失； h4滤层水头损失； h5挡板水头损失； h6虹吸管沿程水头损 失和局部水头损失之和。 在上述各项水头损失 中，当滤池构造和q已定时 ， h1 h5便已确定，虹吸 管径的大小则决定于冲洗 水头Ha ，一般管径应适当 选大一些,以便 h Ha ,其 差值消耗于虹吸下降管出口管端的调节器中。 由于反冲洗过程中，开始时Hmax，结束时Hm

40、in qmax Hmax ; qmin Hmin ; Hmax =hL+SQ2ma x SQ2ma x = Hmax - hL Hmin =hL+SQ2min SQ2min = Hmin - hL hL为滤层水头损失； SQ2ma x所有管渠水头损失。 滤层在悬浮状态， hL是相等的。 K反冲洗强度变化系数。 因为： 所以: 按平均水头计算,没考虑反冲洗水头的变化,在生产中出现一些问题,应控制在要求范围内,K=1.5 2.0. LLhHhHQQqqkminmaxminmaxminmaxHHHmaxLhHHkmin1 水箱高H不要过大, Hmin - hL不能过小,即Hmin不能过小,为减小H,

41、两个以上滤池合用一个冲洗水箱就可以减小H。 如相差过大，可按Hmax求出qmax、emax进行核算。 三、冲洗水箱 重力式无阀滤池冲洗水箱与滤池整体浇注，位于上部。水箱容积按冲洗一次所需水量确定。 V冲洗水箱容积m3； q冲洗强度L/m2S； f单位面积m2； t冲洗历时（分）（一般取46分）。 水箱高度： （自己用自己的水箱冲洗） 水箱3M多深。H大，K大，对冲洗不利，为使反冲洗均匀，反冲洗水箱面积加大。H减小，有利于冲洗，在大中小型水厂，可以几个滤池合用一个水箱，有利于减小H。qFtV06. 0qtFVH06.0 设几个滤池合用一个冲洗水箱，水箱有效深度为： 太保守，应考虑其它滤池在工作，

42、水箱可减小，其减小容积即为（n-1)个滤池在冲洗时间t内过滤水量。于是水箱有效深度为： v滤速m/h。 四、进水分配箱 分配箱堰顶标高应等于虹吸 辅助管和虹吸管连接处的管口标 高加进水管的水头损失，再加 1015cm富裕高度，以保证堰顶 自由跌水。槽底标高力求降低以 便于气水分离。nqtnFqFtH06. 006. 06 . 3) 1(06. 03600) 1(60nvqntnFnvFtVH) 5 . 01 . 0(21hZZ 冲洗时自动进水装置 无阀滤池多用于中、小型给水工 程，单池面积不大于16m2,最好不大于 1012m2，也有达25m2（哈尔滨三棵树 水厂，长春东北市政设计院设计），

43、35m2（辽宁丹东艾河水厂，哈尔滨建 筑大学设计）。 如面积大，要增加配水系统阻力 （称为中阻力配水系统，辽宁丹东艾 河水厂采用滤球中阻力）。 优点：1.节省大型阀门，造价低，比 普通快滤池低3050%； 2.冲洗完全自动化，操作方便， 减少人力，工作稳定可靠； 缺点：1.滤池结构较复杂； 2.滤池处于封闭结构中，进出检修困难； 3.冲洗水箱位于滤池上部，出水标高较高，滤池总高度较大，水厂总体高程有困难。 4.滤后水在表面，宜受污染。无阀滤池连通渠的几种布置形势虹吸辅助管与虹吸管连接 虹吸破坏斗 反冲洗强度调节器强制反冲洗二、压力式无阀滤池 7 虹吸滤池7.1 构造见图9-26。1217154

44、5316109786111213冲洗过滤图 9-26 虹吸滤池的构造1-进水槽； 2-配水槽； 3-进水虹吸管； 4-单格滤池进水槽； 5-进水堰； 6-布水管；7-滤层； 8-配水系统； 9-集水槽； 10-出水管； 11-出水井； 12-出水堰； 13-清水管；14-真空系统； 15-冲洗虹吸管； 16-冲洗排水管； 17-冲洗排水槽 7.2 设计要点1 滤池分格数2 滤池的总深度三.优缺点优点： 不需要大型阀门及相应的启闭控制设备，也无管廊；可以利用滤池本身的出水量、水头进行冲洗，不需要设置冲洗高位水箱或水泵；可以在一定的范围内，根据来水量的变化自动均衡地调节各格滤池的滤速，不需要滤速控

45、制设施；滤出水水位永远高于滤层，不会发生负水头现象。缺点： 池深较大；不能排放初滤水；冲洗强度受其它几格滤池出水量的影响，故冲洗效果不象普通快滤池那样稳定。 虹吸滤池过滤时，由于滤后水位永远高于滤层，保持正水头过滤，所以不会发生负水头现象。每个单元的滤池水位，由于通过滤层的水头损失不同而不同。 虹吸滤池因为低水头冲洗，因此要采用小阻力配水。 二、虹吸滤池设计要点 1.虹吸滤池的设计v、滤料组成、冲洗强度等与普通快滤池相同，这里仅讨论几个特殊问题。 2.滤池分格数： 为满足滤池冲洗要求，滤池分格数应满足以下条件： v F ( n - 1 ) 3.6 q F q 冲洗强度L/m2S； F单格滤池面

46、积m2； v设计滤速m/h, n滤池分格数。 通常滤池分格数68格，成组设计，每个水厂最少有两组滤池。 16 .3vqn 虹吸滤池不需要冲洗水塔或冲洗水泵,因各格滤池底部空间通过连通渠相互沟通,当一格冲洗时,所需冲洗水由其他数格滤池的过滤水通过连通渠源源不断地供给,所以,必须成组设置,单格滤池不能单独生产. 通常,分格数6 8格,成组设计,每个水厂最少有两组滤池. 3.滤池高度： H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8 式中: H1池底部集水空间高度,一般取0.3 m ; H2 小阻力配水系统高度(豆石绿板0.10.2m) ; H3 滤层厚度 ; H4 冲洗时滤料膨胀高度H4=H3

47、e % ; H5 冲洗排水槽总高度(净高+底版厚约0.1m) ; H6 出水堰与排水槽顶高差,(既冲洗水头1.0 1.2 m) ; H7 最大过滤水头(1.5 2.0 m) ; H8 滤池保护高(0.1 0.3 m) ; 由此可看出,虹吸滤池深度较普通快滤池大的多,一般在5m左右. 4.虹吸管计算 先给定滤速v,不低于0.5 1.0 m/s,太小气泡不能顺利排出,v过大虹吸破坏不了,因气被带走,而应推算虹吸水位差. 也可根据水位差推求虹吸管端面尺寸. 三 、虹吸滤池的优缺点 优点: 1.不需要大型闸门及相应的电动或水力等控制设备; 2.不需要设置冲洗水箱或冲洗水泵; 3.操作管理方便及易于实现

48、自动化等。 缺点： 1.池深较大（5 6 m),池体构造较复杂； 2.洗水排水槽的水浪费掉，消耗水量较大； 3.由于采用小阻力配水系统，冲洗效果不佳，所以，单元滤池面积不宜过大。 8 移动冲洗罩滤池一、构造 构造见图9-27。Z2Z1107689543151413111221图 9-27 移动罩滤池（11）（14）（10）（9）（4）（15）（16）（21）12（3）（22）12（2）（1）（23）（24）21 1-进水管； 2-穿孔配水墙； 3-消力栅； 4-小阻力配水系统的配水孔；5-配水系统的配水室； 6-出水虹吸中心管；7-出水虹吸管钟罩； 8-出水堰； 9-出水管；10-冲洗罩； 1

49、1-排水虹吸管； 12-桁车； 13-浮筒； 14-针形阀； 15-抽气管； 16-排水渠9867（12）（13）-剖面Z3Z110161115 8.2 设计要点 1.滤池分格面积与分格数 2.过滤水头与冲洗水头 3.出水虹吸管与排水虹吸管 三.优缺点 优点： 池体结构简单；无需冲洗水箱（塔）；无大型阀门，管件小；采用泵吸式冲洗罩时，池深较浅；与同规模的普通快滤池相比，造价有所下降。 缺点： 不能排放初滤水；机电及控制设备较多；自动控制与维修较复杂。 移动冲洗罩滤池适用于大、中型水厂。 移动罩滤池至少分为两组，一般以4组以上为宜，每组又分成很多格，主要设计参数为： v=10m/h左右； q=1

50、215L/m2s（多为15L/m2s）； 滤料厚度700mm;滤料粒径0.51.2mm（多为0.51.0）； 冲洗历时47分钟； 配水系统：小阻力； 分为泵吸式和虹吸式两种。 移动罩滤池比普通快滤池在造价方面可降低2045%； 动力消耗约为普通快滤池的1/7； 占地可节省1421%。 9 V型滤池9.1 构造结构如图9-28所示。 滤 板平面图反冲水管ABBA13121618反冲洗真空管54321进水总渠A-A剖面管廊控制室171312149107154 31图 9-28 V型滤池构造简图1-进水气动隔膜阀； 2-方孔； 3-堰口； 4-侧孔； 5-V型槽； 6-小孔； 7-排水渠； 8-气、

51、水分配渠 9-配水方孔； 10-配气方孔；11-底部空间； 12-水封井； 13-出水堰； 14-清水渠； 15-排水阀； 16-清水阀； 17-进气阀； 18-冲洗水阀B-B剖面9108765 9.2 设计要点 1.滤料 2.设计滤速 3.配水系统 4.滤层上的水深 5.冲洗强度 三.优缺点 优点 ： 采用均质滤料过滤，避免了级配滤料过滤时可能产生的一些缺点。滤料层含污容量大，出水水质较好，过滤周期较长，过滤速度较高。采用气-水联合反冲洗，冲洗耗水量小，冲洗效果好。容易实现自动过滤与冲洗。 缺点是： 对冲洗操作要求严格，需要鼓风机等机械。滤池施工要求严格。 .工作原理 过滤时，待滤水由进水总

52、渠经水气动隔膜阀和方孔后，溢过堰口再经侧孔进入V型槽，V型槽底小孔和槽顶溢流堰溢流，均匀进入滤池，而后经过砂滤层和长柄滤头流入底部空间，再经方孔汇入中央气水分配渠内，最后由管廊中水封井、出流堰、清水渠流入清水池，滤速在720m/h范围内选用，视原水水质变化自动调节出水蝶阀开启度来实现等速过滤。 反冲洗时，首先要关闭进水阀，但两侧方孔常开，故仍有一部分水继续进入V型槽，并经槽底小孔进入滤池。而后开启排水阀，将池面水从排水槽中排出至滤池水面与V型槽顶相平。冲洗操作可采用：“气冲气水同时冲水冲”三步，也可采用：“气水同时反冲水冲二步”。 三步冲洗过程： .启动鼓风机，打开进气阀，空气经气、水分配渠的

53、上部小孔均匀进入滤池底部，由长柄滤头喷出，将滤料表面杂质擦洗下来并悬浮于水中。由V型槽小孔继续扫洗，将杂质推向中央排水渠。 .启动冲洗水泵、打开冲洗水阀，此时空气和水同时进入气、水分配渠，再经方孔和小孔和长柄滤头均匀进入滤池，使滤料进一步冲洗，同时横向冲洗继续。 .停止气冲，单独用水再 反冲洗几分钟、加上横向扫洗， 最后将悬浮于水中杂质全部冲 入排水槽。 采用气水反冲洗在冲 洗时冲洗强度：(见表) 冲 洗 类 型冲 洗 强 度 （ L / m 2 s ） 冲 洗 历 时 （ 分 ）气 冲 1 4 1 7 4气 + 水 冲（ 1 4 1 7 ） 气 + （ 4 ） 水 4水 冲 4 2横 向 扫

54、 洗 1 . 4 2 . 0 开 始 至 结 束 因水流反洗强度小，故滤料不会膨胀。 总的反洗时间约为10分钟左右，一般V型滤池冲洗过程全部由程序控制。 主要特点： 可采用较粗滤料、较厚的滤层以增大过滤周期。由于反冲洗滤层不膨胀，故整个滤层在深度方向的粒径分布基本均匀，不发生水力分级现象（此为“均质滤料”），提高滤层含污能力。一般采用石英砂，有效粒径d10=1.951.50mm，不均匀系数K80=1.21.6，滤层厚度0.951.5m。 气、水反冲再加始终存在的横向表面扫洗，冲洗效果好，大大减少了冲洗水量。 10 压力滤池压力滤池如图9-29所示。进水排气管压力线出水滤头入孔挡板煤层砂层图 9

55、-29 压力滤池活性炭过滤器 活性炭过滤用以脱除水中的微量污染物和对反渗透膜产生损害的游离氯。 活性炭是一种非极性吸附剂，外观为暗黑色，粒状。主要成分碳、氧、硫、氢，具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。 活性炭过滤器 活性炭是用动植物、煤、石油及其它有机物作原料，经加热脱水、炭化、活化制成的。具有巨大的比表面积和发达的微孔，微孔直径为2030埃。此外，活性炭的表面有大量的羟基和羧基官能团，可以对各种性质的有机物进行化学吸附、以及静电引力作用。因此，可以脱色，除臭味，脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素、胶体及游离氯等。 活性炭过滤器 活性炭过滤器在运行过程中需要定期反冲洗，以恢复一定的过滤能力；并配有高温消毒装置，杀灭活性炭中存留的的细菌。 运行较长时间时，会有部分滤料形成的粉末被反冲水冲洗掉，因此需定期（一般1年）检查，必要时补充滤料。 运行更长时间(视原水水质而定，一般为2-3年)后，活性炭滤料会部分或全部失效，此时需进行再