普通快滤池构造设计

关键词：

（加出水阀门）等水头等速

（不加出水阀门）等水头变速

单个实际滤速不断减少，滤池组平均滤速不变

普通快滤池通常指的是安装四个阀门的快滤型滤池。一组滤池分为多格，图8-12所示的普通快滤池是其中的一格。每格内的滤层、承托层、配水系统、冲洗排水槽尺寸完全相同。每一格滤池上都设置了四个阀门，又称 四阀滤池 。滤池滤层一般采用单层石英砂滤料或无烟煤-石英砂双层滤料，放置在承托层之上。

快滤池过滤出水水质稳定、使用历史悠久，适用于不同规模的水厂。当设计水量在1万m ³ /d以下规模时，可设计成图8-12所示的管道进水方式。设计水量较大时，一般设计成管渠结合的进、出水方式。把反冲洗进水总管（渠）、滤后出水管（渠）布置在管廊中间，浑水进水、反冲洗排水分别布置在滤池两端。如果一组滤池分为4格以上，可设计成双排，中间设管廊和操作间，上部设反冲洗高位水箱。单格滤池面积较大时，大多采用每格双单元布置，即中间布置排水总渠，两侧有若干条冲洗排水槽。

普通快滤池有“浑、排、冲、清”四个阀门，先后开启、关闭各一次，即为一个工作周期。其中，清水出水阀门在工作周期内开启度由小到大。为了减少阀门数量，开发了“双阀滤池”。即用虹吸管代替过滤进水和反冲洗排水的阀门。在管廊间安装真空栗，抽吸虹吸管中空气形成真空，浑水便从进水渠中虹吸到滤池，反冲洗废水从滤池排水渠虹吸到池外排水总渠，见图8-13。

在实际运行过程中，抽吸虹吸管中空气形成真空的时间不便控制，且抽气管、虹吸管需严密不漏气。对自动化控制、运行具有不利影响，所以，近年来设计的自动化控制的滤池仍以四阀滤池为主，各阀门为电动或气动控制。

在已知过滤水量条件下，设计一座快滤池，就是确定滤池尺寸大小、平面布置形式、进出水管（渠）尺寸、反冲洗方式等。

快滤池的滤速相当于滤池的负荷，以单位时间、单位过滤面积上的过滤水量计算，单位是m ³ /(m ² ?h)或m/h。 通常单层细砂滤料滤池滤速6~9m/h，当一格或两格停止运行进行检修、冲洗或翻砂时其他滤池滤速（强制滤速）9~12m/h 。

设计滤速是指过滤周期内全部滤池进行工作时的滤速。

过滤周期

如果设计的快滤池每天反冲洗一次，不计冲洗时间，即工作周期为24h。扣除反冲洗时间和冲洗后停用时间约为1.0h，则实际过滤（周期）时间为23h有些水厂设计时明确要求滤池每天过滤22h，应按实际过滤时间的流量计算。还应注意的是，有些水厂要求，滤池冲洗后排放初滤水0.5h，应计入冲洗后的停用时间内。在这种情况下，滤池实际过滤水量大于设计供水量。

一组滤池分格多少由过滤滤速和强制滤速的大小决定，和设计水量无关 。但在设计时必须考虑过滤水量、允许停运的格数。 过滤任务不变，滤速对应分格数。

一组滤池分格数应大于4格，可采用双排布置，中间设置管廊，操作间及高位水箱，设计成方型 。在分格数相同的条件下，管廊越长，输水管越长，操作间越长，相对应的造价增加。所以尽量设计成管廊操作间较短些，对于反冲洗均匀配水是有益的。

普通快滤池深度包括：

砾石承托层厚400mm左右，反冲洗配水支管放置其中；

滤层厚度700~800mm，放置在承托层之上；

滤层砂面以上水深，又称为砂面水深，一般为1500~2000mm，砂面水深越大，池深越大；

保护高度 ，又称为 超高或干舷高度 ，一般取300~400mm。

由此可以计算出滤池总深度约3000~3600mm，多层滤料滤池池深度为3500~4000mm。

滤池的深度不代表滤池内水面标高。砂面以上水位标高和过滤水头损失、清水池最高水位有关。单层、双层滤料滤池冲洗前水头损失宜采用2.0~2.5m。

普通快滤池的管渠有浑水进水管（渠），滤后清水管（渠），反冲洗进水管（渠），反冲洗排水管（渠）及与各格相连接的支管。其设计过水断面参考下列流速确定：

浑水进水管（渠）：0.8~1.2m/s；

清水出水管（渠）：1.0~1.5m/s；

反冲洗进水管：2.0~2.5m/s；

反冲洗排水管（渠）：1.0~1.5m/s；

初滤水排放管(渠)：3.0~4.5m/s。

输气管10~20m/s。

如果浑水进水渠、反冲洗排水渠为重力流，其流速适当减小，同时计入超载系数进行计算。

普通快滤池配水系统大多采用管式大阻力配水系统。

a. 过滤面积较小的快滤池管式大阻力配水系统由干管、支管组成。过滤面积较大的快滤池配水干管改为配水渠，如图8-14所示。

配水系统过水断面参考下列数据计算：

b. 配水干管（渠）进口处流速取1.0~1.5m/s，支管起端流速1.5~2.0m/s，支管上孔眼出口流速5~6m/s。

c. 配水支管间距0.20~0.30m，支管长度与支管直径之比不大于60。

d. 支管上孔眼直径9~12mm，与垂线呈45°向下交错排列。孔眼个数和间距根据滤池开孔比α确定。

e. 池中间不设排水渠的小型快滤池配水干管（渠）埋设在承托层之下，直径或渠宽大于300mm时，上方应开孔布水，并加设挡水板，不使直冲滤料。

快滤池冲洗水通常由冲洗排水槽和排水渠排出，其布置形式见图8-15。同时，它又是过滤进水分配到整格滤池的渠道。 排水槽正下方有滤料，排水渠正下方没有滤料。

滤池面积较小时，排水渠设在滤池一侧；滤池面积较大时，排水渠设在滤池中间。

排水渠，又称废水渠，收集冲洗排水槽排出水，再由排水管排到池外废水池。排水渠一般设计成矩形，自由跌落出水时起端水深按下式计算：

Q----滤池冲洗流量，m ³ /s；

B----渠宽，m； 排水渠宽度

g----重力加速度，9.81m/s ² 。

为使排水顺畅， 排水渠起端水面需低于冲洗排水槽底100~200mm ，使排水槽内废水自由跌落到排水渠中。渠底高度即由排水槽槽底高度和排水渠中起端水深确定。

冲洗排水槽一般设计成图（8-15c）槽底三角形断面形式，也有槽底是半圆形断面。

过滤面积较小的快滤池，冲洗排水槽常设计成槽底斜坡，末端深度等于起端深度的2倍，收集的废水在水力坡度下迅速流到排水渠。 槽底是平坡的排水槽，末端、起端断面相同。起端水深按照末端水深的√3倍计算。取槽宽2x等于起端平均水深，则排水槽断面模数x的近似计算式为：

B=H _q =2x

x≈0.45Q ^0.4 （m）

Q----冲洗排水槽排水量，m ³ /s，Q=QL ₀ a ₀ /1000=4x ² v

q----滤池反冲洗强度，L/(m ² ·s)；

L ₀ ----冲洗排水槽长度，m，L ₀ 一般小于6m；

a ₀ ----两条冲洗排水槽中心距，多取a ₀ =1.5~2.0m。

也可按照冲洗排水槽末端流速v计算，则：

通常取v≤0.6m/s。

在反冲洗时，滤料层处于膨胀状态，两排水槽中间水流断面减小，上升水流流速加快，容易冲走滤料，所以，排水槽底设置在滤料层膨胀面以上。则槽顶距滤料层砂面的高度为：

H _e =eH ₂ +2.5x+δ+0.07

H _e ----冲洗排水槽槽顶距滤料层砂面高度，m；

H ₂ ----滤料层厚度，m；

e----冲洗时滤料层膨胀率冲洗排水槽断面模数，，一般取40%-50%

δ----冲洗排水槽槽底厚度，m，—般取0.05m； 槽壁厚一般也取0.05m

0.07(m)----冲洗排水槽超高。 （承托层不膨胀）

eH ₂ ----滤层膨胀高度，m。

该公式表示反冲洗时，滤层膨胀面恰好与排水槽外底平齐。若要更换滤料也要保证后来的滤料反冲洗时恰好膨胀到排水槽外底。

为达到均匀地排出废水， 设计排水渠和冲洗排水槽 时还应注意以下几点：

a. 排水渠通常设有一定坡度，末端渠底比起端低0.30m左右。排水渠下部是配水干渠的快滤池，排水渠底板最高处安装排气管，并在排水渠中部底板上设置检修人孔，故要求设在池内的排水渠宽度一般在800mm以上。

b. 冲洗排水槽在平面上的总面积（槽宽x槽长x条数）一般不大于滤池面积的25%（考虑壁厚），以免冲洗时槽与槽之间水流上升速度过大，将细滤料冲出池外。

c. 冲洗排水槽中心间距1.5~2.0m。以免出水流量存在差异，直接影响反冲洗均匀性。

d. 单位槽长的溢入流量应相等，故施工时力求排水槽口水平，误差限制在±2mm以内。

9.5.24 冲洗排水槽的总平面面积不应大于滤池面积的25％ （考虑壁厚） ，滤料表面到洗砂排水槽底的距离应等于冲洗时滤层的膨胀高度。