给水处理-过滤课件

第九章 过 滤 9.1 过滤概述过滤概述 9.1.1 慢滤池慢滤池 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，见去除水的色度、嗅和味，见91。由于慢滤池占地面积大、。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。的慢滤池逐渐被快滤池所代替。表表91 现代慢滤池的适用的进水条件与出水水质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1个个/100mL细菌总数细菌总数99%能去除逗号弧菌能去除逗号弧菌(Vibrio comma)2.77 m 99%712 m99.9%较大颗粒较大颗粒99%99.9%9.1.2 快快滤池池1.构造构造见图9-1 2.工作工作过程程 由由过滤与反冲洗两部分与反冲洗两部分组成。成。3.滤速速 滤速是指速是指单位位时间、单位位过滤面面积上的上的过 滤水水量，量，单位位为m3/（m2 h）或）或m/h。4.工作周期工作周期 从从过滤开始到冲洗开始到冲洗结束的一段束的一段时间称称为快快滤池的池的工作周期。从工作周期。从过滤开始到开始到过滤结束称束称为过滤周期。周期。滤池的工作周期池的工作周期为1224h。9.2 过滤理理论 9.2.1 截留机理截留机理 1悬浮浮颗粒被截留的机理粒被截留的机理 两两阶段理段理论：由迁移与吸附：由迁移与吸附组成。成。迁移：沉淀、迁移：沉淀、扩散、散、惯性、阻截和水性、阻截和水动力，力，见图9-2。吸附：范德吸附：范德华引力、静引力、静电力、以及某些化学力、以及某些化学键和某些特和某些特殊的化学吸附力作用、絮凝殊的化学吸附力作用、絮凝颗粒粒间的架的架桥作用。作用。图9-2 悬浮浮颗粒的迁移粒的迁移过程程 2吸附与剥离吸附与剥离（1）Ives-Mints争争论 Ives：附着于附着于滤料之上的料之上的悬浮浮颗粒在粒在过滤过程中程中绝对不不剥离；剥离；在在过滤后期后期悬浮浮颗粒穿透粒穿透滤层进入入滤池出水是吸池出水是吸附效率降低的附效率降低的缘故。故。Mints：吸附和剥离是吸附和剥离是过滤过程中同程中同时存在的两个相反的存在的两个相反的现象，且剥离量与含象，且剥离量与含污量成正比；量成正比；剥离是剥离是悬浮浮颗粒穿透粒穿透滤层进入入滤池出水的原因。池出水的原因。争争论至目前的至目前的结果是果是Mints理理论已取得了已取得了优势。（2）附着力与水流剪力）附着力与水流剪力 见图9-3。9.2.2 过滤水力学水力学 1快快滤池池滤层的的发展与利用展与利用 滤层含含污能力：能力：单位体位体积滤层中的平均含中的平均含污量量称称为“滤层含含污能力能力”，单位位g/cm3或或kg/m3。采用采用单水冲洗的石英砂水冲洗的石英砂滤料料滤池是典型的水力池是典型的水力分分级滤料料滤池，其含池，其含污量随深度的量随深度的变化化见图9-4 多多层滤料料滤池接近理想池接近理想滤料料滤池，最常池，最常见为双双层和三和三层滤见图9-5。双。双层滤池其含池其含污量随深度的量随深度的变化化见图9-4曲曲线2。均均质滤料料过滤目前在目前在实际生生产中已中已经实现，如，如V型型滤池。要池。要实现均均质滤料料过滤，反冲洗，反冲洗时滤料料层不不能膨能膨胀。3过滤过程中水程中水头损失失变化化（1）清）清洁滤料料层的水的水头损失失 卡曼卡曼-康采尼公式（康采尼公式（Carman-Kozony）公式：）公式：（9-1）非均匀非均匀滤层按下式按下式计算：算：（9-2）（2）过滤过程中的水程中的水头损失失变化化 过滤时滤池的池的总水水头损失失为：（9-3）（3）负水水头现象象 当当过滤进行到一定行到一定时刻刻时，从，从滤料表面到某一深度料表面到某一深度处的的滤层的水的水头损失超失超过该深度深度处的水深，的水深，该深度深度处就出就出现负水水头，见图9-6。负水水头会会导致空气致空气释放出来，危害：放出来，危害：是增加是增加滤层局部阻力，增加了水局部阻力，增加了水头损失；失；空气泡会穿空气泡会穿过滤料料层，上升到，上升到滤池表面，甚至把池表面，甚至把 煤粒煤粒这种种轻质滤料料带走。在冲洗走。在冲洗时，空气更容易把，空气更容易把 大量的大量的滤料随水料随水带走。走。避免避免滤池中出池中出现负水水头的两个方法：的两个方法：一是增加砂面上的水深；一是增加砂面上的水深；二是令二是令滤池出口位置等于或高于池出口位置等于或高于滤层表面。表面。4 过滤方式方式（1）恒速）恒速过滤 最常最常见的恒速的恒速过滤如如图9-7所示。在恒速所示。在恒速过滤状状态，由于，由于滤层逐逐渐被堵塞，水被堵塞，水头损失随失随过滤时间逐逐渐增加，增加，滤池中水池中水位逐位逐渐上升，当水位上升到最高水位上升，当水位上升到最高水位时，过滤停止以待冲洗。停止以待冲洗。无无阀滤池与虹吸池与虹吸滤池是典型的恒速池是典型的恒速过滤滤池。池。（2）递降速降速过滤 设四个四个滤池池组成一个成一个滤池池组，假，假设：进入入滤池池组的的总流流量不量不变；每个池子的性能完全相同；每个池子的性能完全相同；每个每个滤池恰好按它池恰好按它的的编号号顺序序进行冲洗。行冲洗。则滤池的水位与池的水位与滤速速变化如化如图9-9所所示。示。移移动冲洗罩冲洗罩滤池是典型的池是典型的递降速降速过滤滤池，当移池，当移动冲洗罩冲洗罩滤池的分格数很多池的分格数很多时，这格格滤池冲冼与下一格池冲冼与下一格滤池冲洗的池冲洗的间隔隔时间很近，很近，滤池水位池水位变化不大，有可能达到近似的化不大，有可能达到近似的“等水等水位位变速速过滤”。5.直接直接过滤 原水不原水不经过沉淀而直接沉淀而直接进入入滤池的池的过滤称称为“直接直接过滤”。直接直接过滤有两种方式：有两种方式：原水加原水加药后只后只经过混合就直接混合就直接进入入滤池池过滤，称，称为“接触接触过滤”。也可称。也可称为“直流直流过滤”，见图9-10中（中（a）与（）与（b）所示；）所示；原水加原水加药后后经过混合和微絮混合和微絮凝池后凝池后进入入滤池池过滤，称，称为“微絮凝微絮凝过滤”，如，如图9-10中中（c）与（）与（d）所示。）所示。图9-10 直接直接过滤流程流程 直接直接过滤的两个特点：的两个特点：采用双采用双层或三或三层滤料料滤池；池；采用聚合物采用聚合物为主混凝主混凝剂或助凝或助凝剂。直接直接过滤要求：要求：原水原水浊度和色度度和色度较低且水低且水质变化小，常年化小，常年 原水原水浊度低于度低于50度；度；直接直接过滤中的中的滤速速应根据原水水根据原水水质决定，决定，浊度偏度偏高高时应采用采用较低低滤速，当原水速，当原水浊度在度在50度以上度以上时，滤速一般在速一般在5m/h左右。左右。9.3 滤料与承托料与承托层 9.3.1 要求要求 1.具有足具有足够的机械的机械强度度 2.具有足具有足够的的稳定性定性 3.能就地取材、价廉能就地取材、价廉 4.外形接近于球状，表面比外形接近于球状，表面比较粗糙而有棱角。粗糙而有棱角。9.3.2 滤料性能参数料性能参数 1.比表面比表面积 粒状粒状滤料的比表面料的比表面积可以表示可以表示为单位重量或体位重量或体积的的滤料所具料所具有的表面有的表面积，单位位为cm2/g或或cm2/cm3。2.有效粒径与不均匀系数有效粒径与不均匀系数 粒径粒径级配可以用配可以用滤料的有效粒径和不均匀系数表示，关系如料的有效粒径和不均匀系数表示，关系如下：下：（9-4）3.最大粒径、最小粒径最大粒径、最小粒径 常用的数据见表常用的数据见表9-2。表表9-2 滤料级配与滤速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）颗粒粒约筛除除13.0%，小粒径，小粒径（d0.44）颗粒粒约筛除除19.0%。(3)同一粒径砂同一粒径砂 精确取用同一粒径精确取用同一粒径滤料的方法：将料的方法：将滤料料样品品倾入某一入某一筛子子过筛后，将后，将筛子上的砂全部倒掉，再将卡在子上的砂全部倒掉，再将卡在筛孔中的那部孔中的那部分砂振分砂振动掉下来，如此重复掉下来，如此重复进行，可得到同一粒径的行，可得到同一粒径的滤料。料。从从这些振些振动下来的砂粒中取出几粒，按以下公式可求出其等下来的砂粒中取出几粒，按以下公式可求出其等体体积球体直径：球体直径：（9-9）式中，式中，G n个个颗粒的粒的总重量重量,g；颗粒密度粒密度,g/cm3。7.双双层滤料和多料和多层滤料料滤池中出池中出现的混的混层现象象 一种一种观点点认为：煤：煤-砂交界面上适度的混砂交界面上适度的混层，可避免交界面，可避免交界面上上积聚聚过多多杂质而使水而使水头损失增失增长较快，故适度混快，故适度混杂是有益是有益的的 另一种另一种认为：煤：煤-砂交界面上不砂交界面上不应有混有混杂现象。因象。因为煤煤层起截留大量起截留大量杂质作用，砂作用，砂层则起精起精过滤作用，而界面分作用，而界面分层清清晰，起始水晰，起始水头损失将失将较小。小。8.承托层承托层 承托层的作用：承托层的作用：防止滤料层从配水系统流失；防止滤料层从配水系统流失；均匀布置反冲洗水。组成见表均匀布置反冲洗水。组成见表9-5与与9-6。表表9-5 快滤池大阻力配水系统承托层粒径和厚度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统孔眼100 表表9-6 三层滤料滤池承托层材料、粒径与厚度三层滤料滤池承托层材料、粒径与厚度注注:配水系统如用滤砖且孔径为配水系统如用滤砖且孔径为4mm时，第时，第6层可不设。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滤池也有采用“粗粗-细细-粗粗”的砾石分层方式。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。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 9.4 滤池冲洗池冲洗 常用的反冲洗方法有以下几种：常用的反冲洗方法有以下几种：单水高速反冲洗：水高速反冲洗：气气-水水联合反冲洗；合反冲洗；表面助冲加高速水流反冲洗。表面助冲加高速水流反冲洗。9.4.1 单水高速反冲洗水高速反冲洗 1.反冲洗反冲洗强度度 指指单位面位面积滤层所通所通过的反冲洗流量，的反冲洗流量，单位位为L/s m2。2.滤层膨膨胀度度（9-10）由于由于滤层膨膨胀前、后前、后单位面位面积上上滤料体料体积不不变，于是：，于是：（9-11）故：故：（9-12）3.常用数据常用数据 表表9-7列出了常用数据。列出了常用数据。表表9-7 冲洗强度、膨胀度和冲洗时间冲洗强度、膨胀度和冲洗时间 注：注：1设计水温按设计水温按20OC计，水温每增减计，水温每增减1OC，冲洗强度相应，冲洗强度相应增减速增减速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；洗强度的可能；选择冲洗强度应考虑所用混凝剂品种的因素；选择冲洗强度应考虑所用混凝剂品种的因素；无阀滤池冲洗时间可采用低限；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。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 9.4.2 配水系配水系统 常常见的配水系的配水系统有大阻力配水系有大阻力配水系统、小阻力配水系、小阻力配水系统、中、中阻力配水系阻力配水系统等三种，其作用：等三种，其作用：反冲洗反冲洗时，均匀分布反冲洗水；，均匀分布反冲洗水；过滤时，均匀集水。，均匀集水。反冲洗反冲洗时配水不均匀的危害：配水不均匀的危害：滤池中砂池中砂层厚度分布不同；厚度分布不同；过滤时，产生短流生短流现象，使出水水象，使出水水质下降；下降；可能招致局部承托可能招致局部承托层发生移生移动，造成漏砂，造成漏砂现象。象。1.大阻力配水系大阻力配水系统的原理的原理（1）构造）构造 大阻力配水系大阻力配水系统的构造如的构造如图9-13和和图9-14所示。所示。（2）沿途泄流管道）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，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沿途均匀泄流管道中的水头损失失为（9-14）代入上式得：代入上式得：（9-15）因因为管道的比阻，管道的比阻，故故 （9-16）设=0.012，则当当 时，在快在快滤池的配水系池的配水系统中，中，这一一条件，因而，条件，因而，如如图9-15所示。所示。（3）配水系配水系统的能量的的能量的变化化 在在图9-14所示的大阻力配水系所示的大阻力配水系统中，干管起端中，干管起端O点、干点、干管末端管末端I点、最前一根支管起端点、最前一根支管起端a点、最后一根支管起端点、最后一根支管起端b点、点、最后一根支管末端最后一根支管末端c点之点之间的能量关系的能量关系见式（式（9-17）至式）至式（9-18），也可形象地用），也可形象地用图9-16来描述。来描述。（9-17）（9-18）（9-19）（9-20）（4）大阻力配水系）大阻力配水系统的原理的原理 c点与点与a点之点之间的的压力关系力关系为（9-21）假定：假定：沿程水沿程水头损失失 0，0；各支管的各支管的进口局部水口局部水头损失基本相等，即失基本相等，即ha hb。并。并取取=1，则式（式（9-21）可）可简化化为：（9-22）在在图9-14所示的配水系所示的配水系统中，中，压力水力水头差差别最大的两个点最大的两个点为孔口孔口a与孔口与孔口c。设两孔口的两孔口的终点水点水头为H终，孔口，孔口a与孔口与孔口c的的总水水头损失分失分别为Ha、Hc （9-23）（9-24）将式（将式（9-23）、（）、（9-24）代入式（）代入式（9-22）得：）得：（9-25）由于：由于：（9-26）（9-27）将式（将式（9-26），（），（9-27）代入式（）代入式（9-22）可得：）可得：（9-28）假假设S2 S2，则式（式（9-28）可）可简化化为：（9-29）上式上式说明明Qc大于大于Qa。增加。增加S1+S2值，能减小上式右，能减小上式右边第第二二项的的值，从而使，从而使Qa尽量接近尽量接近Qc。由于承托由于承托层与与滤料料层的阻力系数之和的阻力系数之和S2不能改不能改变，只，只有通有通过减小孔口减小孔口总面面积来增大孔口阻力系数来增大孔口阻力系数S1，才能增大，才能增大S1+S2。增大孔口阻力系数。增大孔口阻力系数S1就削弱了承托就削弱了承托层、滤料料层阻力阻力系数及配水系系数及配水系统压力水力水头不均匀不均匀对孔口出流量的影响，孔口出流量的影响，这就就是大阻力配水系是大阻力配水系统的原理。的原理。2.穿孔管大阻力配水系穿孔管大阻力配水系统的的设计 图9-14中孔口中孔口a与孔口与孔口c的出流量的出流量Qa、Qc可按下式可按下式进行行计算：算：（9-30）（9-31）将式（将式（9-30）与式（）与式（9-31）代入式（）代入式（9-22）并整理得：）并整理得：（9-32）上式上式说明，当孔口水明，当孔口水头损失越大失越大时，a孔与孔与b孔的出流量之比孔的出流量之比越接近于越接近于1。设配水系配水系统配水均匀性要求在配水均匀性要求在95%以上以上时，即令，即令Qa/Qc 0.95，则：（9-33）整理上式可得：整理上式可得：（9-34）为了了简化化计算，假算，假设每根支管的每根支管的进口流量相同，口流量相同，v0和和va可分可分别按下列两式按下列两式进行行计算：算：（9-35）（9-36）为了了简化化计算，算，Ha可以孔口平均水可以孔口平均水头损失失计算，算，则Ha为：（9-37）将式（将式（9-34），（），（9-35），（），（9-36）代入式（）代入式（9-33）得：）得：（9-38）将将=0.62代入上式并整理得：代入上式并整理得：（9-39）式（式（9-39）为大阻力配水系大阻力配水系统构造尺寸构造尺寸计算的依据。上式算的依据。上式说明：明：大阻力配水系大阻力配水系统配水的均匀性只与干管截面配水的均匀性只与干管截面积、支管、支管截面截面积、支管个数、孔口、支管个数、孔口总面面积等有关，而与其它因素无关。等有关，而与其它因素无关。当当滤池面池面积过大大时，滤池中砂池中砂层和承托和承托层的的铺设、冲洗、冲洗废水的排除等的不均匀度都将水的排除等的不均匀度都将对冲洗效果的冲洗效果的产生影响。生影响。大阻力配水系大阻力配水系统的的设计要点：要点：干管起端流速干管起端流速为0.21.2m/s，支管起端流速，支管起端流速为1.41.8 m/s，孔眼流速，孔眼流速为3.55 m/s。支管中心距支管中心距为0.250.3 m，支管，支管长度与其直径之比一般不度与其直径之比一般不应大于大于60。孔口直径孔口直径约为912 mm，设于支管两于支管两侧，与垂，与垂线呈呈45O角向角向下交下交错排列。排列。干管横截面与支管干管横截面与支管总横截面之比横截面之比应大于大于1.752.0。当干管直。当干管直径或渠径或渠宽大于大于300mm时，顶部部应装装滤头、管嘴或把干管埋、管嘴或把干管埋入池底。入池底。孔口孔口总面面积与与滤池面池面积之比称之比称为开孔比，其开孔比，其值可按下式可按下式计算：算：（9-40）3.小阻力配水系小阻力配水系统 大阻力配水系大阻力配水系统的特点：的特点：配水均匀性好；配水均匀性好；结构复构复杂；但管道容易但管道容易结垢；垢；孔口水孔口水头损失大，因而要求反冲洗水失大，因而要求反冲洗水压高。高。无无阀滤池、移池、移动冲洗罩冲洗罩滤池、虹吸池、虹吸滤池等的冲洗水池等的冲洗水头非常有非常有限，不宜采用大阻力配水系限，不宜采用大阻力配水系统。小阻力配水系小阻力配水系统的构造特点：的构造特点：铺设穿孔穿孔滤板或板或滤砖，开孔比，开孔比一般一般为1.01.5%，见图9-17、9-18、9-19。小阻力配水系小阻力配水系统的特点：的特点：反冲洗水反冲洗水头小；小；配水均匀性配水均匀性较大阻力配水系大阻力配水系统为差，当配水系差，当配水系统室内室内压力力稍有不均匀，稍有不均匀，滤层阻力稍不均匀，阻力稍不均匀，滤板上孔口尺寸稍有差板上孔口尺寸稍有差别或部分或部分滤板受堵塞，配水均匀程度都会敏感地反映出来；板受堵塞，配水均匀程度都会敏感地反映出来；滤池面池面积较大大时，不宜采用小阻力配水系，不宜采用小阻力配水系统。中阻力配水系中阻力配水系统与小阻力配水系与小阻力配水系统类似，但其开孔比介于大似，但其开孔比介于大阻力配水系阻力配水系统与小阻力配水系与小阻力配水系统之之间。5 冲洗冲洗.废水除方法水除方法（1）冲洗排水槽、排水渠）冲洗排水槽、排水渠 见图9-20、9-21。（2）冲洗排水槽的）冲洗排水槽的设计要求要求 a冲洗排水槽平面冲洗排水槽平面总面面积一般不大于一般不大于单个个滤池面池面积的的25%。否否则，会影响上升水流的均匀性。，会影响上升水流的均匀性。b相相邻两槽的中心两槽的中心间距一般距一般为1.52.0m。间距距过大，大，难以排以排水均匀。水均匀。c槽内水面以上一般要有槽内水面以上一般要有7cm左右的保左右的保护高，以保高，以保证冲洗冲洗废水自由跌水水自由跌水进入排水槽。入排水槽。d排水槽的排水槽的废水水应自由跌水自由跌水进入排水渠，以免引起壅水入排水渠，以免引起壅水现象。象。e每每单位槽位槽长的溢入流量的溢入流量应相等。故施工相等。故施工时冲洗排水槽口冲洗排水槽口应力求水平，力求水平，误差限制在差限制在2mm内。内。f单个冲洗排水槽的排水量可按下式个冲洗排水槽的排水量可按下式计算：算：（9-41）g冲洗排水槽的始端尺寸：一般采用始端深度冲洗排水槽的始端尺寸：一般采用始端深度为末端深度末端深度的一半；或槽底采用平坡，使始、两端尺寸相等。的一半；或槽底采用平坡，使始、两端尺寸相等。槽底槽底为三角形断面末端尺寸可按下式三角形断面末端尺寸可按下式计算：算：（9-42）槽底槽底为半半圆形末端尺寸可按下式形末端尺寸可按下式计算：算：（9-43）h槽槽顶距未膨距未膨胀时滤料表面的高度料表面的高度为：（9-44）（3）排水渠）排水渠 布置：布置：面面积小小时，沿池壁一，沿池壁一边布置；布置；当当滤池面池面积很大很大时，排水渠布置在，排水渠布置在滤池中池中间。排水渠的断面一般采用矩形。渠底距排水槽底高度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）6冲洗水的供冲洗水的供给 两种：两种：水水泵冲洗；冲洗；冲洗水塔或水箱冲洗。冲洗水塔或水箱冲洗。水水泵冲洗的特点：冲洗的特点：投投资省；省；但操作但操作较为麻麻烦；在冲洗的短在冲洗的短时间内耗内耗电量大，往往会使厂区内供量大，往往会使厂区内供电网网负荷荷骤增。增。冲洗水箱的特点：冲洗水箱的特点：造价高；造价高；但操作但操作简单；专用水用水泵小，耗小，耗电量量较均匀。均匀。（1）水）水泵冲洗冲洗 水水泵冲洗冲洗时，需考，需考虑有有备用措施。水用措施。水泵流量和流量和杨程分程分别为：（9-46）（9-47）H0排水槽排水槽顶与清水池最低水位之差，与清水池最低水位之差，m；h1从清水池至从清水池至滤池的冲洗管道中池的冲洗管道中总水水头损失，失，m；h2滤池配水系池配水系统水水头损失，失，m。大阻力配水系。大阻力配水系统按孔口按孔口 平均水平均水头损失失计算。以算。以 代入式（代入式（9-39）得：）得：（9-48）h3承托承托层的水的水头损失，失，m。可根据承托。可根据承托层的厚度的厚度Z（m）及冲洗及冲洗强度度q（L/sm2）计算：算：(9-49)h4 滤料料层的水的水头损失，失，m，（9-50）h5 备用水用水头，一般取，一般取1.52.0m。（2）冲洗水塔（箱）冲洗水塔（箱）冲洗水箱一般与冲洗水箱一般与滤池合建，通常建造于池合建，通常建造于滤池操作室池操作室层顶上，上，水塔（箱）中水深不宜超水塔（箱）中水深不宜超过3m。水塔（箱）容。水塔（箱）容积可按可按单个个滤池冲洗水量的池冲洗水量的1.5倍倍计算：算：（9-51）水塔（箱）底高出水塔（箱）底高出滤池冲洗排水槽池冲洗排水槽顶的高度可按下式的高度可按下式计算：算：7气气-水水联合反冲洗合反冲洗 气气-水水联合冲洗具有下述特点：合冲洗具有下述特点：冲洗效果好；冲洗效果好；节约反冲洗水量；反冲洗水量；冲洗冲洗结束后，束后，滤层不不产生或不明生或不明显产生上生上细下粗的分下粗的分层现象；象；气气-水水联合冲洗操作合冲洗操作较为麻麻烦，池子和，池子和设备较复复杂，需增，需增加鼓加鼓风机或空机或空压机、机、储气罐等气冲气罐等气冲设备。气气-水水联合冲洗有合冲洗有3种操作方式：种操作方式：先气洗，后水洗；先气洗，后水洗；先气水混合洗，再用水洗；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）。先气洗，再气水混合洗，最后用水洗（或漂洗）。气气-水水联合冲洗合冲洗时，总的反冲洗的反冲洗时间约在在10min左右。左右。气气-水水联合冲洗合冲洗时常用常用长柄柄滤头或复合气水反冲洗配水或复合气水反冲洗配水滤砖进行布气与布水，其行布气与布水，其结构如构如图9-22和和图9-23所示。所示。9.5 普通快普通快滤池池 9.5.1 基本参数基本参数 1.滤速速 设计滤速一般速一般为810m/h。2.滤池池总面面积（9-52）（9-53）3.个数和个数和单池面池面积 一般一般单池面池面积不大于不大于100m2。滤池的个数在池的个数在设计时应根据技根据技术经济比比较确定，但不得小于确定，但不得小于两个，可参考表两个，可参考表9-8选用。用。单个个滤池面池面积（m2）可根据）可根据滤池池总面面积F（m2）与）与滤池个数池个数N进行行计算，如下式所示：算，如下式所示：（9-54）表表9-8 滤池个数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.滤池深度池深度 滤池深度包括，池深度包括，保保护高：高：0.250.3m；滤层表面以上水深：表面以上水深：1.52.0m；滤层厚度：厚度：见表表9-2；承托承托层厚度：厚度：见表表9-5和表和表9-6。因此，因此，滤池的池的总深度一般深度一般为3.03.5m。单层石英砂石英砂滤池深度一般稍小；双池深度一般稍小；双层和三和三层滤料料滤池深度稍大。池深度稍大。5管廊布置管廊布置管廊：是指集中布置管廊：是指集中布置滤池的管渠、配件及池的管渠、配件及阀门的的场所，所，要求如下：要求如下：（1）力求）力求紧凑，凑，简捷；捷；（2）留有）留有设备与管配件安装、与管配件安装、维修修时必必须的空的空间；（3）具有良好的防水、排水、通）具有良好的防水、排水、通风、照明、照明设备；（4）便于与）便于与滤池操作室池操作室联系；系；（5）管廊中的管道一般用金属材料，也可用）管廊中的管道一般用金属材料，也可用钢筋混筋混凝土渠道；凝土渠道；（6）管廊）管廊门及通道及通道应允允许最大配件通最大配件通过，并考，并考虑检修方便。修方便。几种管廊布置方法几种管廊布置方法见图9-24，滤池数小于池数小于5个个时，滤池宜采池宜采用用单行排列，管廊位于行排列，管廊位于滤池的一池的一侧。当。当滤池数超池数超过5个个时，滤池宜采用双行排列，管廊位于两排池宜采用双行排列，管廊位于两排滤池的中池的中间。后者布置。后者布置紧凑，但管廊通凑，但管廊通风、采光不如前者，、采光不如前者，检修也不太方便。修也不太方便。管廊布置主要有如下四种形式：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）所示。特点：渠道结构构简单，施工方便，管渠，施工方便，管渠集中集中紧凑，但管廊中管件凑，但管廊中管件较多，通行和多，通行和检修不太方便。修不太方便。（2）冲洗水和清水渠布置于管廊中，）冲洗水和清水渠布置于管廊中，进水和排水渠布置于水和排水渠布置于滤池另一池另一侧，如，如图9-24（b）所示。特点：可）所示。特点：可节省金属管件及省金属管件及阀门，管廊内管件，管廊内管件简单，施工和，施工和检修方便。但造价稍高。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，排水渠水、冲洗水及清水管均采用金属管道，排水渠单独独设置，如置，如图9-24（c）所示，特点：通常用于小型水厂或）所示，特点：通常用于小型水厂或滤池池单行布置。行布置。（4）对于于较大大滤池，池，为节约阀门，可以将，可以将进水和排水水和排水阀门分分别用用进水虹吸和排水虹吸代替，冲洗水管和清水管仍用水虹吸和排水虹吸代替，冲洗水管和清水管仍用阀门，如如图9-24（d）所示。特点：虹吸管通水或断水以真空系）所示。特点：虹吸管通水或断水以真空系统控制。控制。快滤池管渠流速可根据表快滤池管渠流速可根据表9-10确定。确定。表表9-10 管渠流速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设计注意事注意事项 （1）滤池清水管池清水管应设短管或留有堵板短管或留有堵板,管径一般采用管径一般采用75200mm，以便，以便滤池翻修后排放初池翻修后排放初滤水。水。（2）滤池底部宜池底部宜设有排空管，其入口有排空管，其入口处设栅罩，池底坡度罩，池底坡度约为0.005，坡向排空管。，坡向排空管。（3）配水系）配水系统干管末端一般装有排有排气管。干管末端一般装有排有排气管。（4）每个）每个滤池宜池宜设置水置水头损失失计及取及取样管。管。（5）各种密封渠道上）各种密封渠道上应设有人孔，以便有人孔，以便检修。修。（6）滤池池壁与砂池池壁与砂层接触接触处抹面抹面应拉毛，以免拉毛，以免过滤时水流在水流在该处形成形成“短路短路”而影响水而影响水质。9.6 无无阀滤池池9.6.1 重力式无重力式无阀滤池的构造池的构造 重力式无重力式无阀滤池的池的结构如构如图9-25所示。所示。二重力式无二重力式无阀滤池的池的设计要点要点 1 进水系水系统 （1）进水分配槽水分配槽 （2）进水管水管U形存水弯形存水弯 2 滤池面池面积与高度与高度 3 冲洗水箱冲洗水箱 4 虹吸管的虹吸管的计算算 三三.优缺点缺点 无无阀滤池一般用于中、小型水厂。池一般用于中、小型水厂。单池面池面积一般不大于一般不大于16 m2。优点：点：它不需大型它不需大型阀门，冲洗完全自，冲洗完全自动，造价，造价较低，操作管理低，操作管理较为方便，方便，过滤过程中不会出程中不会出现负水水头现象。象。缺点：缺点：池体池体结构构较复复杂，滤料装御困料装御困难，冲洗水箱位于，冲洗水箱位于滤池上池上部，出水部，出水标高高较高，相高，相应抬高了抬高了滤前前处理构筑物如沉定池或理构筑物如沉定池或澄清池的澄清池的标高，从而高，从而给水厂水厂处理构筑物的理构筑物的总体高程布置体高程布置带来来困困难。9.7 虹吸虹吸滤池池9.7.1 构造构造见图9-26。9.7.2 设计要点要点1 滤池分格数池分格数2 滤池的池的总深度深度三三.优缺点缺点优点：点：不需要大型不需要大型阀门及相及相应的启的启闭控制控制设备，也无管廊；可以利，也无管廊；可以利用用滤池本身的出水量、水池本身的出水量、水头进行冲洗，不需要行冲洗，不需要设置冲洗高位置冲洗高位水箱或水水箱或水泵；可以在一定的范；可以在一定的范围内，根据来水量的内，根据来水量的变化自化自动均衡地均衡地调节各格各格滤池的池的滤速，不需要速，不需要滤速控制速控制设施；施；滤出水出水水位永水位永远高于高于滤层，不会，不会发生生负水水头现象。象。缺点：缺点：池深池深较大；不能排放初大；不能排放初滤水；冲洗水；冲洗强度受其它几格度受其它几格滤池出池出水量的影响，故冲洗效果不象普通快水量的影响，故冲洗效果不象普通快滤池那池那样稳定。定。9.8 移移动冲洗罩冲洗罩滤池池一、构造一、构造 构造构造见图9-27。9.8.2 设计要点要点 1.滤池分格面池分格面积与分格数与分格数 2.过滤水水头与冲洗水与冲洗水头 3.出水虹吸管与排水虹吸管出水虹吸管与排水虹吸管 三三.优缺点缺点 优点：点：池体池体结构构简单；无需冲洗水箱（塔）；无大型；无需冲洗水箱（塔）；无大型阀门，管，管件小；采用件小；采用泵吸式冲洗罩吸式冲洗罩时，池深，池深较浅；与同浅；与同规模的普通快模的普通快滤池相比，造价有所下降。池相比，造价有所下降。缺点：缺点：不能排放初不能排放初滤水；机水；机电及控制及控制设备较多；自多；自动控制与控制与维修修较复复杂。移移动冲洗罩冲洗罩滤池适用于大、中型水厂。池适用于大、中型水厂。9.9 V型型滤池池9.9.1 构造构造结构如构如图9-28所示。所示。9.9.2 设计要点要点 1.滤料料 2.设计滤速速 3.配水系配水系统 4.滤层上的水深上的水深 5.冲洗冲洗强度度 三三.优缺点缺点 优点点：采用均采用均质滤料料过滤，避免了，避免了级配配滤料料过滤时可能可能产生的生的一些缺点。一些缺点。滤料料层含含污容量大，出水水容量大，出水水质较好，好，过滤周期周期较长，过滤速度速度较高。采用气高。采用气-水水联合反冲洗，冲洗耗水量合反冲洗，冲洗耗水量小，冲洗效果好。容易小，冲洗效果好。容易实现自自动过滤与冲洗。与冲洗。缺点是：缺点是：对冲洗操作要求冲洗操作要求严格，需要鼓格，需要鼓风机等机械。机等机械。滤池施工要池施工要求求严格格。9.10 压力力滤池池压力力滤池如池如图9-29所示。所示。