排水工程课件 17过滤

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1、第第17章章 过滤过滤l17-1 过滤概述l 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。中杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。l 过滤水的浊度不超过过滤水的浊度不超过3mg/l (新标准不超过新标准不超过1mg/l)。l 对生活饮用水的水厂对生活饮用水的水厂 来说，来说，必须有过滤，这是不可必须有过滤，这是不可 缺少的。缺少的。l 右图为常用的普通快滤池的右图为常用的普通快滤池的

2、 构造图，池体为钢筋混凝土水池。构造图，池体为钢筋混凝土水池。l滤料层、垫层、配水系统、滤料层、垫层、配水系统、排水槽。排水槽。l工作周期：从过滤开始到冲洗结工作周期：从过滤开始到冲洗结 束的一段时间称为快滤池工作周束的一段时间称为快滤池工作周 期。期。l分为过滤和冲洗两过程分为过滤和冲洗两过程l普通快滤池构造剖视图l滤速：单位时间、单位过滤面积上的过滤水量称为滤速。滤速：单位时间、单位过滤面积上的过滤水量称为滤速。l （m/h)l 单位面积上的过滤水量，这是表面负荷，但它具有速单位面积上的过滤水量，这是表面负荷，但它具有速度的因次度的因次“米米/小时小时”所以习惯上又把表面负荷称作过滤速所以

3、习惯上又把表面负荷称作过滤速度。度。lQ滤池的过滤水量（滤池的过滤水量（m3/h)l滤池的过滤面积（滤池的过滤面积（m2)l普通快滤池普通快滤池 v=810 m/h；周期周期 T=12 24hl在保证滤后水质前提下，设法提高滤速和工作周期，这一在保证滤后水质前提下，设法提高滤速和工作周期，这一直是过滤技术研究的一个重要课题。并因此推动了过滤技直是过滤技术研究的一个重要课题。并因此推动了过滤技术的发展。术的发展。l双层滤料双层滤料 v=10 14 m/h；l多层滤料多层滤料 v=18 24 m/h。Qv17-2 过滤理论过滤理论l一、过滤机理一、过滤机理l筛滤机理筛滤机理 l 设设D=0.5 m

4、m,以球体计，以球体计，d 80 m。l即即80 m以下的颗粒都可以通过砂层。以下的颗粒都可以通过砂层。l 而经过混凝沉淀的进入滤池的最大颗粒而经过混凝沉淀的进入滤池的最大颗粒 尺寸一般为尺寸一般为20 30 m之间，还有很多更小之间，还有很多更小l的颗粒，的颗粒，但滤池都能去除掉它们，说明不是但滤池都能去除掉它们，说明不是 “筛滤筛滤”的作用。筛滤的机理无法解释。的作用。筛滤的机理无法解释。l 经过多人研究，认为过滤主要是悬浮颗粒与滤料颗粒经过多人研究，认为过滤主要是悬浮颗粒与滤料颗粒之间粘附作用的结果。之间粘附作用的结果。l 水中的悬浮颗粒能够粘附与颗粒表面上，涉及两个问题：水中的悬浮颗粒

5、能够粘附与颗粒表面上，涉及两个问题：l 第一、被水流夹带的颗粒如何与滤料颗粒表面接近或第一、被水流夹带的颗粒如何与滤料颗粒表面接近或接触，接触，l 第二、它们接近时依靠那些力的作用，使它们粘附于滤第二、它们接近时依靠那些力的作用，使它们粘附于滤料表面上。料表面上。（一）颗粒迁移（一）颗粒迁移l 在过滤过程中，滤层孔隙中的水流一般属层流状态。被水流夹带的颗粒在过滤过程中，滤层孔隙中的水流一般属层流状态。被水流夹带的颗粒将随水流流线运动，它之所以会脱离流线而与滤料表面接近，完全是一种物将随水流流线运动，它之所以会脱离流线而与滤料表面接近，完全是一种物理的力学作用。一般认为有以下几种作用引起：理的力

6、学作用。一般认为有以下几种作用引起：l 当颗粒尺寸较大时，处流线中的颗粒会直接碰到滤料表面产生拦截作用；当颗粒尺寸较大时，处流线中的颗粒会直接碰到滤料表面产生拦截作用；l颗粒的速度较大时会在重力的作用下脱离流线，产生沉淀作用；颗粒的速度较大时会在重力的作用下脱离流线，产生沉淀作用；l颗粒具有较大惯性时也可以脱离流线与滤料表面接触（惯性作用）；颗粒具有较大惯性时也可以脱离流线与滤料表面接触（惯性作用）；l颗粒较小时，布朗运动较剧烈时会扩散至滤料表面（扩散作用）；颗粒较小时，布朗运动较剧烈时会扩散至滤料表面（扩散作用）；l在滤料表面附近存在速度梯度，非球体颗粒由于在速度梯度作用下，会产生在滤料表面

7、附近存在速度梯度，非球体颗粒由于在速度梯度作用下，会产生转动而脱离流线与颗粒流线接触（水动力作用）。转动而脱离流线与颗粒流线接触（水动力作用）。（二）颗粒粘附（二）颗粒粘附l 粘附作用是一种物理化学作用。当水中颗粒迁移到滤料表面时粘附作用是一种物理化学作用。当水中颗粒迁移到滤料表面时则在范德华引力和静电力相互作用下，以及某些化学键和某些特殊则在范德华引力和静电力相互作用下，以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力下，粘附于滤料颗粒表面上，或者粘附在滤料表面上的化学吸附力下，粘附于滤料颗粒表面上，或者粘附在滤料表面上原先粘附的颗粒上。此外，絮凝颗粒的架桥作用也会存在。粘附过原先粘附的颗粒上。此外，絮

8、凝颗粒的架桥作用也会存在。粘附过程与澄清池中的泥渣所起的作用基本类似，不同的是滤料为固定介程与澄清池中的泥渣所起的作用基本类似，不同的是滤料为固定介质，排列的紧密，效果好。质，排列的紧密，效果好。l 因此，粘附作用主要决定于滤料和水中颗粒的表面物理化学性因此，粘附作用主要决定于滤料和水中颗粒的表面物理化学性质。质。未经脱稳的悬浮物颗粒，过滤效果很差，这就是证明。基于这未经脱稳的悬浮物颗粒，过滤效果很差，这就是证明。基于这一概念，一概念，过滤效果主要取决于颗粒表面的性质而无须增大颗粒尺寸。过滤效果主要取决于颗粒表面的性质而无须增大颗粒尺寸。相反如果悬浮颗粒尺寸过大而形成机械筛滤作用，反而会引起表

9、面相反如果悬浮颗粒尺寸过大而形成机械筛滤作用，反而会引起表面滤料孔隙堵塞。滤料孔隙堵塞。l（三）滤料层截留杂质的规律（三）滤料层截留杂质的规律l 粘附力和水流剪力相对大小，决定了颗粒粘附和脱稳程度。粘附力和水流剪力相对大小，决定了颗粒粘附和脱稳程度。l 如图：颗粒粘附力和平均水流剪力示意图。如图：颗粒粘附力和平均水流剪力示意图。l图中：图中：Fa1表示颗粒表示颗粒1与滤料表面的粘附力；与滤料表面的粘附力；l Fa2表示颗粒表示颗粒2与颗粒之间的粘附力；与颗粒之间的粘附力；l Fs1表示颗粒表示颗粒1所受到的平均水流剪力；所受到的平均水流剪力；l Fs2表示颗粒表示颗粒2所受到的平均水流剪力。所

10、受到的平均水流剪力。l 过滤开始阶段，滤层比较干净，孔隙过滤开始阶段，滤层比较干净，孔隙 率较大，孔隙流速小，水流剪力率较大，孔隙流速小，水流剪力Fs1较小，较小，因而粘附力作用占优势（大量杂质被滤层因而粘附力作用占优势（大量杂质被滤层l表面所截留）。表面所截留）。l 随着过滤时间延长，滤层中杂质逐随着过滤时间延长，滤层中杂质逐 渐渐l增大，以至最后粘附上的颗粒（图中颗粒增大，以至最后粘附上的颗粒（图中颗粒l3）将首先脱落下来，或者被水流夹带的）将首先脱落下来，或者被水流夹带的l后续颗粒不在有粘附现象，于是，悬浮颗后续颗粒不在有粘附现象，于是，悬浮颗l粒便向下层推移，下层滤料截留粒便向下层推移

11、，下层滤料截留 作用渐次作用渐次l得到发挥。得到发挥。l 水中杂质进入滤层后，首先水中杂质进入滤层后，首先 被第一层滤料截留大部分，少量被第一层滤料截留大部分，少量 “漏网漏网”的杂质被下层的滤料所的杂质被下层的滤料所 截留。过滤到一定时间后，表面截留。过滤到一定时间后，表面 滤料间孔隙率逐渐被杂质堵塞，滤料间孔隙率逐渐被杂质堵塞，严重时，由于表层滤料的严重时，由于表层滤料的“筛滤筛滤”结果，形成滤膜，使过滤阻力剧结果，形成滤膜，使过滤阻力剧 增。其结果，在一定过滤水头下，增。其结果，在一定过滤水头下，滤速将急剧减小，或滤膜产生裂滤速将急剧减小，或滤膜产生裂 缝时，大量水流将自裂缝中流出缝时，

12、大量水流将自裂缝中流出 ，造成局部流速过大而使杂质穿透造成局部流速过大而使杂质穿透 整个滤层，出水水质恶化。整个滤层，出水水质恶化。l这时尽管下层滤料还未发挥它们这时尽管下层滤料还未发挥它们 应有的作用，过滤也将被停止。应有的作用，过滤也将被停止。（杂质在滤层中的分布情况见图）l 滤层含污能力：是指工作周是指工作周 期结束时，整个滤层单位体积滤期结束时，整个滤层单位体积滤 料中所截留的杂质量，以料中所截留的杂质量，以kg/m3或或 g/cm3计，显然含污能力大，表明计，显然含污能力大，表明 整个滤层所发挥的作用大。整个滤层所发挥的作用大。l 滤池在运转过程中，由滤池在运转过程中，由 于滤池出水

13、水质恶化超过水于滤池出水水质恶化超过水 质标准，而停止工作的滤池质标准，而停止工作的滤池 工作周期为水质周期工作周期为水质周期T1。l 水质周期常常用实验得到，水质周期常常用实验得到，其实验方程为：其实验方程为：lk1、a系数与水质有关（可根据周期反求）系数与水质有关（可根据周期反求）lL0滤层厚度；滤层厚度；lv滤速；滤速；ld滤料直径。滤料直径。lT1与与L0成正比、与成正比、与v成反比，与成反比，与d成反比成反比。(滤料粗，周期短）滤料粗，周期短）)(17.07.1011vaddvLkT二、过滤水力学二、过滤水力学l一、清洁滤层的水头损失一、清洁滤层的水头损失l卡曼卡曼康悉尼计算公式（康

14、悉尼计算公式（CarmanKozony)l式中：式中：h0表示水头损失（表示水头损失（cm）；）；l 水的运动粘度水的运动粘度(cm3/s)；l g重力加速度重力加速度(cm/s2)；l m0滤料孔隙度；滤料孔隙度；l d0与滤料体积相同的球体直径与滤料体积相同的球体直径(cm)；l l0滤层厚度滤层厚度(cm)；l v滤速滤速(cm/s)l 滤料颗粒球度系数。滤料颗粒球度系数。l 实际滤层是非均匀滤料。计算非均匀滤层水头损失，可分成若干层，实际滤层是非均匀滤料。计算非均匀滤层水头损失，可分成若干层，则各层水头损失之和为整个滤层总水头损失。则各层水头损失之和为整个滤层总水头损失。0203020

15、0)1()1(180ldmmgh根据均质滤料层l 设粒径为设粒径为di的滤料重量占全部滤料重量之比为的滤料重量占全部滤料重量之比为pi，l则清洁滤层总水头损失为：则清洁滤层总水头损失为：l 分层越多，计算精度越高。分层越多，计算精度越高。l（分析：悬浮物杂质增多，（分析：悬浮物杂质增多，m0，由由H0公式知，当公式知，当d0、l0、T已定时，如已定时，如m0 、H0不变不变v，反之反之v不变不变H0）l这样就产生了这样就产生了等速过滤与变速过滤等速过滤与变速过滤两种过滤方式。两种过滤方式。l（二）等速过滤中水头损失的变化（二）等速过滤中水头损失的变化l当滤池过滤速度保持不变，亦既滤池流量保持不

16、变时，称当滤池过滤速度保持不变，亦既滤池流量保持不变时，称“等速过滤等速过滤”。niiidpvlmmghH120302000)/()1()1(180l 冲洗后刚开始过滤冲洗后刚开始过滤 时，时，滤层水头损失滤层水头损失H0，当过滤当过滤时间为时间为t时，滤层时，滤层 水水头损失增加头损失增加Ht,于是过于是过 滤时滤池总水头损失为：滤时滤池总水头损失为：l式中：式中：H0清洁滤层水清洁滤层水 头损失头损失cm;l h配水系统、承托配水系统、承托 层及管（渠）水头损失之和层及管（渠）水头损失之和cm;l Ht 在在时间为时间为t时的水头损失增值时的水头损失增值cm;l 式中的式中的H0和和h在整

17、个过滤过程中不变。在整个过滤过程中不变。Ht随随t增加而增大。增加而增大。Ht与与t的关系，实际上反应了滤层截留杂质量与过滤时间的关系，亦既滤层孔隙的关系，实际上反应了滤层截留杂质量与过滤时间的关系，亦既滤层孔隙率的变化与时间关系。率的变化与时间关系。由于过滤情况很复杂，目前虽然不少计算公式，但由于过滤情况很复杂，目前虽然不少计算公式，但与生产实际都存在着差距。与生产实际都存在着差距。l通过实验通过实验Ht与与t一般呈直线关系。（见下图）一般呈直线关系。（见下图）ttHhHH0l 图中图中Hmax为水头损失增为水头损失增 值为最大时的过滤水头损失。值为最大时的过滤水头损失。设计时应根据技术经济

18、条件设计时应根据技术经济条件 决定，一般为决定，一般为1.52.0m。l 图中图中T为过滤周期。如为过滤周期。如 l果不出现滤后水质恶化等情果不出现滤后水质恶化等情 l 况，过滤周期不仅决定于最况，过滤周期不仅决定于最 l大允许水头损失、还与滤速大允许水头损失、还与滤速 l 有关，设滤速有关，设滤速v v，其清洁，其清洁 l 砂层水头损失为砂层水头损失为H0 一方面一方面 l H0 H0，同时单位时间内，同时单位时间内 l被滤层截留的杂质量较多，被滤层截留的杂质量较多，l 水头损失增加也较快，水头损失增加也较快，tg tg，因而，过滤周期，因而，过滤周期T H1 条件下的直径和长度关系：条件下

19、的直径和长度关系：l l 在快滤池大阻力配水系统中，干管和支管的管径及长度均符在快滤池大阻力配水系统中，干管和支管的管径及长度均符合上式条件，因而，末端压头通常大于起端压头。（如前图）合上式条件，因而，末端压头通常大于起端压头。（如前图）2212312aLQgvHH25264cDa611Rnc4DRgvDLnHH2)5.411(233.121205.41133.12DLn33.1006.0LD l 在大阻力配水系统在大阻力配水系统 中，支管中压头相差最中，支管中压头相差最 大的是大的是a孔和孔和c孔两点。孔两点。l 根据绘出干管和根据绘出干管和bc 支管的水头线，可求得支管的水头线，可求得 a

20、孔和孔和c内的压头，见图：内的压头，见图：lH0干管起端干管起端0点压头；点压头；lHa支管支管a压头；压头；lHb支管支管b压头；压头；lHC支管支管c压头；压头；lha起端支管进口局部起端支管进口局部 水头损失；水头损失；lhb末端支管进口局部末端支管进口局部 水头损失；水头损失；lh01干管干管01沿程水头损失；沿程水头损失；lhbc支管支管bc沿程水头损失；沿程水头损失；lv0干管进口流速；干管进口流速；lva起端支管进口流速；起端支管进口流速；lvb末端支管进口流速；末端支管进口流速；l 上图为配水系统能量转换示意图。上图为配水系统能量转换示意图。l 假定干管和支管沿程水头损失忽略不

21、计，即令：假定干管和支管沿程水头损失忽略不计，即令：h h0-10-1近似等于近似等于0 0，lh hb-cb-c近似等于近似等于0 0，同时各支管进口局部水头损失基本相等，即，同时各支管进口局部水头损失基本相等，即h ha a近似近似l等于等于h hb b，并取，并取=1=1，于是按图可得，于是按图可得a a孔和孔和c c孔处压头关系：孔处压头关系：l l2.2.大阻力配水系统原理大阻力配水系统原理l 在配水系统中，在配水系统中，如果孔内压头相差最大的如果孔内压头相差最大的a a和和c c出流量相等，则可认为整出流量相等，则可认为整个滤池布水是均匀的个滤池布水是均匀的。由于排水槽上缘是水平的

22、，可认为冲洗时水流自各。由于排水槽上缘是水平的，可认为冲洗时水流自各孔孔口流出后口流出后的终点水头在同一水平面上。这一水平面相当于排水槽水位。的终点水头在同一水平面上。这一水平面相当于排水槽水位。孔口孔口内压头与孔口流出后的终点水头之差，即为水流经孔口、承托层和滤料层总内压头与孔口流出后的终点水头之差，即为水流经孔口、承托层和滤料层总水头损失水头损失，分别以，分别以H HA A/和和H HC C/表示，上式中表示，上式中HaHa和和H Hc c均减去同一终点水头，可得：均减去同一终点水头，可得：l )(21220aacvvgHH)(21220!aACvvgHHl设上式各项水头损失均与流量平方成

23、正比，则：设上式各项水头损失均与流量平方成正比，则：l将上式代入：将上式代入：l l 由上式可知两孔口流量不可能相等。但使由上式可知两孔口流量不可能相等。但使QaQa尽量与尽量与QcQc接近还是可能的。接近还是可能的。其措施之一就是减小孔口总面积以增大其措施之一就是减小孔口总面积以增大S S1 1，增大增大S S1 1就削弱了承托层、滤料层就削弱了承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力不均匀的影响。这就是大阻力配水系统的基本原理。阻力系数及配水系统压力不均匀的影响。这就是大阻力配水系统的基本原理。l3.3.穿孔管大阻力配水系统设计穿孔管大阻力配水系统设计l a a和和c c孔出流量在孔出流量在

24、不考虑承托层和滤料不考虑承托层和滤料 层的阻力影响时，按层的阻力影响时，按 孔口出流公式计算：孔口出流公式计算：l l 将由上三式可得：由上三式可得：l上式为大阻力配水系统构造尺寸依据。上式为大阻力配水系统构造尺寸依据。l穿孔大阻力配水系统设计步骤穿孔大阻力配水系统设计步骤l （）选孔眼配水流速（）选孔眼配水流速 v v0 0=56 m/s=56 m/s；l 开孔比：孔眼总面积与滤池总面积之比，也可换算流速之比。开孔比：孔眼总面积与滤池总面积之比，也可换算流速之比。l f=Q/v f=Q/v0 0 ,=Q/q =Q/q%1001000%1000vqf根据反冲洗要求（滤层都悬浮），选冲洗强度根据

25、反冲洗要求（滤层都悬浮），选冲洗强度 12 1215 L/s,15 L/s,l代入：代入：=0.2=0.20.25%0.25%l关键参数是孔眼流速关键参数是孔眼流速v v0 0,因为因为q q是已确定的，是已确定的，是推出的。是推出的。l（）选定（）选定v v干干、v v支支，v v干干=1.0=1.01.5m/s1.5m/s，v v支支=1.5=1.52.0m/s2.0m/s。l 代入上式验算看能否满足配水均匀性的要求。代入上式验算看能否满足配水均匀性的要求。l（）布置支管，支管轴距（）布置支管，支管轴距 0.2 0.20.3 0.3（支管长与支管直（支管长与支管直径比不大于径比不大于60)

26、.60).l（）孔眼计算（）孔眼计算:l f=Q/v f=Q/v0 0,孔眼直径孔眼直径 d=9 d=912 mm,12 mm,孔眼间距孔眼间距 l=l=L/n L/n 小于小于200200300 mm300 mm.4.小阻力配水系统l大阻力配水系统的优点是配水均匀性好，但结构较复杂；大阻力配水系统的优点是配水均匀性好，但结构较复杂；孔口水头损失大，冲洗时动能消耗大，管道易结垢，增孔口水头损失大，冲洗时动能消耗大，管道易结垢，增加检修困难，此外，对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀加检修困难，此外，对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池，大阻力配水系统不能采用。小阻力配水系统可以滤池，大阻力配水系统不能

27、采用。小阻力配水系统可以克服上述缺点。克服上述缺点。（如公式）（如公式）可以减小干管和支管流速，可以减小干管和支管流速，同样可以使布水趋于均匀。可以减小孔口阻力系数，来同样可以使布水趋于均匀。可以减小孔口阻力系数，来提高布水均匀性。（小阻力的来历）提高布水均匀性。（小阻力的来历）l常用的是钢筋混凝土穿孔板即在钢筋混凝土板上开圆孔常用的是钢筋混凝土穿孔板即在钢筋混凝土板上开圆孔或条形缝隙或条形缝隙,板上铺设两层尼龙网，也有用滤头或滤砖板上铺设两层尼龙网，也有用滤头或滤砖的。的。l 孔口阻力与孔口面积或开孔比成反比，故开孔比愈大，阻力愈小。l（1）大阻力配水系统：穿孔管上总的开孔率（孔口面积与滤池

28、面积之比）很低，为0.200.25。l（2）小阻力配水系统：开孔率一般在1.01.5，反冲洗水头只需1m左右。l（3）中阻力配水系统，开孔率在0.60.8，配水系统多用双层滤砖。l凡开孔比较大者，为保证配水均匀，应注意：l（1）流道中流速要低，减小水损；l（2）各孔口阻力应力求相等，加工精度要求高。l 基于上述原理，小阻力配水和大阻力配水系统不采用穿孔管系而是用穿孔滤板、滤砖和滤头。钢筋混凝土穿孔滤板钢筋混凝土穿孔滤板l5 5、冲洗废水的排除、冲洗废水的排除l（一）冲洗排水槽（一）冲洗排水槽l1.1.槽与槽中心间距一般在槽与槽中心间距一般在1.52 m1.52 m之间之间.l 排水槽断面积排水

29、槽断面积:l 按自由跌水设计按自由跌水设计,起端端面积起端端面积:l 4x 4x2 2按按3.5x3.5x2 2计算计算,(,(目的是保证跌水目的是保证跌水)l 即求出排水槽尺寸即求出排水槽尺寸24x3273.1gBQ32273.15.3gBQx4.045.0Qx l(二二)排水渠排水渠lQ-Q-滤池中冲洗水量滤池中冲洗水量;lB-B-渠宽渠宽,为施工为施工.检修方便检修方便0.7M.0.7M.l0.20.2是保证排水槽排水通畅使废水渠起端水面低于排水槽底的高度是保证排水槽排水通畅使废水渠起端水面低于排水槽底的高度.2.073.1322gBQHcl五、冲洗水的供给五、冲洗水的供给l滤池冲洗的供

30、给方式有两种：滤池冲洗的供给方式有两种：l（一）冲洗水塔或高位水箱（一）冲洗水塔或高位水箱l特点：造价高、操作简单、允许长时间向水塔或水箱输水，专用水泵小，电特点：造价高、操作简单、允许长时间向水塔或水箱输水，专用水泵小，电耗均匀。如条件许可尽量采用。耗均匀。如条件许可尽量采用。l（二）水泵冲洗（二）水泵冲洗l特点：投资省、操作麻烦、在冲洗时间内电耗大，陡然聚增。特点：投资省、操作麻烦、在冲洗时间内电耗大，陡然聚增。17.5 普通快滤池、设计滤速及滤池总面积计算、设计滤速及滤池总面积计算 设计快滤池时，首先应当确定合适的过滤速度，再根据设计水量，计算出所需的滤池总面积。设计滤速直接涉及过滤水质

31、、处理成本及运行管理等一系列问题应根据具体情况综合考虑。饮用水过滤池的滤速应符合有关设计规范要求，我国规定单层砂滤池的正常滤速为812m/h；在其他滤池冲洗，检修时，设计总水量通过工作滤池时的强制滤速为1014m/h。过滤废水时的滤速主要取决于悬浮物的浓度和处理要求。滤速确定后，滤池总面积F由下式确定：F=Q/v (m2)、个数和单池面积、个数和单池面积 一般单池面积不大于一般单池面积不大于100m100m2 2。滤池的个数在设计时应根据技术经济比较确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，可参考表定，但不得小于两个，可参考表17-817-8选用。选用。单个滤池面积（单个滤池

32、面积（m m2 2）可根据滤池总面积）可根据滤池总面积F F（m m2 2）与滤池个数与滤池个数N N进行计算，如下式所示：进行计算，如下式所示：NFf 表表17-8 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 3、滤池深度滤池深度 滤池深度包括，滤池深度包括，保护高：保护高：0.25-0.3m0.25-0.3m；滤层表面以上水深：滤层表面以上水深：1.5-2.0m1.5-2.0m；滤层厚度：见表滤层厚度：见表17-317-3；承托层厚度：见表承托层厚度：见表17-417-4和表和表17-517-5。因此，滤池的总

33、深度一般为因此，滤池的总深度一般为3.0-3.5m3.0-3.5m。单层石英砂滤池深度一般。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。稍小；双层和三层滤料滤池深度稍大。4 4、管廊布置、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：求如下：（1 1）力求紧凑，简捷；）力求紧凑，简捷；（2 2）留有设备与管配件安装、维修时必须的空间；）留有设备与管配件安装、维修时必须的空间；（3 3）具有良好的防水、排水、通风、照明设备；）具有良好的防水、排水、通风、照明设备；（4 4）便于与滤池操作室联系；）便于与滤池操作室联

34、系；（5 5）管廊中的管道一般用金属材料，也可用钢筋混凝土）管廊中的管道一般用金属材料，也可用钢筋混凝土渠道；渠道；（6 6）管廊门及通道应允许最大配件通过，并考虑检修方）管廊门及通道应允许最大配件通过，并考虑检修方便。便。几种管廊布置方法见图几种管廊布置方法见图17-2617-26，滤池数小于，滤池数小于5 5个时，滤池宜采用单行排个时，滤池宜采用单行排列，管廊位于滤池的一侧。当滤池数超过列，管廊位于滤池的一侧。当滤池数超过5 5个时，滤池宜采用双行排个时，滤池宜采用双行排列，管廊位于两排滤池的中间。后者布置紧凑，但管廊通风、采光列，管廊位于两排滤池的中间。后者布置紧凑，但管廊通风、采光不如

35、前者，检修也不太方便。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)图 5-1 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；1 0-配 水 干 管；1 1-冲 洗 水

36、 总 管；1 2-清 水 总 管；1 3-冲 洗 排 水 槽；1 4-废 水 渠1621 11 24539871 31 01 4 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 1）进水、清水、冲洗水和排水渠，全部布置于管廊内，如图）进水、清水、冲洗水和排水渠，全部布置于管廊内，如图17-2417-24（a a）所示。特点：渠道结构简单，施工方便，管渠集中紧凑，但管）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。廊中管件较多，通行和检修不太方便。（2 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，）冲洗水和清水渠布置于管廊

37、中，进水和排水渠布置于滤池另一侧，如图如图17-2417-24（b b）所示。特点：可节省金属管件及阀门，管廊内管件）所示。特点：可节省金属管件及阀门，管廊内管件简单，施工和检修方便。但造价稍高。简单，施工和检修方便。但造价稍高。（3 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）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17-2417-24（c c）所示，特点：通常用于小型水厂或滤池单行布置。）所示，特点：通常用于小型水厂或滤池单行布置。（4 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）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

38、吸和排水虹吸代替，冲洗水管和清水管仍用阀门，如图虹吸和排水虹吸代替，冲洗水管和清水管仍用阀门，如图17-2417-24（d d）所示。特点：虹吸管通水或断水以真空系统控制。所示。特点：虹吸管通水或断水以真空系统控制。5、快滤池管渠流速可根据表、快滤池管渠流速可根据表17-10确定。确定。表表17-10 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 6设计注意事项设计注意事项 （1 1）滤池清水管应设短管或留有堵板）滤池清水管应设短管

39、或留有堵板,管径一般采用管径一般采用75-200mm75-200mm，以便，以便滤池翻修后排放初滤水。滤池翻修后排放初滤水。（2 2）滤池底部宜设有排空管，其入口处设栅罩，池底坡度约为）滤池底部宜设有排空管，其入口处设栅罩，池底坡度约为0.0050.005，坡向排空管。坡向排空管。（3 3）配水系统干管末端一般装有排有排气管。）配水系统干管末端一般装有排有排气管。（4 4）每个滤池宜设置水头损失计及取样管。）每个滤池宜设置水头损失计及取样管。（5 5）各种密封渠道上应设有人孔，以便检修。）各种密封渠道上应设有人孔，以便检修。（6 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）滤池

40、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成“短路短路”而影响水质。而影响水质。17.6 无阀滤池 一般快滤池都有复杂的管道系统，并设有各种控制阀门，操作步骤相当复杂，同时也增加了建造费用。无阀滤池是利用水力学原理，通过进出水的压差自动控制虹吸产生和破坏，实现自动运行的滤池。无阀滤池的运行全部自动进行，操作方便，工作稳定可靠；在运转中滤层不会出现负水头；结构简单，材料节省，造价比普通快滤池低3050。但滤料进出困难；因冲洗水箱位于滤池上部，使滤池总高度较大；滤池冲洗时，原水也由虹吸管排出，浪费了一部分澄清的原水，且反洗污水量大。17.6.1 重力式无阀滤池的构造重力式无阀滤池的构造

41、重力式无阀滤池的结构如图所示。重力式无阀滤池的结构如图所示。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 17.6.2重力式无阀滤池的设计要点重力式无阀滤池的设计要点 1 1 进水系统进水系统 （1 1）进水分配槽）进水分配槽 （2 2）进水

42、管）进水管U U形存水弯形存水弯 2 2 滤池面积与高度滤池面积与高度 3 3 冲洗水箱冲洗水箱 4 4 虹吸管的计算虹吸管的计算 5.5.优缺点优缺点 无阀滤池一般用于中、小型水厂。单池面积一般不大于无阀滤池一般用于中、小型水厂。单池面积一般不大于16 m16 m2 2。优点：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，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水头现象。过滤过程中不会出现负水头现象。缺点：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

43、抬高了滤前处理构筑物如沉定池或澄清池的标高，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。从而给水厂处理构筑物的总体高程布置带来困难。17.7 虹吸滤池 虹吸滤池的滤料组成和滤速选定，与普通快滤池相同，采用小阻力配水系统。所不同的是利用虹吸原理进水和排走反洗水，其构造和工作原理如图所示。虹吸滤池的冲洗水头一般为1.11.3m（即集水槽水位与排水槽顶的高差）。因一组滤池的集水槽相互连通一个滤池的反冲洗水量由其他滤池的滤过水供给。为了使其他滤池的总出水量能满足冲洗水量的要求，所以滤池的总数必须大于反冲洗强度和滤速的比值。虹吸滤池不需要大型进水

44、阀或控制滤速装置，也不需冲洗水塔或水泵。比同规模的快滤池造价投资省2030，但滤池深度较大(56m）。适用户中、小型水处理厂。17.7.1 构造构造见图。见图。12171545316109786111213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 17.7.2 17.7.2 设计要点设计要点1 1、滤池分格数、滤池分格数2 2、滤池的总深度、滤池的总深度3

45、3、优缺点、优缺点优点：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；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，不需要滤速控制设施；滤出水水位永远高于滤层，不会发的滤速，不需要滤速控制设施；滤出水水位永远高于滤层，不会发生负水头现象。生负水头现象。缺点：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池深较大；

46、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。影响，故冲洗效果不象普通快滤池那样稳定。17.8 移动冲洗罩滤池 滤池被分隔成细长的格间，过滤时水由上向下流过格间。滤过水流出水位大体保持一定，随着过滤阻力增大，池内水位逐渐上升。当水位达到预定值时将装有冲洗水泵和排水泵的移动罩移至该过滤格间。这时，水泵把冲洗水由出水渠送至滤层下部，而冲洗排水通过覆盖于格间上部的细长形排水罩收集后，经中央排水泵排出池外。一、构造一、构造 构造见图。构造见图。Z2Z1107689543151413111221图 9-27 移动罩滤池（11）（14）（10）（9）（4）（15）（

47、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；11-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 17.8.2 17.8.2 设计要点设计要点1.1.滤池分格面积与分格数滤池分格面积与分格数2.2.过滤水头与冲洗水头过滤水头与冲洗水头3.3.出水虹吸管与排水虹吸管出水虹吸管与排水虹吸管4.4.优缺点优缺点 优点：优点：池

48、体结构简单；无需冲洗水箱（塔）；无大型阀门，管件小；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。价有所下降。缺点：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。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。移动冲洗罩滤池适用于大、中型水厂。17.9 V型滤池型滤池17.9.1 构造构造结构如图所示。结构如图所示。滤 板平面图反冲水管ABBA13121618反冲洗真空管54321进水总渠A-A剖

49、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、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 17.9.2 17.9.2 设计要点设计要点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6.6.优缺点优缺点 优点优点 ：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

50、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。采用气较高。采用气-水联合反冲洗，冲洗耗水量小，冲洗效果好。容易水联合反冲洗，冲洗耗水量小，冲洗效果好。容易实现自动过滤与冲洗。实现自动过滤与冲洗。缺点：缺点：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。17.10 压力滤池 压力滤池是一个承压的钢罐，内部构造与普通快滤池相似，在压力下工作，允许水头损失。可达67m。进水用泵直接抽入，滤后水压力较高，常可直接送到用水装置或水塔中。压力滤池过滤能力强，容积小，

51、只适用于废水量小的场合。压力滤池分竖式和卧式两种，竖式滤池有现成的产品（见图），直径一般不超过3m。池内常设无烟煤和石英砂双层滤料，粒径一般采用0.61.0mm，厚度一般用1.11.2m，滤速为810m/s或更大。配水系统通常用小阻力的缝隙式滤头、支管开袋或孔等。反冲洗污水通过顶部的漏斗或设有挡板的进水管收集并排除。为提高反洗效果，常考虑用压缩空气辅助冲洗。压力滤池外部安装有压力表、取样管，及时监控水头损失和水质变化。滤池顶部还设有排气阀，以排除池内和水中析出的空气。压力滤池如图所示。压力滤池如图所示。进水排气管压力线出水滤头入孔挡板煤层砂层图 9-29 压力滤池谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH