普通快滤池

三种滤池的介绍
一、滤池形式的发展
普通快滤池是最早被广泛采用的池型，其他形式的滤池都是随着水厂技术和管理方面的改进，为了满足不同需求、从减少阀门数量、提高滤层截污能力、降低反冲洗能耗等不同角度逐步发展起来的。

(1)普通快滤池
过滤时，滤池进水和清水支管的阀门开启，原水自上而下经过滤料层、承托层，经过配水系统的配水支管收集，最后经由配水干管、清水支管及干管后进入清水池。

当出水水质不满足要求或滤层水头损失达到最大值时，滤料需要进行反冲洗。

为使滤料层处于悬浮状态，反冲洗水经配水系统干管及支管自下而上穿过滤料层，均匀分布在滤池平面，冲洗废水流入排水槽、浑水渠排走。

（2）虹吸滤池
我国水厂中，北京印染厂给水工程在20世纪60年代引进了虹吸滤池，设计规模700 m3/h，是最先采用虹吸滤池的。

它与普快滤池的主要区别在于滤池的进水和反冲洗排水阀门由进水和排水虹吸管来替代，不需要大型阀门、不设管廊;滤池本身提供所需反冲洗水头和水量，不需设高位水箱或水泵。

此外虹吸滤池在过滤时滤后水位一直高于滤层，不会发生负水头现象。

(3)移动罩滤池
每座移动罩滤池可包括几个或几十个滤格，布置成单排或多排式。

它的反冲洗机构由冲洗罩、行车、导轨和电气控制系统组成。

行车沿导轨将冲洗罩按程序带到冲洗的滤格上部，下落形成密封圈，使冲洗的滤格就和整个滤池的上部进水区完全隔离，其他滤格的滤出水就会从冲洗罩所隔离的滤格底部，自下而上通过滤层，经过罩顶排出滤池外。

(4)无阀滤池
原水经进水分配槽、进水管、和配水挡板的消能和分散作用后均匀分布在滤料层上部。

水流通过滤层、滤头进入集水空间，后经连通渠上升至冲洗水箱，最后通过溢流堰进入清水池。

无阀滤池的特点是虹吸的产生和破坏是利用滤池进出水压差自动控制。

(5)V型滤池
由法国Degremont公司设计的V型滤池在20世纪70年代广泛应用于欧洲大陆。

V型滤池滤料为均匀粗粒石英砂，保持恒水位、等速过滤，采用带有表面扫洗的气水联合冲洗方式。

(6)翻板滤池
瑞士CTE公司开发成功的序批气水反冲洗滤池，又称翻板滤池，滤池的工作原理类似其他
气水反冲洗滤池，但是其反冲洗排水舌阀(板)是在0°-90°之间来回翻转，配气配水系统采用双层气垫层具有一定特色，值得借鉴
二、普通快滤池
普通快滤池（rapid filter）指的是为传统的快滤池布置形式，滤料一般为单层细砂级配滤料或煤、砂双层滤料，冲洗采用单水冲洗，冲洗水由水塔（箱）或水泵供给。

(一)普通快滤池的主要构造
普通快速滤池站的设施，主要由以下几个部分组成：
(1)、滤池本体，它主要包括进水管渠、排水槽、过滤介质(滤料层)，过滤介质承托层(垫料层)和配(排)水系统。

(2)、管廊，它主要设置有五种管(渠)，即浑水进水管、清水出水管、冲洗进水管、冲洗排水管及初滤排水管，以及阀门、一次监测表设施等。

(3)、冲洗设施，它包括冲洗水泵、水塔及辅助冲洗设施等。

(4)、控制室，它是值班人员进行操作管理和巡视的工作现场，室内设有控制台、取样器及二次监测指示仪表等。

(二)普通快速滤池的设计要点和主要参数
(1)、滤池数量的布置不得少于2个，滤池个数少于5个时宜采用单行排列，反之可用双行
排列，单个滤池面积大于50平方米时，管廊中可设置中央集水渠。

(2)、单个滤池的面积一般不大于100平方米，长宽比大多数在1.25：1~1.5：1之间，小于30平方米时可用1：1，当采用旋转式表面冲洗时可采用1：1、2：1、3：1。

(3)、滤池的设计工作周期一般在12~24个小时，冲洗前的水头损失一般为2.0~2.5m。

(4)、对于单层石英砂滤料滤池，饮用水的设计滤速一般采用8~10米/小时，当要求滤后水浊度为1度时，单层砂滤层设计滤速在4~6米/小时，煤砂双层滤层的设计滤速在6~8米/小时。

(5)、滤层上面水深，一般为1.5~2.0米，滤池的超高一般采用0.3米。

(6)、单层滤料过滤的冲洗强度一般采用12~15L/s·m2，双层滤料过滤冲洗强度在12~16L/s·m2。

(7)、单层滤料过滤的冲洗时间在7~5分钟，双层滤料过滤冲洗时间在8~6分钟。

(三)普通快速滤池在建造设计中注意的问题
(1)、配水系统干管末端应装有排气管；
(2)、滤池底部应设有排空管；
(3)、滤池闸阀的起闭一般采用水力或电力，但当池数少时且阀门直径等于小于300mm时，也可采用手动；
(4)、每个池应装上水头损失计和取样设备；
(5)、池内与滤料接触的壁面应拉毛，以避免短流造成出水水质不好；
(6)、池底坡度约为0.005，坡向排空；
(7)、各种密封渠道上应设入孔，以便检修；
(四)普通快速滤池的优缺点
单层滤料
优点：
(1)运行管理可靠，有成熟的运行经验；
(2)池深较浅；
缺点：
(1)阀门比较多；
(2)一般大阻力冲洗，需要设有冲洗设备；
双层滤料
优点：
(1)滤速比单层的高；
(2)含污能力较大(约为单层滤料的1.5~2.0倍)，工作周期较长；
(3)无烟煤做滤料易取得，成本低；
缺点：
(1)滤料粒径选择较严格；
(2)冲洗时要求高，常因煤粒不符合规格发生跑煤现象；
(3)煤砂之间易积泥；
三、虹吸滤池
虹吸滤池是快滤池的一种形式，以虹吸管代替进水阀门和排水阀门，利用虹吸原理进水和排走洗砂水。

滤池一般由6-8个单元滤池组成一个整体，各格出水互相连通，每个滤格均在等滤速变水位条件下运行。

利用小阻力配水系统和池子本身的水位来进行反冲洗，不需另设冲洗水箱或水泵，加之较易利用水力，自动控制池子的运行，所以已较多地得到应用。

（一）虹吸滤池的工作原理
虹吸滤池是一种重力式快滤池，在过滤原理上与一般滤池相同。

在过滤过程中，滤料起了2种作用:一种是机械筛分作用(称表面过滤或薄膜过滤)，另一种是接触凝聚作用(称渗透过滤)。

机械筛分主要发生在滤料层的表面。

当含有悬浮物的水自上部进人滤料层时，由于上层滤料形成的缝隙或孔眼很小，因而易于将悬浮物截留下来，而截留下来的或吸附着的悬浮物之间又会发生重叠和架桥作用，以至在表面形成了一层附加的滤膜，起到了机械筛分的作用。

当水继续往下流进人滤层内部时，水中的悬浮物微粒在流经滤料层内弯弯曲曲的孔道时，会有更多机会与滤料碰撞而有效地接触，此时水中那些双电层已被压缩成胶体的微粒便凝聚在滤料表面，这就是接触凝聚作用。

总之，滤料的作用就是在过滤时让水通过有适当孔隙的滤料层，有效地去除水中的悬浮物。

由于虹吸滤池所选滤料一般为石英砂，因此其除悬浮物的过程就是石英砂滤料的表面过滤和渗透过滤的综合过程，即滤料的机械阻留和表面吸附的综合作用结果。

对表面过滤来说，过滤材料层最上层的颗料表面起主要作用，而对渗透过滤来说，滤料间的孔隙起主要作用。

虹吸滤池的工作过程又不同于一般滤池，它有自己的工作特点:采用真空系统控制进排水虹吸管，以代替进排水阀门;每台虹吸滤池都是由若干单元滤池组成，且采用小阻力配水系统，利用滤池本身的出水水头进行反冲洗，以代替高位反冲洗水箱或水泵;虹吸滤池的总进水量能自动均衡地分配到各单元滤池，当进水量不变时，各单元滤池均为恒速过滤。

由于滤过水的水位高于滤层，故滤料内不致发生负水头现象，而且虹吸滤池又具有操作管理方便、造价较低的优点【1】。

（二）虹吸滤池的工艺流程
上图的右半部表示过滤时的情况：经过澄清的水由进水槽1流入滤池上部的配水槽2。

经虹吸管3流入单元滤池的进水槽4，再经过进水堰5(调节单元滤池的进水量)和布水管6流入滤池。

水经过滤层7和配水系统8而流入清水槽9，再经出水管10流入出水井11，通过控制堰流出滤池。

滤池在过滤过程中滤层的含污量不断增加，水头损失不断增长，要保持出水堰12上的水位，即维持一定的滤速，则滤池内的水位应该不断地上升，才能克服滤层增长的水头损失。

当滤池内水位上升到预定的高度时，水头损失达到了最大允许值，(一般采用1.5～2.0米)滤层就需要进行冲洗。

上图的左半部表示滤池冲洗时的情况：首先破坏进水虹吸管3的真空，则配水槽2的水不再进入滤池，滤池继续过滤。

起初滤池内水位下降较快，但很快就无显著下降，此时就可以开始冲洗。

利用真空系统14抽出冲洗虹吸管15中的空气，使它形成虹吸，并把滤池内的存水通过冲洗虹吸管15抽到池中心的下部，再由冲洗排水管16排走。

此时滤池内水位降低，当清水槽的水位与池内水位形成一定的水位差时，冲洗工作就正式开始了。

冲洗水的流程与普通快滤池相似。

当滤料冲洗干净后，破坏冲洗虹吸管15的真空，冲洗立即停止，然后，再启动虹吸管3，滤池又可以进行过滤。

冲洗水头一般采用1.1～1.3米。

是由清水槽9的水位与冲洗排水槽顶的高差来控制的。

滤池平均冲洗强度一般采用10～15L/s·m2，冲洗历时5～6分钟。

一个单元滤池在冲洗时，其他滤池会自动调整增加滤速使总处理水量不变。

由于滤池的冲洗水是直接由清水槽9供给，因此一个单元滤池冲洗时，其它单元滤池的总出水量必须满足冲洗水量的要求。

（三）虹吸滤池运行利弊
优点：
不需要大型的闸阀及相应的电动或水力等控制设备，可以利用滤池本身的出水量、水头进
行冲洗，不需要设置洗水塔或水泵；可以在一定范围内，根据来水量的变化自动均衡地调节各单元滤池的滤速，不需要滤速控制装置；滤过水位永远高于滤层，可保持正水头过滤，不至于发生负水头现象；设备简单，管廊面积小，控制闸阀和管路可集中在滤池中央的真空罐周围，操作管理方便，易于自动化控制，减少生产管理人员，降低运转费用；在投资上与同样生产能力的普通快滤池相比能降低造价20～30%，且节约金属材料30～40%。

缺点：
（1）反冲洗水头低，反冲洗不彻底
（2）反冲洗虹吸形成慢，耗水量大
（3）初滤水影响整个滤池的出水水质
（4）虹吸滤池结构复杂、池深太大【2】
（四）虹吸滤池的应用
虹吸滤池适用于中小型给水处理（一般在4000吨/日～5000吨/日），有较突出的优点。

如水量小于4000吨/日，则采用重力式无阀滤池。

虹吸滤池进水浑浊度的要求与普通滤池一样，一般希望在10毫克/升以下，这种滤池可以采用砂滤料，也可以采用双层滤料。

虹吸滤池冲洗水头不高，所以滤料颗粒不可选的太粗，否则将引起冲洗水头不足，膨胀率很小，冲洗不净的后患。

四、重力式无阀滤池
（一）重力式无阀滤池的工作原理
所谓重力式滤池(gravity filter)，是指依靠水自身重力进行过滤的过滤装置，它通常是用钢筋水泥制成的构筑物，所以滤池的造价比压力式过滤器低，而且宜做成较大的过滤设备。

滤池的种类很多。

无阀滤池(non-valve filter)因没有阀门而得名，其特点是过滤和反冲洗自动地周而复始进行。

无烟煤滤料重力式无阀滤池如图3-14所示。

无阀滤池过滤时，经混凝澄清处理后的水，由进水分配槽1、进水管2及配水挡扳5的消能和分散作用，比较均匀地分布在滤层的上部。

水流通过滤层6、装在垫板8上的滤头7，进入集水空间9,滤后水从集水空间经连通管10上升到冲洗水箱11，当水箱水位上升达到出水管12喇叭口的上缘时，便开始向外送水至清水池，水流方向如图中箭头方向所示。

过滤刚开始时，虹吸上升管3与冲洗箱中的水位的高差Ho为过滤起始水头损失，一般在20cm左右。

随着过滤的进行，滤层截留杂质量的增加，水头损失也逐渐增加，但由于滤池的进水量不变，使虹吸上升管内的水位缓慢上升，因此保证了过滤水量不变。

无烟煤滤料当虹吸上升管内水位上升到虹吸辅助管13的管口时(这时的水头损失HT称期终允许水头损失，一般为1.5-2.0m)，水便从虹吸辅助管中不断流进水封井内，当水流经过抽气管14与虹吸辅助管连接处的水射器20时，就把抽气管14及虹吸管中空气抽走，使虹吸上升管和虹吸下降管15中水位很快上升，当两股水流汇合后，便产生了虹吸作用，冲洗水箱的水便沿着与过滤相反的方向，通过连通管10，从下而上地经过滤层，使滤层得到反冲洗，冲洗废水由虹吸管流入水封井溢流到排水井中排掉，就这样自动进行冲洗过程。

随着反冲洗过程的进行，冲洗水箱的水位逐渐下降，当水位降到虹吸破坏斗17以下时，虹吸破坏管18会将斗中的水吸光，使管口露出水面，空气便大量由破坏管进入虹吸管，虹吸被破坏，冲洗结束，过滤又重新开始。

（二）重力式无阀滤池的优缺点
优点：
（1）进出水系统没有阀门，造价与现有的V型滤池相比较存在巨大的投入及维护优势，现一座10万吨/日的V型滤池各种进水气动阀门及控制系统动辄投资上千万，而且对管理维修的人员素质及技术要求很高，对于一些经济落后县级水厂来说投资建设及维护难度大。

（2）能够自动识别冲洗需求，而其它常规普快、虹吸、V池等大都需要采用一些液差仪或
经验人为设置冲洗周期，这种办法很难保证设置与实际相符，而重力式无阀滤池就有这种自动识别的功能且无须投入。

缺点：
（1）单体制水量小，规模无法跟上。

（2）反冲洗时不间断进水，水量浪费增加制水成本。

（3）在滤前水质不好即高于5度时，滤层截污量大，冲洗水量受限，冲洗不完全，初滤水质差，很难满足现有的≤1N TU的水质标准。

（4）放空阀设置过小，检修排水时间过长。

（5）滤料填加困难【3】。

参考文献
【1】张相基，王忠凤；影响虹吸滤池运行效果的原因分析；《吉林电力》2000年第6期(总第151期)；
【2】王朝晖；虹吸滤池的弊端和改造；冶金矿山设计与建设2001年5月；
【3】吴瑞喜；重力式无阀滤池设计及运行中有关问题的探讨。