无阀滤池工作原理

无阀滤池工作原理

原水经进水分配槽后，由进水管进入虹吸管上升管，再经顶盖下面的挡板均匀分布在滤料层上，滤后水经连通渠上升到冲洗水箱，经溢流堰流入清水池。随着过滤时间的增加，滤料层水头损失逐渐增加，虹吸上升管水位相应升高，当水位上升到虹吸辅助管管口时，水从辅助管流下，管中形成的真空带动下降管中的水流一起流入，而使管中的真空急剧增加，形成反冲洗，当水箱水位下降到虹吸破坏斗时，冲洗结束，过滤重新开始。 工艺特点

无阀门，可实现自动过滤自动反冲洗，操作管理方便；但池体结构复杂，滤料处于封闭结构中，装、卸困难；池体较高。

特制无阀滤池

特制无阀滤池是我公司利用自来水行业的无阀滤池改造而成的高效过滤设备，它采用虹吸原理进水和排走洗砂水，并利用小阻力配水系统和池体本身的水箱来进行反冲洗，且可辅以气、水强制反冲洗。多层滤料级配科学合理，截污能力强，出水浊度低。

原水由进水管送入池内，经过滤层自上而下地过滤，清水即从连通管注入冲洗水箱内贮存，水箱充满后，通过出水管入清水池。滤层不断截留悬浮物，造成滤层阻力的逐渐增加，因而促使虹吸管内的水位不断的升高，当水位达到虹吸辅助管管口时，便发生虹吸作用。这时，冲洗水箱中的水自下而上地通过滤层，对滤料进行反冲洗。当冲洗水箱水面降至虹吸破坏管时，空气进入虹吸管，破坏虹吸作用。滤池反冲洗结束，进入下一个周期。

突出优点

★投资省、运行费用低； ★管理简单；易于自动化控制；

★无大型阀门及相应电动、水力控制设备； ★气、水反冲洗效果好，滤料使用寿命长； ★可人工设定反冲洗强度； ★滤料层滤速快，过滤周期长； ★用于污水处理时应调整滤料级配。

1.高位进水槽；2.进水管；3.虹吸上升管；4.顶盖；5.布水档板；6.滤料；7.承托层；8.格栅；9.集水区 ；10.连通管（渠）；11.冲洗水箱；12.出水管；13.虹吸辅助管；14.抽气管；15.虹吸下降管；16.排水井；17.虹吸破坏斗；18.虹吸破坏管；19.反冲洗强度调节器

无阀滤池结构示意图

虹吸滤池工作原理

待滤水通过进水槽进入环形配水槽，经进水虹吸管流入单格滤池进水水封槽，从进水堰流进布水管进入滤池。随着过滤水头损失逐渐增大，滤池水位上升至最高设计水位时，停止过滤，进行反冲洗。

反冲洗时，先破坏进水虹吸管的真空停止进水，利用真空罐抽出冲洗虹吸管的空气形成虹吸；当滤池水位低于集水槽水位时，反冲洗开始；滤料冲洗干净后，破坏冲洗虹吸管的真空，冲洗停止，再恢复进水虹吸管的真空，过滤重新开始。 工艺特点

无需大型阀门及相应的开闭控制设备，无需冲洗水箱或冲洗水泵，易于自动化操作；土建结构复杂，池深大，单池面积不能过大，反冲洗效果不易控制。

应用范围

适用于中型水厂。

虹吸滤池是快滤池的一种形式，它的特点是利用虹吸原理进水和排走洗砂水，因此节省了两个闸门。此外，它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。 (1)虹吸滤池是由6～8个单元滤池组成一个整体。滤池的形状主要是矩形，水量少时也可建成圆形。滤池的中心部分相当于普通快滤池的管廊，滤池的进水和冲诜水的排除由虹吸管完成。管廊上部设有真空控制系统14。

经过澄清的水由进水槽1梳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。

虹吸滤池在过滤时，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。每个单元滤池内的水位，由于通过滤层的水头损失不同而不同。

滤池的配水系统必须采用小阻力配水系统。因此可以利用滤池本身的滤过水的水位(清水槽内水位)即可冲洗。

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10～15升/秒·米2，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。

供给单元滤池冲洗强度的大小与采用的单元个数有关，它们的关系可表示如下： (3.38)

式中 q——冲洗强度(升/秒·米2)； n——单元滤池个数；

Q——单元滤池的过滤水量(升／秒)； F——单元滤池的面积(米2)。

上式也可以用滤速表示： (3.39)

式中 v——过滤速度(米／时)。

当冲洗强度为10～15升/秒·米2，滤速为8米/时。利用上式可以算出滤池至少需要5～7个单元。如采用的滤速再高一些，则需要的单元滤池数目可以少一些。

圆形或多边形平面的虹吸滤池施工复杂。其单元池的平面为扇面形或梯形。冲洗时沿 池壁处因离排水槽较远，所以冲洗不干净，会有积泥。现标准图都采用矩形平面。处理水量为160米3/时～2400米3/时的虹吸滤池都有国家标准图可以选用。

2. 虹吸滤池的设计

虹吸滤池在设计中有些问题考虑的原则与普通快滤池相同，不再重述，这里把设计中特殊的问题进行讨论。

(1)滤池深度 虹吸滤池的深度因包括了冲洗水头，故比普通快滤池要深，目前我国设 计的虹吸滤池深4.5～5米。其组成尺寸如下：

滤池的总深度＝H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8 (3.40)

式中 H1——滤池底部集水空间的高度，一般采用0.3米； H2——小阻力配水系统的高度；

H3——滤料层的厚度，按设计需要决定； H4——冲洗时滤料层的膨胀高度，H4＝H3′e％；

H5——冲洗排水槽总高度，H5＝冲洗排水槽净高+槽底结构厚度(约0.1米)； H6——出水控制堰与冲洗排水槽槽顶的高度差，即冲洗水头(1.0～1.3米)； H7——最大过滤水头采用1.5～2.0米； H8——滤池保护高度，采用0.1～0.3米。

(2) 配水系统 虹吸滤池的冲洗水头，仅1.1～1.3米左右，它的配水系统只能采用小阻力配水系统。小阻力配水系统采用较多的有双层孔板，孔板网、三角槽孔板、穿孔滤砖和缝隙式滤头等。小面积滤池宜采用滤头，大面积滤池宜采用双层孔板。

缝隙式滤头小阻力配水系统在虹吸滤池、无阀滤池、压力滤池及离子交换器中普遍使用，通过生产实践，证明它能保证运转，并可省去砾石垫层，降低滤池深度；缺点是安装较复杂、造价较高，每平方米约装40～60个。每个滤头的缝隙面积在100～350毫米2，总缝隙面积约占滤池面积的0.5～2％。

滤头与滤板的连接方式有两种：当滤板用钢板或铸铁板时，滤头可以不用底座而直接拧在钢板上孔的丝扣中，当滤水板采用钢筋混凝土板时，可采用底座上予埋短管而后接滤头的方式。

(3) 真空虹吸系统 真空虹吸系统是虹吸滤池的重要组成部分，系由真空泵、真空罐、管路(包括控制阀门)和进水、冲洗虹吸管等组成。 真空系统中可以不用真空泵而用水射器来代替。可以设制真空罐集中控制，也可不设真空罐，直接用水射器或真空泵抽气来形成虹吸。 进水虹吸管与冲洗虹吸管的尺寸按所通过的流量选定，其断面可为圆形或矩形。材料可采用钢板焊制，也可采用铸铁管材。真空泵按预定时间内完成虹吸管需要的真空抽气量，并考虑适当的余量来选定，形成冲洗虹吸的时间以2～5分钟左右为宜。 在标准设计中虹吸系统也可采用水力自动控制(也可手动操作)代替真空系统，不必另设真空泵。

3． 虹吸滤池的优缺点和适用条件

虹吸滤池在工艺构造方面有许多优点，同时也存在一定问题，它与普通快滤池相比有以下的优缺点。

(1) 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％。

(2) 缺点 与普通快滤池相比，池深较大(5～6米)；采用小阻力配水系统单元滤池的面积不宜过大，因冲洗水头受池深的限制，最大在1.3米左右，没有富余的水头调节，有时冲洗效果不理想。

(3) 适用条件 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。虹吸滤池冲洗水投不高，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。

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