虹吸式無閥濾池的工作過程?

【專家解說】：虹吸濾池是快濾池的一種形式，它的特點是利用虹吸原理進水和排走洗砂水，因此節(jié)省了兩個閘門。此外，它利用小阻力配水系統(tǒng)和池子本身的水位來進行反沖洗，不需另設(shè)沖洗水箱或水泵，加之較易利用水力，自動控制池子的運行，所以已較多地得到應(yīng)用。 (1)虹吸濾池是由6~8個單元濾池組成一個整體。濾池的形狀主要是矩形，水量少時也可建成圓形。濾池的中心部分相當于普通快濾池的管廊，濾池的進水和沖詵水的排除由虹吸管完成。管廊上部設(shè)有真空控制系統(tǒng)14。 經(jīng)過澄清的水由進水槽1梳入濾池上部的配水槽2。經(jīng)虹吸管3流入單元濾池的進水槽4，再經(jīng)過進水堰5(調(diào)節(jié)單元濾池的進水量)和布水管6流入濾池。水經(jīng)過濾層7和配水系統(tǒng)8而流入清水槽9，再經(jīng)出水管10流入出水井11，通過控制堰流出濾池。 濾池在過濾過程中濾層的含污量不斷增加，水頭損失不斷增長，要保持出水堰12上的水位，即維持一定的濾速，則濾池內(nèi)的水位應(yīng)該不斷地上升，才能克服濾層增長的水頭損失。當濾池內(nèi)水位上升到預(yù)定的高度時，水頭損失達到了最大允許值，(一般采用1.5~2.0米)濾層就需要進行沖洗。 虹吸濾池在過濾時，由于濾后水位永遠高于濾層，保持正水頭過濾，所以不會發(fā)生負水頭現(xiàn)象。每個單元濾池內(nèi)的水位，由于通過濾層的水頭損失不同而不同。 濾池的配水系統(tǒng)必須采用小阻力配水系統(tǒng)。因此可以利用濾池本身的濾過水的水位(清水槽內(nèi)水位)即可沖洗。 濾池沖洗時的情況:首先破壞進水虹吸管3的真空，則配水槽2的水不再進入濾池，濾池繼續(xù)過濾。起初濾池內(nèi)水位下降較快，但很快就無顯著下降，此時就可以開始沖洗。利用真空系統(tǒng)14抽出沖洗虹吸管15中的空氣，使它形成虹吸，并把濾池內(nèi)的存水通過沖洗虹吸管15抽到池中心的下部，再由沖洗排水管16排走。此時濾池內(nèi)水位降低，當清水槽的水位與池內(nèi)水位形成一定的水位差時，沖洗工作就正式開始了。沖洗水的流程與普通快濾池相似。當濾料沖洗干凈后，破壞沖洗虹吸管15的真空，沖洗立即停止，然后，再啟動虹吸管3，濾池又可以進行過濾。 沖洗水頭一般采用1.1~1.3米。是由清水槽9的水位與沖洗排水槽頂?shù)母卟顏砜刂频?。濾池平均沖洗強度一般采用10~15升/秒·米2，沖洗歷時5~6分鐘。一個單元濾池在沖洗時，其他濾池會自動調(diào)整增加濾速使總處理水量不變。由于濾池的沖洗水是直接由清水槽9供給，因此一個單元濾池沖洗時，其它單元濾池的總出水量必須滿足沖洗水量的要求。 供給單元濾池沖洗強度的大小與采用的單元個數(shù)有關(guān)，它們的關(guān)系可表示如下: (3.38) 式中 q--沖洗強度(升/秒·米2); n--單元濾池個數(shù); Q--單元濾池的過濾水量(升/秒); F--單元濾池的面積(米2)。 上式也可以用濾速表示: (3.39) 式中 v--過濾速度(米/時)。 當沖洗強度為10~15升/秒·米2，濾速為8米/時。利用上式可以算出濾池至少需要5~7個單元。如采用的濾速再高一些，則需要的單元濾池數(shù)目可以少一些。 圓形或多邊形平面的虹吸濾池施工復(fù)雜。其單元池的平面為扇面形或梯形。沖洗時沿 池壁處因離排水槽較遠，所以沖洗不干凈，會有積泥?，F(xiàn)標準圖都采用矩形平面。處理水量為160米3/時~2400米3/時的虹吸濾池都有國家標準圖可以選用。 2. 虹吸濾池的設(shè)計 虹吸濾池在設(shè)計中有些問題考慮的原則與普通快濾池相同，不再重述，這里把設(shè)計中特殊的問題進行討論。 (1)濾池深度 虹吸濾池的深度因包括了沖洗水頭，故比普通快濾池要深，目前我國設(shè) 計的虹吸濾池深4.5~5米。其組成尺寸如下: 濾池的總深度=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8 (3.40) 式中 H1--濾池底部集水空間的高度，一般采用0.3米; H2--小阻力配水系統(tǒng)的高度; H3--濾料層的厚度，按設(shè)計需要決定; H4--沖洗時濾料層的膨脹高度，H4=H3´e%; H5--沖洗排水槽總高度，H5=沖洗排水槽凈高+槽底結(jié)構(gòu)厚度(約0.1米); H6--出水控制堰與沖洗排水槽槽頂?shù)母叨炔睿礇_洗水頭(1.0~1.3米); H7--最大過濾水頭采用1.5~2.0米; H8--濾池保護高度，采用0.1~0.3米。 (2) 配水系統(tǒng) 虹吸濾池的沖洗水頭，僅1.1~1.3米左右，它的配水系統(tǒng)只能采用小阻力配水系統(tǒng)。小阻力配水系統(tǒng)采用較多的有雙層孔板，孔板網(wǎng)、三角槽孔板、穿孔濾磚和縫隙式濾頭等。小面積濾池宜采用濾頭，大面積濾池宜采用雙層孔板。 縫隙式濾頭小阻力配水系統(tǒng)在虹吸濾池、無閥濾池、壓力濾池及離子交換器中普遍使用，通過生產(chǎn)實踐，證明它能保證運轉(zhuǎn)，并可省去礫石墊層，降低濾池深度;缺點是安裝較復(fù)雜、造價較高，每平方米約裝40~60個。每個濾頭的縫隙面積在100~350毫米2，總縫隙面積約占濾池面積的0.5~2%。 濾頭與濾板的連接方式有兩種:當濾板用鋼板或鑄鐵板時，濾頭可以不用底座而直接擰在鋼板上孔的絲扣中，當濾水板采用鋼筋混凝土板時，可采用底座上予埋短管而后接濾頭的方式。 (3) 真空虹吸系統(tǒng) 真空虹吸系統(tǒng)是虹吸濾池的重要組成部分，系由真空泵、真空罐、管路(包括控制閥門)和進水、沖洗虹吸管等組成。 真空系統(tǒng)中可以不用真空泵而用水射器來代替?？梢栽O(shè)制真空罐集中控制，也可不設(shè)真空罐，直接用水射器或真空泵抽氣來形成虹吸。 進水虹吸管與沖洗虹吸管的尺寸按所通過的流量選定，其斷面可為圓形或矩形。材料可采用鋼板焊制，也可采用鑄鐵管材。真空泵按預(yù)定時間內(nèi)完成虹吸管需要的真空抽氣量，并考慮適當?shù)挠嗔縼磉x定，形成沖洗虹吸的時間以2~5分鐘左右為宜。 在標準設(shè)計中虹吸系統(tǒng)也可采用水力自動控制(也可手動操作)代替真空系統(tǒng)，不必另設(shè)真空泵。 3. 虹吸濾池的優(yōu)缺點和適用條件 虹吸濾池在工藝構(gòu)造方面有許多優(yōu)點，同時也存在一定問題，它與普通快濾池相比有以下的優(yōu)缺點。 (1) 優(yōu)點 不需要大型的閘閥及相應(yīng)的電動或水力等控制設(shè)備，可以利用濾池本身的出水量、水頭進行沖洗，不需要設(shè)置洗水塔或水泵;可以在一定范圍內(nèi)，根據(jù)來水量的變化自動均衡地調(diào)節(jié)各單元濾池的濾速，不需要濾速控制裝置;濾過水位永遠高于濾層，可保持正水頭過濾，不至于發(fā)生負水頭現(xiàn)象;設(shè)備簡單，管廊面積小，控制閘閥和管路可集中在濾池中央的真空罐周圍，操作管理方便，易于自動化控制，減少生產(chǎn)管理人員，降低運轉(zhuǎn)費用;在投資上與同樣生產(chǎn)能力的普通快濾池相比能降低造價20~30%，且節(jié)約金屬材料30~40%。 (2) 缺點 與普通快濾池相比，池深較大(5~6米);采用小阻力配水系統(tǒng)單元濾池的面積不宜過大，因沖洗水頭受池深的限制，最大在1.3米左右，沒有富余的水頭調(diào)節(jié)，有時沖洗效果不理想。 (3) 適用條件 虹吸濾池適用于中小型給水處理(一般在4000噸/日~5000噸/日)，有較突出的優(yōu)點。如水量小于4000噸/日，則采用重力式無閥濾池。虹吸濾池進水渾濁度的要求與普通濾池一樣，一般希望在10毫克/升以下，這種濾池可以采用砂濾料，也可以采用雙層濾料。虹吸濾池沖洗水投不高，所以濾料顆粒不可選的太粗，否則將引起沖洗水頭不足，膨脹率很小，沖洗不凈的后患。