重力式无阀滤池S775(四)

浅谈净水厂中重力式无阀滤池施工技术摘要：重力式无阀滤池是净水厂工艺流程中比较重要的环节，在施工前必须注意与前处理水池（絮凝沉淀池）后处理水池（清水池）进水口、出水口高程位置的衔接，结构施工前后次序，各种预埋件位置、管件焊接安装位置、虹吸管安装高度要准确。

一定搞清楚其工艺流程原理后，再进行安排施工，否则施工费时费力，容易造成返工的损失。

本文主要就重力式无阀滤池施工工艺流程及施工方法、施工顺序、施工关键工序及施工应注意的要点进行了探讨。

关键词：混凝土浇筑；进出水管口高程位置；预埋件位置；管件焊接位置；虹吸管安装高度；闭水试验净水厂工艺流程水源→取水泵房→配水井→穿孔旋流反应斜管沉淀池→重力式无阀滤池→清水池→供水泵房→输水管道→用户。

工艺原理重力式无阀滤池要求前处理池（絮凝沉淀池）必须有一定的出水水头。

来水由进水管送入滤池 , 经滤层自上而下地过滤 , 清水即从联通管注入水箱内储存。

水箱充满后 , 水流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, 因而促使虹吸上升管内的水位不断的升高。

当水位达到吸辅助管口时, 水自该管中落下, 通过抽气管 , 借以带走虹吸下降管中的空气 , 当真空度达到一定值时 , 便发生虹吸作用。

这时, 水箱中的水自下而上地通过滤层, 对滤料进行反冲洗。

当冲洗水箱水面下降到虹吸破坏管口时, 空气进入虹吸管, 破坏虹吸作用, 滤池反冲洗结束。

滤池进入下一周期工作。

工艺流程示意图施工顺序混凝土结构施工：配合比：配合比必须根据当地材料由试验确定，混凝土浇筑必须严格控制配合比，混凝土浇筑必须振捣密实，不得漏振，认真按规定养护。

施工缝：池体底板，壁板，顶板各部分应连续浇筑，不留施工缝，仅允许在下列两个位置留施工缝，按施工缝进行处理：a. 底板与壁板连接，在底板顶以上 300mm 处；b. 池壁与顶板连接，在顶板底以下 300mm 处。

洞口加固钢筋：滤池施工中，预留洞，预埋钢套管比较多，洞口必须加强处理，处理原则 : 当洞口小等于 300mm 时，板钢筋遇洞不截断，而是绕洞而过；当洞口大于 300mm 时，应设加强钢筋。

重力式无阀滤池的工艺流程-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII重力式无阀滤池的工艺流程（图）重力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，适用于工矿、城镇的小型给水工程。

无阀滤池的结构简图如下图所示：无阀滤池的结构简图其平面形状一般采用圆形，也可采用方形。

从澄清池来的水，经进水分配槽，进水管，及配水挡板的消能和分散作用后，比较均匀地分布在滤层上部，水流通过滤料层、承托层与配水系统进入底部空间，然后经连通渠上升到冲洗水箱。

随着过滤的进行，冲洗水箱中的水位逐渐上升(虹吸上升管中水位也相应上升)。

当水位达到出水管喇叭口的上缘时，便从喇叭口溢流到清水池。

这就是无阀的过滤池的过滤过程。

无阀滤池的冲洗用水，全靠自己上部的冲洗水箱暂时储存。

冲洗水箱的容积是按照一个滤池的一次冲洗水量设计。

无阀滤池常用小阻力配水系统。

当滤池刚投入运转时，滤层较清洁，虹吸上升管内外的水面差便反映了滤池清洁滤层过滤时的水头损失，如上图中所示的H段，这一数值一般在20厘米左右，也称它为初期水头损失。

随着过滤的进行，水头损失逐渐增加，但是由于澄清池来水不变，就使得虹吸上升管内的水位缓慢上升，也就使得滤层上的过滤水头加大，用以克服滤层中增加的阻力，使滤速不变，过滤水量也因此不变。

当虹吸上升管内的水位逐渐上升，在到达虹吸辅助管以前(即过滤阶段)，上升管中被水排挤的空气受到压缩，从虹吸下降管的下端穿过水封进入大气。

当虹吸上升管中的水位超过虹吸辅助管的上端管口时(此时的H称“终期允许水头损失”一般采用1.5～2.0m)，水便从虹吸辅助管中流下，当急速的水流经过抽气管与虹吸辅助管连接处的水射器时，就把抽气管中的空气带走，使它产生负压，同时把虹吸下降管上端的空气抽走，也使虹吸管造成负压，由于在虹吸辅助管上口入流处因产生旋涡，也夹带了一部分气体，更加速了虹吸管中真空度的增加。

重力式无阀过滤器的工作原理与安装概述：循环水旁流地下水除铁除锰、钢制重力式无阀过滤器系列产品广泛应用于地表水净化、有机污水经生化处理和二次沉淀池处理之后的后续过滤以及室生产废水除悬浮杂质、过滤、内游泳池水的过滤是一种理想的水处理设备。

无阀滤池是一种不需要阀门的快滤池，在运行的过程中，出水的水重力式无阀过滤器/当水位上升位保持恒定不变，进水的水位则随着滤层水头损失阀增加而不断在吸管内上升，到虹吸管管顶，并形成虹吸时，就开始自动滤层反冲洗，冲洗掉废水沿虹吸管排出池外。

无阀滤池的进水、出水、冲洗及排水均不用阀门，靠水力作用自动重力式无阀过滤器/运行，运行费用低，管理方便，安全自动化，设备一体化，进水箱、过滤器、反冲洗水箱等同时，该组装一体，结构紧凑，用户只需按要求做设备基础和接通进出水管即可投入运行。

与钢筋混凝土滤池相比自重过滤器系列产品均装有顶盖，卫生防护条件好，可以露天设置，小，采用沥青砂柔性基础。

不断更新根据多年来在各个工程成功运行经验和各用户反馈意见、结合多年生产经验，完善，研制出了改进型第三代重力式无阀过滤器。

江苏更新完善的该重力式无阀过滤器环保设备，具备了更宽广的处理能力和适用范围，Ⅱ型，过滤CBL-锐志环保公司生产的无阀过滤器/无阀滤池有二大系列：一类是滤池为方形至DLB-DLB-Ⅱ、Ⅲ型，过滤水量有20m3/h水量有20m3/h至175m3/h；另一类滤池为圆形过至175m3/h的均整体运输至现场，750m3/h80m3/h、200m3/h至。

其中过滤水量为20m3/h再经防腐后交运至现场拼装而成，750m3/h的，滤水量为由我厂预制成几部分，200m3/h至付施工单位，装填滤料后即可调试和运行。

同时可根据用户不同要求设计制造可满足大型循环冷却水系统旁滤处理要求的规模更大的组合型无阀过滤器。

工作原理：原水由进水管送入滤池，经过滤池层自上而下地过滤，清水即从连通管注入存水箱内贮存，水箱充满后，水通过出水管入清水池管入清水池。

1.已知条件（1）设计水量净产水量41.7m3/h，滤池分两格，每格净产水量20.85m3/h。

滤池冲洗耗水量按产水量的4%计，则每格设计水量为：3=⨯==20.85 1.0421.67(/) 6.02(/)Q m h L s(2)设计参数主要设计参数见表1-1。

表1-1 设计参数参数名称单位数值流速m/h v=10平均冲洗强度2L s m q=15/()冲洗历时min T=4期终允许水头损失m H终=1.7排水井堰口标高m -0.9滤池入土深度m -0.72.设计计算（1）滤池面积计算见表1-2。

表1-2 滤池面积计算项目关系式计算值所需过滤面积/m2F1=Q/v2．17以0.3m 为腰长的等腰直角三角形联通管的面积/m 2 F 2=0.32/2 0.045所需滤池总面积/m 2 F =F 1+4F 2 2.35 正方形滤池的边长/m L =F1.53(2)滤池高度 计算见表1-3。

表1-3 滤池高度计算 项 目 单位 计算值 底部集水区高度 m 0.30 滤板厚度 m 0.12 承托层厚度 m 0.10 滤料层厚度 m 0.70 浑水区高度 m 0.38 顶盖高度m 0.35 冲洗水箱高度（两格合用）11(60)/(21000)(15460)/(21000) 1.80qFt F ⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=考虑到冲洗水箱隔墙上连通孔的水头损失0.05m,水箱高取 m1.85超高 m 0.15 滤池总高度 m3.95（3）进水分配箱流速采用0.05m/s面积F分=Q/0.05=0.00602/0.05=0.1204m2采用正方形，边长0.350.35m m(4)进水管流量Q=6.02(L/s)(5)几个控制标高①滤池出水口标高滤池出水口标高=滤池总高度-滤池入土深度-超高=3.95-0.70-0.15=3.10m②虹吸辅助管管口标高虹吸辅助管管口标高=滤池出水口标高+期终允许水头损失=3.10+1.70=4.80m③进水分配箱底标高进水分配箱底标高=虹吸辅助管管口标高-防止空气旋入的保护高度=4.80-0.50=4.30m④进水分配箱堰顶标高进水分配箱堰顶标高=虹吸辅助管管口标高+进水管水头损失+(1015)的安全高度=4.30+0.29+0.11=4.70mcm(6)虹吸管管径采用反算法，起计算结果为：虹吸上升管采用DN250，虹吸下降管采用DN200，即可满足要求。

重力式无阀过滤器的工作原理与安装概述：钢制重力式无阀过滤器系列产品广泛应用于地表水净化、地下水除铁除锰、循环水旁流过滤、生产废水除悬浮杂质、有机污水经生化处理和二次沉淀池处理之后的后续过滤以及室内游泳池水的过滤是一种理想的水处理设备。

重力式无阀过滤器/无阀滤池是一种不需要阀门的快滤池，在运行的过程中，出水的水位保持恒定不变，进水的水位则随着滤层水头损失阀增加而不断在吸管内上升，当水位上升到虹吸管管顶，并形成虹吸时，就开始自动滤层反冲洗，冲洗掉废水沿虹吸管排出池外。

重力式无阀过滤器/无阀滤池的进水、出水、冲洗及排水均不用阀门，靠水力作用自动运行，运行费用低，管理方便，安全自动化，设备一体化，进水箱、过滤器、反冲洗水箱等组装一体，结构紧凑，用户只需按要求做设备基础和接通进出水管即可投入运行。

同时，该过滤器系列产品均装有顶盖，卫生防护条件好，可以露天设置，与钢筋混凝土滤池相比自重小，采用沥青砂柔性基础。

根据多年来在各个工程成功运行经验和各用户反馈意见、结合多年生产经验，不断更新完善，研制出了改进型第三代重力式无阀过滤器。

更新完善的该重力式无阀过滤器环保设备，具备了更宽广的处理能力和适用范围，江苏锐志环保公司生产的无阀过滤器/无阀滤池有二大系列：一类是滤池为方形CBL-Ⅱ型，过滤水量有20m3/h至175m3/h；另一类滤池为圆形DLB-Ⅱ、DLB-Ⅲ型，过滤水量有20m3/h至80m3/h、200m3/h至750m3/h。

其中过滤水量为20m3/h至175m3/h的均整体运输至现场，过滤水量为200m3/h至750m3/h的，由我厂预制成几部分，运至现场拼装而成，再经防腐后交付施工单位，装填滤料后即可调试和运行。

同时可根据用户不同要求设计制造可满足大型循环冷却水系统旁滤处理要求的规模更大的组合型无阀过滤器。

工作原理：原水由进水管送入滤池，经过滤池层自上而下地过滤，清水即从连通管注入存水箱内贮存，水箱充满后，水通过出水管入清水池管入清水池。

1.已知条件（1）设计水量净产水量41.7m3/h，滤池分两格，每格净产水量20.85m3/h。

滤池冲洗耗水量按产水量的4%计，则每格设计水量为：3=⨯==20.85 1.0421.67(/) 6.02(/)Q m h L s(2)设计参数主要设计参数见表1-1。

表1-1 设计参数参数名称单位数值流速m/h v=10平均冲洗强度2L s m q=15/()冲洗历时min T=4期终允许水头损失m H终=1.7排水井堰口标高m -0.9滤池入土深度m -0.72.设计计算（1）滤池面积计算见表1-2。

表1-2 滤池面积计算项目关系式计算值所需过滤面积/m2F1=Q/v2．17以0.3m 为腰长的等腰直角三角形联通管的面积/m 2F 2=0.32/20.045 所需滤池总面积/m 2F =F 1+4F 2 2.35 正方形滤池的边长/mL =F 1.53 (2)滤池高度计算见表1-3。

表1-3 滤池高度计算 项 目单位 计算值 底部集水区高度m 0.30 滤板厚度m 0.12 承托层厚度m 0.10 滤料层厚度m 0.70 浑水区高度m 0.38 顶盖高度m 0.35 冲洗水箱高度（两格合用）11(60)/(21000)(15460)/(21000) 1.80qFt F ⨯⨯⨯=⨯⨯⨯= 考虑到冲洗水箱隔墙上连通孔的水头损失0.05m,水箱高取m 1.85超高m 0.15 滤池总高度m 3.95（3）进水分配箱流速采用0.05m/s面积F分=Q/0.05=0.00602/0.05=0.1204m2采用正方形，边长0.350.35m m(4)进水管流量Q=6.02(L/s)(5)几个控制标高①滤池出水口标高滤池出水口标高=滤池总高度-滤池入土深度-超高=3.95-0.70-0.15=3.10m②虹吸辅助管管口标高虹吸辅助管管口标高=滤池出水口标高+期终允许水头损失=3.10+1.70=4.80m③进水分配箱底标高进水分配箱底标高=虹吸辅助管管口标高-防止空气旋入的保护高度=4.80-0.50=4.30m④进水分配箱堰顶标高进水分配箱堰顶标高=虹吸辅助管管口标高+进水管水头损失+(1015)的安全高度=4.30+0.29+0.11=4.70mcm(6)虹吸管管径采用反算法，起计算结果为：虹吸上升管采用DN250，虹吸下降管采用DN200，即可满足要求。

无阀滤池技术说明
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。

图 2-4 为重力式无阀滤池示意图。

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 30%~50%。

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。

重力式无阀滤池工作原理正常情况下的工作原理：一次扬水由水源扬至分配水箱，再由分配水箱经过进水管道平均分配给二个无阀滤池，经过滤室石英砂过滤后的水，经过出水廊道进入池体，加药混合消毒后，经出水管流入清水池。

非正常情况下（反冲洗）的工作原理：当滤室沙层表面的淤泥和沉积物较厚，影响水流通过时，迫使滤室水位通过虹吸下降管逐步上升，当水位升至最高点（虹吸管的弯头部位）时，水流快速流出，产生强大的虹吸作用，使池体内的存水通过滤料底部倒流。

从而使滤料（石英砂）翻动，淤泥和沉积物经虹吸管排入地沟。

当池体内存水排至设定位置时（虹吸破坏斗的位置），虹吸管的虹吸作用被破坏，滤料的通过能力得到了改善，滤池恢复正常工作。

说明：1、分配水箱：贮存和分配水流作用，一组二座无阀滤池设一个。

2、分水板：使水流能够均匀地分配给二个无阀滤池。

3、可调分水板：减缓水流对滤料的冲击，使水流能够平均地散落到滤料上。

4、虹吸破坏斗：当滤池反冲时，池体内的水位下降低于虹吸破坏斗时，虹吸管内的虹吸作用被破坏，结束反冲。

5、水位平衡管：使二个滤池中的水位保持平衡。

6、虹吸管封闭水箱：封闭虹吸下降管。

7、支墩：支撑滤板和滤料。

8、滤板：有钢板上塑料滤帽的（钢板上打孔焊DN20mm管头，上滤帽）。

有用角钢和圆钢焊制的，起过滤承托滤料作用。

9、滤料：使用石英砂分三层三种粒度，厚度1.38米。

10、出水廊道：水从滤室过滤后，从承托层底部，流到池体内的通道。

11、滤室：装填滤料，封闭使水流通过滤沙再进入通水廊道。

（内墙体拉毛，使水无法从墙壁和滤料间流走）12、池体：贮存一定的水量，当水量达到最高水位时，水从出水管流入清水池。

13、排污阀：排空池体内的存水，以便清扫，清除池体的余沙和淤泥、水垢等。

重力式无阀滤池的技术改造重力式无阀滤池具有无大型阀门、正水头过滤、冲洗自动化、造价低及操作管理方便等优点，因而在铁路或县镇中小型水厂中得到了广泛的应用。

但重力式无阀滤池存在以下问题：进水系统复杂、施工要求高；进水过程易夹气，影响正常的过滤和反冲洗；采用单层石英砂滤料，滤池产水量低，不能满足供水量日益增大的要求。

上饶铁路东门给水所的给水改扩建工程是将原12 000m3/d 的供水规33模扩建成20 000m/d，其中增加320m/h的重力式无阀滤池1座。

作者对国家标准图中240m3/h的重力式无阀滤池进行了技术改造，改造后的重力式无阀滤池产水量提高到320m3/h，较成功地解决了以上几个方面的问题。

1 改造后的构造和工作原理改造后的无阀滤池构造见图1。

过滤时的工作情况：浑水经进水总管1流入进水分配箱22，由进水分配堰2进入竖井进水渠3，经消能板4消能后，均匀地分布在滤料层5上，通过承托层6、小阻力配水系统7进入底部配水空间8。

滤后水从底部配水空间经连通区9上升到冲洗水箱10。

当水箱水位达到出水渠11的溢流堰顶后，溢入渠内，最后流入清水池。

图1 改造后的重力式无阀滤池结构1 进水总管2 进水分配堰3 竖井进水渠4 消能板5 滤料层 6承托层7 小阻力配水系统8 配水空间9 连通区10 冲洗水箱11出水渠12 虹吸辅助管13 抽气管14 虹吸上升管15 虹吸下降管16 排水渠17 反冲洗调节器18 虹吸破坏斗19 虹吸破坏管20伞形顶盖21 水封斗22 进水分配箱反冲洗时的工作情况：滤池运行中，滤层阻力逐渐增加，虹吸上升管14中的水位相应逐渐升高。

当水位达到虹吸辅助管12管口时，水自该管中落下，并通过抽气管13不断将虹吸下降管15中的空气带走，使虹吸管中形成真空。

当虹吸上升管中的水越过虹吸管顶端与虹吸下降管中上升的水柱相汇时，两股水流汇成一股，冲出虹吸下降管管口，把虹吸管中残存的空气全部带走，形成连续的虹吸流。