S775(八) 重力式无阀滤池

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。

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。

图集号标准类别图集名称编制年份废止日期S151（一）标准图方形给水箱 1982 2003-05-01S161 标准图管道支架及吊架 1983 2003-05-01 S151（二）标准图圆形给水箱 1982 2003-05-0192SS177 试用图装配式给水箱选用安装图 1992 2003-05-0193S178 标准图冲压钢板给水箱安装、选用图 1993 2003-05-01 92S213（一）～（五）标准图砖砌化粪池 1992 2003-05-01 92S214（一）～（五）标准图钢筋混凝土化粪池 1992 2003-05-01 S231 标准图圆形排水检查井 1977 2003-05-01S232 标准图矩形排水检查井 1977 2003-05-01S233 标准图扇形排水检查井 1977 2003-05-01S234 标准图跌水井 1977 2003-05-01CS236 重复使用图耐腐蚀检查井及耐腐蚀管道接口 1978 2003-05-01S311 标准图钢制管道零件 1975 2003-05-01S312 标准图防水套管 1975 2003-05-0190S319 标准图水池通气管、吸水喇叭管及支架 1990 2003-05-01 CS345（四）重复使用图给水承插铸铁管道支墩(Dg400～1200) 1980 2003-05-01 CS345（一）重复使用图给水承插铸铁管道支墩(Dg400～1200) 1980 2003-05-01 CS345（五）重复使用图给水承插铸铁管道支墩(Dg400～1200) 1980 2003-05-01 CS345（二）重复使用图给水承插铸铁管道支墩(Dg400～1200) 1980 2003-05-01 CS345（六）重复使用图给水承插铸铁管道支墩(Dg400～1200) 1980 2003-05-01 CS345（三）重复使用图给水承插铸铁管道支墩(Dg400～1200) 1980 2003-05-01 S346 标准图投药、消毒设备 1980 2003-05-0190S436（一）标准图玻璃钢冷却塔选用安装图(逆流式) 1990 2003-05-01 91S436（二）标准图玻璃钢冷却塔选用安装图(横流式) 1991 2003-05-01 95SS437（1）试用100～2000m2钢筋混凝土自然通风冷却塔选用安装图 1996 2003-05-01 95S717～95S721 标准图机械搅拌澄清池20、40、60、80、120m3/h 1996 2003-05-01 S771（二）标准图 60m3/h水力循环澄清池 1975 2003-05-01 S771（六）标准图 200m3/h水力循环澄清池 1975 2003-05-01 S771（七）标准图 240m3/h水力循环澄清池 1975 2003-05-01 S771（三）标准图 80m3/h水力循环澄清池 1975 2003-05-01 S771（四）标准图 120m3/h水力循环澄清池 1975 2003-05-01 S771（五）标准图 160m3/h水力循环澄清池 1975 2003-05-01 S771（一）标准图 40m3/h水力循环澄清池 1975 2003-05-01 S771（八）标准图 320m3/h水力循环澄清池 1975 2003-05-01 S775（三）标准图重力式无阀滤池80立方米/时 1980 2003-05-01S775（四）标准图重力式无阀滤池120立方米/时 1980 2003-05-01 S775（五）标准图重力式无阀滤池160立方米/时 1980 2003-05-01 S775（一）标准图重力式无阀滤池40立方米/时 1980 2003-05-01S775（七）标准图重力式无阀滤池240立方米/时 1980 2003-05-01 S775（八）标准图重力式无阀滤池320立方米/时 1980 2003-05-01 S775（二）标准图重力式无阀滤池60立方米/时 1980 2003-05-01 S775（九）标准图重力式无阀滤池400立方米/时 1980 2003-05-01 S775（六）标准图重力式无阀滤池200立方米/时 1980 2003-05-01 85SS777（一）～（十一）试用图穿孔旋流反应斜管沉淀池 1985 2003-05-01 85S779（三）标准图快滤池 1985 2003-05-0185S779（一）标准图快滤池 1985 2003-05-0185S779（二）标准图快滤池 1985 2003-05-0185SS780（二）试用图地下水除铁滤池（产水量30立方米 /时） 1985 2003-05-01 85SS780（三）试用图地下水除铁滤池（产水量45立方米 /时） 1985 2003-05-01 85SS780（一）试用图地下水除铁滤池（产水量15立方米 /时） 1985 2003-05-01 88S810 标准图小型钢筋混凝土蓄水池 1988 2003-05-0195S845（四）～（五）标准图砖支筒不保温水塔(150、200m3) 1995 2003-05-01 95S845（一）～（三）标准图砖支筒不保温水塔(30、50、100m3) 1995 2003-05-01 90S846（二）标准图 50m3砖支筒保温水塔 1990 2003-05-01 90S846（六）标准图 200m3砖支筒保温水塔 1990 2003-05-01 90S846（一）标准图 30m3砖支筒保温水塔 1990 2003-05-01 90S846（三）标准图 80m3砖支筒保温水塔 1990 2003-05-01 90S846（四）标准图 100m3砖支筒保温水塔 1990 2003-05-01 90S846（五）标准图 150m3砖支筒保温水塔 1990 2003-05-01 89S152（一）标准图卧式贮水罐 1989 2002-04-0189S152（二）标准图卧式贮水罐 1989 2002-04-0189S152（三）标准图卧式贮水罐 1989 2002-04-0189S152（一）～（五）标准图卧式贮水罐 1989 2002-04-01 89S152（四）标准图卧式。

1.已知条件净水水量（m3/h）设计水量（m3/h）Q2.设计数据滤速（m/h)v平均冲洗强度（L/s/m2）q冲洗时间（s）期终允许水头损失（m）排水井堰口标高（m）滤池入土深度（m）3.计算（1）滤池面积所需过滤面积（m2）f1以0.35m腰长直角三角形连通管面积(m2)f2^所需滤池总面积（m2）f正方形滤池边长（m）l边长取值（m）L实际过滤面积F （2）滤池高度底部集水区高度（m）滤板厚度（m）承托层厚度（m）滤料层厚度（m）浑水区高度（m）顶盖高度（m）冲洗水箱高度（m）超高滤池总高（m）（3）进水分配箱流速（m/s）v f面积（m2）A f采用分配箱的形状（4）进水管选用管径（mm）对应的流速（m/s）水力坡降i管长（m）l进水管沿程水头损失h f进水管沿程水头损失h j总水头损失h4.控制标高滤池出水口标高虹吸辅助管管口标高进水分配箱箱底标高进水分配箱堰顶标高5.虹吸管管径（采用反算法）反冲洗流量（L/s）冲洗过程不断进水（L/s）虹吸管流量（L/s）假定（上升管）虹吸上升管管径（mm）上升管断面面积（mm2）管内流速（m/s）对应的水力坡降管长（m）（下降管）虹吸管下降管管径（mm）下降管断面面积（mm2）下降管管内流速（m/s）对应的水力坡降管长（m）（三角形连通管）管内流速（m/s）对应的水力坡降管长（m）水头损失（从水箱到排水井）沿程水头损失Hf连通管上升管下降管总沿程水头损失局部水头损失Hj连通管的进口与出口挡水板虹吸管进口三通弯头缩管出口总水头损失小阻力配水系统及滤层水头损失h s滤板水头损失滤料层及承托层水头损失总水头损失合计冲洗水箱平均的水位标高虹吸水位差12012510152401.7-0.7-0.512.5 0.1071845 12.908738 3.59287323.6 12.5312620.40.120.10.70.380.41.850.154.10.05 0.6933333250 0.7062235 0.00364150.0546 0.0965982 0.15119823.455.154.655.45 187.96893 34.666667 222.635635096211.2751.953712.314028 0.0205630070685.8353.14964940.04660.76722010.007191.60.0115040.1230.2760.4105040.0450020.050.09727280.02729220.68230460.12640530.50562141.53389830.30.83.04440232.533.23。

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。

钢制重力式无阀过滤器说明书武汉凯迪电站设备有限公司二OO四年九月钢制重力式无阀过滤器一、钢制重力式无阀过滤器简要说明钢制重力式无阀过滤器系列产品广泛用于地表水净化，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。

钢制式无阀过滤器进水、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，安全可靠，运行自动化，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，过滤器均装有顶盖，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，可采用沥青砂柔性基础。

二、钢制重力式无阀过滤器原理和设计参数（一）基本原理简介原水进入分配箱，再由分配箱均匀送入滤池，经过滤层自上而下地过滤水，通过多孔板水帽到达积水区，清水区通过连通管注入存水箱内贮存，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升高。

当水位达到虹吸辅助管口时，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。

这时水管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，进入下一周期工作。

反洗时滤池交错，两个水箱的水共用一个滤池反洗。

简图：（二）设计参数无阀过滤器:数量 2台；设备直径 3000mm ；设备壁厚/衬里 8mm/环氧树脂三道；设备总高 6500mm ；设计处理水量 90 m3/h；最大处理水量 120 m3/h；设计进水浊度 50-100 mg/L；最大进水浊度 100 mg/L；出水浊度≤5 mg/L；平均滤速 10 m/h；平均反冲洗强度 15 L/m2·s；反冲洗时间 5 分钟；过滤装置水头损失 1.7 m；反冲洗膨胀高度700×40%外加100mm安全高滤料层高度700mm滤料级配： 0.5-1.0mm；层度300 mm1.0-2.0mm；层度400 mm承托层厚度270mm(滤料粒径2-4mm)滤料堆积比重～1.8 t/m3；水帽个数≥150个（水帽出力2t/h.个）水帽材质 1Cr18Ni9Ti设备最大起吊件重≤3 吨；三、设备使用维护无阀滤池为自动运行，一般情况无须维护。

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。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920809252.7(22)申请日 2019.05.30(73)专利权人 中国神华能源股份有限公司地址 100011 北京市东城区安外西滨河路22号神华大厦专利权人 神华四川能源有限公司　四川神华天明发电有限责任公司(72)发明人 周永平　(74)专利代理机构 北京康信知识产权代理有限责任公司 11240代理人 韩建伟(51)Int.Cl.B01D 24/00(2006.01)B01D 24/46(2006.01)(54)实用新型名称重力式无阀过滤器(57)摘要本实用新型提供了一种重力式无阀过滤器，包括集水室、过滤部、进水部、虹吸反洗部以及计数设备，过滤部设置在集水室中，进水部和虹吸反洗部分别与过滤部相连，计数设备设置在虹吸反洗部上，计数设备统计虹吸反洗部中有液体通过的次数。

本实用新型的技术方案有效地解决了现有技术中难以监控重力式无阀过滤器的自用水量，不利于水资源管理的问题。

权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 210448206 U 2020.05.05C N 210448206U1.一种重力式无阀过滤器，其特征在于，包括集水室、过滤部、进水部、虹吸反洗部以及计数设备，所述过滤部设置在所述集水室中，所述进水部和所述虹吸反洗部分别与所述过滤部相连，所述计数设备设置在所述虹吸反洗部上，所述计数设备统计所述虹吸反洗部中有液体通过的次数。

2.根据权利要求1所述的重力式无阀过滤器，其特征在于，所述虹吸反洗部包括虹吸下降管(1)，所述计数设备设置在所述虹吸下降管(1)上。

3.根据权利要求2所述的重力式无阀过滤器，其特征在于，所述计数设备包括采样器(2)、测量池(6)和液位计数器(5)，所述采样器(2)穿过所述虹吸下降管(1)的管壁并与所述测量池(6)相连，所述液位计数器(5)设置在所述测量池(6)中，所述测量池(6)具有进流管和第一排水管(9)，所述第一排水管(9)设置在所述测量池(6)的底部，所述进流管的过流面积大于所述第一排水管(9)的过流面积。

重力式无阀滤池计算说明书一、设计水量滤池净产水量Q1=5000m3/d=208m3/h ，考虑4%的冲洗水量滤池处理水量Q==217m3/h=s 。

二、设计数据滤池采用单层石英砂滤料，设计滤速v=8m/h。

平均冲洗强度q=15L/（s·m2），冲洗历时t=4min 。

期终允许水头损失采用。

排水井堰顶标高采用（室外地面标高为）。

滤池入土深度先考虑取。

三、计算1、滤池面积滤池净面积 F Q 217 27m2，分为2 格，N=2。

v8单格面积 f F 27 13.5m2，单格尺寸采用×。

N2 四角连通渠考虑采用边长为的等腰直角三角形，其面积 f 2' 0.0613m2。

并考虑连通渠斜边部分混凝土壁厚为120mm的面积，则每边长0.35 2 0.12 0.52m ，f2 0.135m2。

则单格滤池实际净面积F 净=×。

实际滤速为 h ，在 7～9m/h 之间，符合要求2、进、出水管进水管流速 v 1=s ，断面面积 1 Q 0.0603 0.086m 2 ,v 10.7进水总管管径 D4 10.33m ，取 DN350。

41单格进水管管径 D 1 2 0.23m ，取 DN250，校核流速 v 2为s ，水力 坡度 i 1=，管长 l 1=11m ，考虑滤层完全堵塞时，进水全部沿 DN350虹 吸上升管至虹吸破坏口，流速 v 3为 s ，水力坡度 i 2=，管长 l 2=4m 。

则单格进水管水头损失2 v2 h 进 i 1l11进11 12g2i lv3 i 2l 2 2 2 2 2 2g 0.0026 11 (0.5223 0.6 1.5) 0.60.0005 4 0.5 0.31 0.103m2 9.81 2 9.81式中局部阻力系数ξ 1包括管道进口、3个90°弯头和三通，ξ2为 60° 弯头，进水分配箱堰顶采用的安全高度， 则进水分配箱堰顶比虹吸辅 助管管口高出。