重力式无阀滤池计算说明书

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。

（1）澄清滤池

澄清滤池是澄清池和滤池的有机结合。即在澄清池的清水区架设一滤层（称薄滤层），把混合、反应、沉淀、过滤等工序集中在一个构筑物内。中国市政工程西北设计院自1964年开始用于处理黄河高浊度水，随后在甘肃、青海以及四川等地应用。

澄清滤池分为澄清和过滤两部分。澄清部分是一个锥底式澄清池，由锥形悬浮区、泥渣浓缩室和相应的清水区组成，过滤部分由厚40cm的滤料层和扩散板组成。扩散板由8~25mm直径的卵石胶结形成，厚8cm，滤料选用粒径0.6~2.0mm的无烟煤。

为了处理高浊度水，澄清滤池设有强制排渣系统和较大的浓缩室。运行中，过剩的泥渣经由排渣筒进入浓缩室，进行泥渣的分离脱水，分离后的水经过滤层过滤，由强制出水管引出。

澄清滤池的总上升流速在1.2mm/s以上；总停留时间为1.0~1.5h；滤池冲洗管按大阻力系统考虑，当冲洗强度为10L/s?㎡时，冲洗耗水量在1.6%以下。

澄清滤池的优点：

①处理范围广，适应性强。当原水浑浊度在20~20000mg/1时，能稳定运行。

②基建费用低，占地面积小。澄清滤池缩短了工艺流程，减少了构筑物数量，因而基建投资和占地面积都相应减少。

③药剂用量省，运转费用低。当原水浊度低于80mg/1时，可以直接进行接触过滤。在一般情况下药剂费用可节约12%，维护费用降低15%~18%。

澄清滤池存在有冲洗水量大，管理要求高，澄清池内部不便于检修等缺点。

（2）虹吸滤池

虹吸滤池是利用滤池本身的出水水头进行反冲洗的滤池，它是在50年代由美国发明应用的，又名为绿叶滤池（Green Leaf）。60年代初传入日本，1964年北京市市政设计院根据日本资料进行试验研究后，应用于北京印染厂供水工程，随后推广于全国，到90年代全国已建成虹吸滤池400座以上。 虹吸滤池为圆形或矩形钢筋混凝土结构，每组滤池至少有6格单池，最好有8格以上，由于滤池的进水和冲洗水的排出均由虹吸管完成，故称为虹吸滤池。进水时用小虹吸管，而冲洗水排出时用大虹吸管，其运行均靠真空系统，由真空泵、真空罐、管路和进水、冲洗虹吸管组成，可以自动化运行。

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一． 设计原始资料

1. 净产水量：3000m3/d

2. 水源为河水

3. （1）最高浑浊度为2000NTU

（2）碱度为5mg/L

（3）总硬度：月平均最高368mg/L, 月平均最低156mg/L

（4）PH值：6.9—7.6

（5）色度：12度

（6）大肠菌群数：1800CFU/100ml

（7）水温：月平均最高27.7℃月平均最低6.9℃

4．净化出水要求：达到《国家生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。

5．净水厂地形图：比例尺1：200

6．地形资料：拟建水厂厂址地形平坦，地质为砂质粘土，地基承载力特征值fa=600kPa,无地下水

7．各种材料均可供应。

二、水厂工艺流程选择

（一）．确定净水厂的设计水量

根据GB50013—2006规定：水处理构筑物的设计水量，应按最高日供水量加水厂自用水量确定。

水厂自用水率应根据原水水质、所采用的处理工艺和构筑物类型等因素通过计算确定，一般可采用设计水量的5％～10％。当滤池反冲洗水采取回用时，自用水率可适当减小。

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考虑滤池反冲洗水采取回用及用水安全，自用水率取8%

则设计水量G=000×(1+0.08)=3000 m3/d

（二）确定净水厂工艺流程和净化构筑物的型式

原水的含沙量或色度、有机物、致突变前体物等含量较高，臭味明显或为改善凝聚效果，可在常规处理前增设预处理。原水来自河水含沙量较低，色度12度，满足GB5749-2006 《生活饮用水卫生标准》，可以不进行原水的预处理。

设计工艺流程：

取水→一级泵站→管式静态混合器→穿孔旋流絮凝池→斜管沉淀池→无阀滤池→消毒剂→清水池→二级泵站→用户

三、混凝剂的投配

根据最高浊度，此河水水质与长江水类似，则混凝剂PAC采用碱式氯化铝（含三氧化二铝10%），投加量最高为20mg/L,无需助凝剂。沉淀或澄清时间1.2h。每天工作时间为18h。

1.溶解池W1和溶液池W2的确定

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： 320.851.0421.67(/)6.02(/)QmhLs (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 2/()Lsm 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 -0.7 2.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/m2 F1=Q/v 2．17

以0.3m为腰长的等腰直角三角形联通管的面积/m2 F2=0.32/2 0.045

所需滤池总面积/m2 F=F1+4F2 2.35 正方形滤池的边长/m L=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)1.80qFtF 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0.350.35mm (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=3.10m ②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=4.80m ③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=4.30m ④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)cm的安全高度=4.30+0.29+0.11=4.70m (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。 （7）滤池出水管管径