重力式无阀滤池

摘 要：重力式滤池以其低能耗在给水过滤处理中有着广泛的应用。主要针对重力式滤池的结构、运行方式以及滤料等方面来论述重力式滤池在水处理技术中的发展应用。 关键词：重力式滤池；结构；运行方式；滤料

1804年英国首次记载了慢滤池，慢滤池(slow filter)也称表层过滤，主要利用顶部的滤膜截留悬浮固体，同时发挥微生物对水质的净化作用。这种滤池生产水量少、滤速慢(

1 粒状滤料滤池

以石英砂作为滤料的普通快滤池使用 1.1 普通快滤池 普通快滤池工作机理：过滤时，开启进水支管和清水支管的阀门。关闭冲洗水支管阀门与排水阀。浑水就经进水总管、支管从浑水渠进入滤池。经过滤料层、承托层后，由配水系统的配水支管汇集起来再经配水系统干管、清水支管、清水总管流往清水池。 反冲洗时，关闭进水支管和清水支管的阀门。开启排水阀与冲洗水支管阀门。冲洗水即由冲洗水总管、支管，经配水系统的干管、支管及支管上的许多孔眼流出，自上而下穿过承托层及滤料层，均匀地分布整个滤池平面上。滤料层在自上而下均匀分布的水流中处于悬浮状态，滤料得到清洗。冲洗废水流入排水槽，再经浑水渠、排水管和废水渠排入下水道。 1.2 虹吸滤池 20世纪60时年代开始，突破了常规滤池设计，引进了国外的虹吸滤池，以建成一百余座。北京印染厂给水工程：设计规模是我国首先采用虹吸滤池的水厂。 虹吸滤池的工作机理：阀门和反冲洗排水阀门。反冲洗所需水头和水量均来自滤池本身。 虹吸滤池不需要大型进水阀或控制滤速装置，负水头现象，一定范围内根据水量变化可自动均衡各单元滤池的流量。 1.3 无阀滤池 无阀滤池是最早在商业上取得成功的自动运行滤池，经过不断的应用与技术改造，其技术已经成熟，有着广泛的应用。 无阀滤池工作机理：利用水利学原理，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通管进入顶部贮水箱，废水就从辅助管下落，并抽吸虹吸管顶部的空气，排水井。当水箱水位下降至虹吸破坏口时， 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。 1.4 V型滤池

V型滤池是均匀滤料滤池的一种，采用均匀石英砂滤料，滤层厚度比普通块滤池厚，截污量也比普通块滤池大。而且水反冲洗兼表面扫洗技术，可以节水、节能，还能提高水质，增大滤层的截污能力，延长工作周期，提高产水量。在期进入我国，首先在澳门青州水厂运用，后期，在南京、西安、重庆等地开始引进使用。 V型滤池结构与机理： V型滤池(见V渠道上层6是排水渠供冲洗排污用；下层有一排小孔5，既可作过滤时进水用，冲洗又可供横向扫洗布水用，这是

1.进水气动隔膜阀；15.排水阀

图1 V型滤池构造

历史

虹吸滤池的滤料组成和滤速选定与普通快滤池相同，过滤水由出水管排入清水池。

1)因两侧进水槽7是气、水分配渠，过滤时汇集滤后清水，冲洗时分配气和水。渠上部设有一排配气小孔2.堰口；3.侧孔；4.V

也不需冲洗水塔或水泵，因此设备投资低于普通快滤池；可以自动化控制运行，而且过滤过程中，滤出水水位高于滤层不致 随着过滤进行，4设计成V字型而得名。一组V型槽底设计的一个特点。滤板上均匀布置长柄滤头，每平方米布置5.小孔；6.排水渠；7.汽水分配渠；

水头损失逐渐增大， V型滤池通常由数只滤池组成。每只滤池中间为双层中央渠道，将滤池分成左、右两格。8.配谁方孔；9.配气小孔； 700m3/时，该厂通过小型试验取得设计参数，利用虹吸作用来代替滤池的进水

当这个水位达到虹吸辅助管的管口时， V型石英砂滤池过滤能力的再生，采用了先进的气、20世纪70年代已在欧洲大陆广泛使用，9，下部设有一排配水方孔50-60个。滤板下部是空间10.底部空间；11.水封井；12.出水堰；13.20世纪80年中8。V型槽底设10。 14.进气阀；最久。在此基础上，人们从不同的工艺角度发展了其它型式快滤池。

所不同的是每个单元滤池都配置了进水虹吸管和排水虹吸管，

。原水自进水管进入滤池后，自上而下穿过滤床，滤后水经连待水箱充满后，虹吸上升管内的水位逐渐上升，在很短的时间内，虹吸管因出现负压而工作滤池进入反冲洗阶段。贮水箱的清水自上而下留过滤床，反冲洗水由虹吸管排入虹吸管吸进空气，虹吸破坏，反冲洗结束，滤池又恢复过滤状态。 型滤池结构简图型槽；清水渠；

V型滤池反冲洗的排水系统简单，施工方便，省去了为排水均匀而设的众多集水槽；滤层厚，采用等粒径粗颗粒滤料，截污能力强，截污量大，过滤周期长；采用气水反冲洗，反冲洗效果好，节水；表面横向扫洗，及时排除使表面悬浮杂质；自动化程度高，控制系统成熟。 V型滤池兼备了优质过滤和有效冲洗的优点，适应当今国际给水过滤技术的发展趋势，被认为是值得推广的过滤工艺。 1.5 多层滤料滤池

多层滤池除滤速有高速过滤特点外，其他部分与常规滤池设计基本相同。 双层滤料滤池主要是煤砂双层滤料滤池，在国外尤其是美、日等国仍然作为主要过滤设施采用，国内也在大量使用，当前还是应予优先考虑的一种滤池。它滤出水量多，在一般原水情况下滤出水能达到要求的水质标准，造价低、滤料易于制备管理得当，设计合理，不会发生丢失情况。双层滤料滤池效率基本是砂滤池效率的一倍，水头损失也小，过滤周期也比较小。另外该滤池煤滤料货源易得，控制方便。 双层滤料滤池国外无烟煤层厚，石英砂层薄，正好与我国相反，有待我国进一步探讨，进行优化。 三层滤料滤池滤料为煤、砂、石榴石，滤速在初滤时可为一般快滤池的出水量不及双层滤池，且滤层有阻塞现象，石榴石价格高，也有流失情况。

2 纤维滤料滤池

20世纪90年代中期，东北电力学院在于理想过滤的孔隙分布，而反冲洗时，可使床层处于松散状态。床层孔隙可以通过水力自动调节，达到理想的过滤效果。而且气、水用量少，清洗时间短。 东北电力学院对纤维束滤料过滤进行了大量的实验研究，实践表明，纤维束滤料可用于反渗透法脱盐等对水质要求较严格的预处理。在原水浊度为30~40m/h，出水浊度

束状纤维滤池是一种全新的重力式滤池，它采用了一种新型的纤维束软填料作为滤元，其滤料直径可达几十微米甚至几微米，具有比表面积大，过滤阻力小等优点，解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径的限制等问题。微小的滤料直径，极大地增加了滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力，从而提高了过滤效率和截污容量。 滤池为充分发挥纤维滤料的特长，在滤池内设有纤维密度调节装置。设备运行时，通过纤维密度调节装置向滤层加压，使滤层孔隙度沿水流动方向逐渐缩小，密度逐渐增大，相应滤层孔隙直径逐渐减小实现了理想的深层过滤。当滤层被污染需清洗再生时，纤维密度调节装置将滤层放松，使滤料恢复自由状态，即可用水方便地进行清洗。对滤料的清洗采用气--水混合擦洗的工艺，可有效地恢复滤元的过滤性能。 过滤精度高：水中悬浮物的去除率可接近量大：一般为10～15kg/m3，是传统过滤池的 2.2 D型滤池

九十年代末，李振瑜等研制成功彗星式纤维过滤材料，并申请了专利，并将这种过滤材料命名为 彗星式纤维过滤材料构成的过滤层其孔隙率沿滤层高度呈梯度分布，滤层孔隙率的分布特性有助于实现高速和高精度过滤。 D型滤池在结构和运行方式上借鉴了法国的得利满公司 可采用手动控制和自动控制两种方式，可根据用户需要制定，灵活、先进；特有的拦截技术，可保证滤料在反冲洗时不会流失；反冲洗耗水率低省；具有钢板和混凝土两种结构型式，根据用户和实际需要选择，最大程度地节约投资费用；抗冲击性能强。

3 结束语：国内外尤其是国内绝大部分水厂应用的还是重力式滤池，

总结多年来过滤经验的基础上，研制成功纤维束状滤料。纤维束滤料近于平行水流方向置于过滤设备中被压紧，形成上疏下密类似SDI(15 min)

V

(煤滤料吸附性更强)3倍，煤砂双层滤池的 2

3.8~4.6NTU，滤速 20-25m/h，最高可达30m/h；截污容整个滤床孔隙率由下至上逐渐增大，D型滤池的控制

(约1%～2%)，运行费用而纤维滤料滤池、

，便利操作和维护，至于轻质滤料丢失问题，用水冲洗或是气水分隔冲洗，只要

倍。但随后滤速降低，此种滤池过滤周期较短。根据有关资料称，其总滤

“彗星式纤维过滤材料”。

下部过滤材料压实程度高，孔隙率相对较小，易于保证过滤精度，型石英砂滤池的结构，滤料采用了清华大学研制的“彗星式纤维过滤材料”， 国内现在多用双层滤池及均质滤料滤池，它们在经济、技术上更适合当前我国国情。

臭氧化-生物活性炭滤池等新型的过滤技术发展还不够成熟和完善，现在应用的较少。总之，重力式滤池现阶段在我国给水行业中起着重要的作用，是实现稳定持续供水的保证。

【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

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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。虹吸管上升管中的水位继续上

(虹段，这一数值

升，同时虹吸管下降管中的水位也在上升，当虹吸上升管和下降管中两股水柱汇合后，虹吸即形成，水流便冲出管口流入排水井，冲洗就开始了。虹吸的流量约为滤池进水流量的六倍，因此，由进水管来的水即被带入虹吸管。虹吸形成后，冲洗水箱的水便沿着与过滤相反的方向，通过连通渠，从下而上地经过滤池，自动进行冲洗，冲洗后的水进入虹吸管3，流到排水井。

在冲洗过程中，冲洗水箱的水位逐渐下降，当降到虹吸破坏斗缘口以下时，虹吸破坏管把斗中水吸光，管口露出水面，空气便大量由破坏

管进入虹吸管，虹吸被破坏，冲洗即停止，虹吸上升管中的水位回降，过滤又重新开始。

无阀滤池的冲洗强度可用升降锥形挡板来进行调整。起始冲洗强度一般采用12L/s·m2，终了强度为8 L/s·m2，滤层膨胀率为30～50％，冲

洗时间为3.5～5.0min。

更新时间:2011-08-18重力式无阀滤池适用范围

无阀滤池主要适用于各种地表水的净化处理,将浑浊度小于3000毫升/升处理后供给生活用水或工业用水,也可将冷却水、矿井水、循环水等工业废水净化后再利用,提高水的重

复使用率。无阀滤池主要适用于纺织印染厂、钢铁厂、电厂、化纤厂、化工厂、橡胶厂、煤矿等各行业的工业用水以及小型水厂生活用水。

重力式无阀滤池的工作原理

无阀滤池是种不需要阀门的快滤池，无阀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。

重力式无阀滤池的技术特点

1、不需要水压、电力和压缩空气等提供动力，所有的工作环节都由过滤器自行控制。

2、免维护，没有磨损。

3、内设有强制冲洗系统，如果滤池水头的损失还未达到允许值，而因某种原因需要提前冲洗时，可进行人工强制冲洗。 4、无阀滤池无需设置大型闸门，它可以自动冲洗，管理方便。

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