变孔隙滤池简介

变孔隙滤池简介变孔隙滤池计算校核:本工程设置3座变孔隙滤池,每座滤池额定处理能力Q=250m3/h,最大处理能力Qmax可达433m3/h。变孔隙滤池过滤区间尺寸为5.5m×3.75m，具体计算校核如下：1）滤速校核过滤面积为：A=5.5×3.75=20.625m2则额定滤速为：V=Q/A=250/20.625=12.12m/h；最大滤速为：Vmax=Qmax/A=433/20.625=21m/h；经复核，滤速范围在12.12~21之间，满足设计要求。2）反洗水泵选型校核变孔隙重力式砂滤池的水反冲洗强度为15.8L/s.m2Q水=15.8×20.625×3.6=1173.15m3/h；为简化系统、节约投资，滤池反洗水泵采用免基础固定型的自控自吸泵，根据厂家样本资料，反洗水泵流量选用1220m3/h，两台，一用一备。3）罗茨风机选型校核变孔隙重力式砂滤池的气反冲洗强度为52.4m3/m2.hQ气=52.4×20.625/60=18m3/min；滤池反洗风机取风量为18.5m3/min，两台，一用一备。变孔隙滤池的结构与运行水的过滤对大多数水处理系统来说是一个不可缺少的组成部分，目前国内采用的通常都是均孔隙过滤系统（相对于变孔隙而言），这种滤池的过滤介质颗粒比较均匀，悬浮杂质主要截留在滤池表面，而很难深入到床层的内部。经多年的运行实践表明，这种滤池效率高，出水水质好。下面对这种滤池的原理进行剖析，并介绍其结构特点。1、过滤原理变孔隙滤池是一种以“同向凝聚”理论设计的正流深床滤池，主要特点是采用了两种粒度明显不同的过滤介质，即粗砂（粒度为2～3mm）和细砂（粒度为0.5～1mm），粗砂与细砂的组成比为30：1。投运前用空气搅拌加水反洗，使细砂与粗砂混合，细砂在整个床层上的分布基本上均匀，而不是象通常的滤池鄢样主要集中在表面。这样形成的孔隙就不是均匀孔隙而是所谓的变孔隙”，而且这些孔隙延伸至整个床层的纵深区域。这就好象在过滤床层上形成了无数个微型过滤“漏斗”，每组粗砂与粗砂之间较大的缝隙就是漏斗的上端口，粗砂之间夹杂的细砂形成的缝隙较小，便形成漏斗的锥底，水中的悬浮物被这些漏斗截留。由于粗砂之间形成的孔隙占大多数，带有杂质的水经这些孔隙的引导流向床层的纵深，于是过滤不仅仅发生在表面附近，而是在整个床层上进行。这就是所谓的变孔隙深床层砂滤池，简称变孔隙滤池。2、结构特点滤池主要由滤料和承托层、进气装置、配水装置、进出水堰室和阀门等组成。结构图见下图。孔隙滤池结构示意图2.1承托层承托层一般自下向上装填粒径逐级变小的卵石，总装填高度一般不小于400mm，常见的卵石粒径级配分布见表1集水管设在承托层中，承托层和配水系统的设置对配水的均匀性均有较大影响。表1承托层卵石粒径级配分布表序号卵石粒径（mm）填装高度140（±5%）115220（±5%）75314（±5%）7546（±5%）7552～6752.2过滤床层变孔隙滤池与一般滤池相比最大的区别在于滤料。由于是深床层过滤，其过滤床层较一般滤池要厚，达1500mm，由粗砂和细砂混合组成。值得指出的是这里的粗砂和细砂是指天然海砂，而不宜采用人工破碎的石英砂。这是由于对滤料有一定的圆度要求。天然海砂由于常年累月水的冲击，几何形状呈流线型，可以形成比较规则的过滤“微孔”，也有利于减少过滤阻力。人工石英砂由于其不规则性，水滤过时有较多的“紊流”现象。这对于深床层过滤时，不易保证出水水质。石英砂滤料性质参数见表2。表2石英砂滤料性质参数表项目参数密度（g/cm3）2.5～2.7含泥量＜1%盐酸可溶率＜3.5%破碎率与磨损率之和＜2%含硅物质（以SiO2计）≥85%灼烧减量≤0.7%密度小于2g/cm3的轻物质≤0.2%2.3配水、配气装置滤池垫层的底部，是由许多横向支管组成的集成系统，支管朝下开有许多小孔，清水由这些支管手机经排水母管流出。这个集水系统同时也用作滤池反洗时的配水系统。为保证配水的均匀性，支管间距一般≤150mm，配水孔间距一般≤100mm，支管布置的数量及管上的开孔数量，需进行严格的设计核算，根据设计及工程经验，一般开孔面积占过滤面积的0.58%左右。支管的安装须保证水平，以确保配水的均匀性。承托层的上面支承着反洗配气系统，配气系统也是由许多横向支管组成，上面装有大量的水帽，在整个池体平面上呈均匀分布。每个配气水帽的下面都必须装有节垫流圈，否则将造成配气不匀。支管和水帽的安装必须保证水平，安装后在填装滤料前要进行曝气试验，以确保曝气的均匀性，同时为了保证曝气的均匀性，一般选用小型水帽，水帽的布置数量约60只/m2，水帽孔隙宽度＜0.5mm，缝隙面积约100mm2/只，水帽的材质多选用ABS，也可选用不锈钢材质。变孔隙滤池反洗时先经过大流量水冲洗，接着进行气水联合洗。大流量冲洗时，不同级配的滤料会被水力部分筛分，所以气水联合洗，既有擦洗滤料以剥落粘附在上面的悬浮物的作用，又有使粗细滤料重新混合均匀的作用。为避免扰动承托层，滤池布气管布置在承托层之上。注：本工程滤池的布气和集水管道采用使用寿命更长的不锈钢T型绕丝管。2.4进出水堰室每台变孔隙滤池的一端设置有进出水堰室，过滤进水与反洗排水均通过堰室，设置堰室的目的是均匀分配水量，同时某滤池反洗时，进水堰室的设置有效缓冲了运行滤池的滤速变化。反洗排水堰室的设置使反洗水耗低于设置排水槽的滤池形式。2.5滤池的阀门每台滤池设置电动阀门5只，分别为进水门、反洗排水门、反洗进水门（调节型）、反洗进气门、过滤出水门（调节型）。为保障滤池恒压过滤，过滤出水门采用自动调节阀，随着过滤时间的增长，滤层阻力变大，该阀门慢慢加大开启度，保持滤层上的运行水位稳定。同时，反洗进水门采用自动调节阀，为实现大、小流量的反洗。3滤池的安装和运行3.1安装配水、配气装置安装结束后，装填承托层。填放卵石时必须避免卵石和管道直接碰撞，以免把管道砸伤、砸裂，卵石填放的高度不能超过气管的高度。承托层装填完毕，应进水进行布气试验，以检验布气均匀性。滤料装填时，先装填主滤料，并进行充分反冲洗，记录主滤料滤层高度。然后装填辅助滤料。通过气水联合冲洗的方式使两种滤料混合均匀，停止冲洗后，滤层高度和主滤料高度相同，证明辅助滤料已经均匀填入主滤料中。3.2运行变孔隙滤池为恒水位（恒压）过滤，滤池出水调节阀门与滤池液位进行连锁以保证恒水位。每台滤池运行至设定周期或滤池水位达到预先设定的反洗水位时，自动进行反洗操作，以防止滤池内杂质停留时间过长而发生滤层板结现象。反洗程序如下：（1）排水：关闭滤池进水门，开滤池出水门，等液位下降到设定值时，关滤池出水门。（2）大流量反洗：启动反洗水泵，开启反洗排水门、反洗进水门，反洗母管调节门到大流量，反洗2～5分钟。反洗强度为15.8L/m2.s。（3）气水合洗：调节反洗母管调节门到小流量，开反洗进气门，启动反洗风机，反洗约2分钟。气水合洗时空气反洗强度52.4m3/m2.h，水反洗强度12L/m2.s。（4）小流量反洗：停风机，关反洗进气门，小流量反洗2～5分钟。反洗强度为12L/m2.S。（5）停止：关反洗进水门、反洗母管调节门，停反洗泵。反洗结束备用，等下一滤池反冲洗时启动运行。反洗时各自动阀门状态见表3。表3过滤器反洗自动阀门状态表步序名称阀门状态进水阀出水阀反洗排水阀反洗进水阀空气擦洗阀排水关开关关关大流量反洗关关开开关气水合洗关关开开开小流量反洗关关开开关停止关关关关关