無閥濾池

無閥濾池是一種控制閥件少，運行自控，不需要另設沖洗水泵或水塔，基建投資低的過濾設施。其主要通過進出水的壓差自動控制虹吸產生和破壞，實現自動連續運行，分為重力式和壓力式兩種形式。

基本介紹

• 中文名：無閥濾池
• 外文名：valveless filter
• 解釋：不用閥門切換過濾反衝洗過程濾池
• 組成：濾池、進水裝置、虹吸裝置

概述

無閥濾池屬於快濾池的另一種類型，它是我國20年來普遍使用的一種較新型的濾池。由於這種濾池在構造上不裝閘閥，而是依靠水力學的虹吸原理，自動進水和反衝洗，故稱之為無閥濾池。這種濾池適用於工礦企業、城鎮和農村的中小型供水工程。近年來，在我省鄉鎮供水工程中，大部分均採用這種濾池。

無閥濾池按其工作條件，可分為重力式和壓力式兩種類型。按濾層構造，又可分為單層濾料和雙層濾料兩種。

設備特點

無論是重力式無閥濾池還是壓力式無閥濾池，其作用原理是基本相同的，其特點為：

(1)進水、出水、反衝洗及排水均不設定閥門．運行和反衝洗過程全由水力自動控制。也不像虹吸濾池、雙閥、單閥濾池那樣．需用虹吸管代替閥門，需要設定一套抽真空設備。

(2)變水頭等速過濾。水頭的變化體現在虹吸管中的水位變化．即隨著過濾的進展．虹吸管中的水位逐漸上升．直至虹吸形成進行反衝洗．在整個過濾過程中．保持相等的水量。即水頭是變的，水量是不變的。

(3)反衝洗水箱設在濾池的上部，省去了專用沖洗水箱或沖洗水泵．減少了占地．節省了電耗．並不需要運行操作。

(4)低水頭反衝洗，小阻力配水系統。

(5)運行、沖洗全由水力自動控制，不需要操作、管理和維修．僅需適當維護。

(6)處理水量相對較小的，可用鋼板製作．運到現場安裝．進行設備化生產。但應做好防腐處理。

適用條件和範圍

(1)無閥濾池由水力自動控制運行和反衝洗．不需要運行、管理和操作，非常適合缺乏水處理技術人員的工礦企業套用。

(2)無閥濾池僅起除鐵除錳的過濾作用．故很適用於地下水除鐵除錳．如果需要沉澱、澄清相配套使用，則採用水力循環澄清池為合適．因為水力循環澄清池在高程和流量(處理水量)上較匹配。

(3)無閥濾池採用接觸氧化過濾(除鐵除錳)，可採用射流泵曝氣。同時無閥濾池的分配堰與進水槽之間有一個水位跌落曝氣。

(4)無閥濾池除鐵除錳的濾料，最好採用天然錳砂，在無天然錳砂時也可採用石英砂。採用重力式還是壓力式無閥濾池．視水量及需要確定。

構造及其原理

無閥濾池分為重力式無閥濾池和壓力式無閥濾池。

重力式無閥濾池構造見圖。過濾時，渾水經過進水配水槽後，通過進水管流人虹吸上升管，水在虹吸上升管中向下，經頂蓋下的擋水板均勻地分布在濾料層上，經過濾料層和承托層，通過小阻力配水系統進入沖洗水箱(清水箱)的底部空間。濾後水經過通道上升到清水箱中，當清水箱中的水位達到設計高度後，經出水管流到清水池中。隨著過濾時間的延長，濾層的阻力不斷增加，濾池上的水位即虹吸上升管中的水位不斷升高。當水位上升到虹吸輔助管的管口時，水流開始從虹吸輔助管流出，依靠下降水流在管中形成的真空和水流的挾氣作用，通過抽氣管不斷將虹吸管中的空氣抽出，使虹吸管中的真空度不斷增加，形成虹吸。此時，由於濾層上部壓力降低，清水箱內的清水沿著過濾時的相反方向進入虹吸管，水流白下而上地通過濾層，對濾料進行反衝洗，沖洗廢水經過水封井排出。沖洗過程中，清水箱中的水位不斷下降。當水位降到虹吸破壞斗以下時，虹吸破壞管將小斗內的水吸完，使管口與大氣相通，破壞了虹吸，沖洗過程結束，過濾又重新開始。

壓力式無閥濾池與重力式無閥濾池的區別在於濾池呈壓力狀態。其工作原理是在正常的工作狀態，沉澱水由水泵壓人無閥濾池，濾過的清水經集水系統注入水塔供給用戶。隨著過濾過程中水頭損失逐漸增加，上升管中水位不斷升高，當高出虹吸輔助管的上管口時，依靠跌落水流的挾氣能力，將虹吸下降管中空氣帶走，從而使虹吸下降管中真空度逐漸增大，直到使進人濾池的水湧向虹吸上升和下降管，排走剩餘空氣形成虹吸，使水塔中沖洗水箱的水，自下而上沖洗濾料。當水箱水位下降到虹吸破壞管露出水外時，空氣通過虹吸破壞管進入虹吸管，破壞真空，使沖洗停止，再進入正常工作狀態。

無閥濾池節省大型閥門，造價較同規模的普通快濾池低；反衝洗完全自動，操作管理較方便，工作穩定可靠；在運轉過程中濾層內不會出現負水頭。但濾池的池體結構複雜；濾料處於封閉結構中，裝、卸困難，並且不能觀察到濾池整個沖洗情況；沖洗水箱位於濾池上部，出水標高較高，相應抬高了濾前處理構築物的標高，影響水廠的總體高程布置。濾池沖洗時，進水管照樣進水，並被排走，浪費了一部分澄清水，而且增加了虹吸管管徑。

施工與運行

無閥濾池土建施工時，必須嚴格控制虹吸輔助管管口、沖洗水箱溢水口、進水分配箱箱底、配水堰口、u形進水管底等幾個關鍵部位的標高，竣工後應該加以覆核。管配件焊接時，虹吸輔助管口應和虹吸上升管內壁相齊平，不要伸入管內，以免影響抽氣效果，但是位於虹吸管頂部的抽氣管應伸人管中20mm。虹吸管所有焊接處都應嚴格施工，保證不漏氣。

濾料是保證過濾水質的重要部分，必須認真篩選，粒徑和級配符合要求後才放入池內。要用石英砂，不宜用建築黃砂，因為黃砂強度差，經多次沖洗就會破碎，粒徑變小，造成過濾周期將大大縮短，甚至在沖洗時流失，濾層變薄，水質容易受到影響。在鋪設濾料層時應比設計厚度多加50mm，主要是考慮鋪料時濾層鬆散而不密實，一經使用由於壓實而減少厚度，並且沖洗時會有一部分細砂沖走，也會使砂層減薄。

無閥濾池在投產使用時，首先應排除濾層中的空氣，再進水過濾。可以有兩種做法，一種是控制進水量，使積存在濾層的空氣有機會排出，另一種是從沖洗箱的連通渠進水到濾池底部，然後從下而上經過濾層，帶出其中的空氣。初次運行的濾池，因裝入的濾料還不乾淨，所以需在沖洗水箱充滿後，用強制沖洗方法連續沖洗幾次，直到過濾下來的水清澈透明為止，然後按照快濾池相同的方法來消毒濾料。在初次運行時，應測定從虹吸輔助管管口溢水起到開始反衝所需的虹吸形成時間以及沖洗開始到沖洗停止的沖洗歷時、過濾的水量或濾速、過濾周期等，並做必要的調整使之達到設計標準。例如調整破壞斗的高度，調整沖洗強度調節器的開啟度，調整進濾池水的渾濁度以保證過濾周期等。

測定濾速可在沖洗完畢，水箱還沒有進水時進行。這時沖洗水箱分隔牆上的連通管需用法蘭悶板封住，並在水箱中放置水位標尺。等到過濾開始水箱逐漸充水時，測定某一時間內沖洗水箱水位上升的高度，就可以算出濾速濾速乘以濾池的面積就等於過濾的水量。每一格濾池都要用沖洗水箱測定過濾的流量或濾速，如果各格濾池的流量不同，並且出入較大時，可以調整進水分配箱的配水堰高度，使各格濾池的負荷相接近。

式中：v----濾速，m/h，一般控制在8-10m/h;

H---水箱水位上升高度，m;

T---水位上升時間，s。

濾池第一次反衝洗前，安裝在虹吸下降管下面的沖洗強度調節器，其開啟度應調節到相當於下降管管徑的1/4，再逐步增加開啟度，直到達到規定的沖洗強度時為止。無閥濾池的沖洗強度是變化的，開始大後來小，所以只能測定平均沖洗強度。幾格濾池合用一個沖洗水箱時可記錄沖洗水箱從水位開始下降到虹吸破壞這段時間內的水位下降高度。上述測定方法可能有些誤差，第一，沖洗時，其他幾格濾池仍在過濾，不斷向水箱供水，第二，由於連通管的水頭損失，各格沖洗水箱的水位不會相同，只能大致測出沖洗強度．運仃中，如果進水渾濁度突然增大，過濾水渾濁度不合要求時，除了及時增加混凝劑以降低進水渾濁度外，可降低濾速或採用強制沖洗方法多次沖洗，以保證過濾水水質。

濾池使用幾年後，需要換砂或檢修，為了不致斷水，可逐格檢修。檢修時，沖洗水箱分隔牆上的連通管用悶板蓋住。但是水箱隔開後容量減小，沖洗水量不足，濾層不易沖洗乾淨，補救的辦法是待水箱再次裝滿水後，用強制沖洗方法多次反衝洗。

無閥濾池平時無法觀察濾料情況，例如表面是否細砂太多，濾層有否減薄，砂面有無凹凸不平等，因此最好每隔半年左右，在供水淡季．打開人孔，檢查濾層是否平整，濾料有無損等，發現問題應針對情況加以解決。例如濾速太慢時，可檢查濾料的粒徑，如因面層細砂過多，可颳去細砂，用較粗的砂補充到規定厚度；又如過濾很短時間出水水質就不合格，可檢查濾料是否被沖洗水帶走，以致濾層厚度不足，這時可按濾料粒徑要求補足到應有的濾層厚度等。濾料更換或補充後，應經過清洗和消毒才可向外供水。