虹 吸 滤 池 改 造 方 案
虹吸滤池是传统水处理工艺较常用的池型，它利用进水、排水虹吸，节省进水和排水阀门。但在运行过程中常会出现虹吸系统真空抽吸度不足，反冲洗效果不佳，滤层冲洗不彻底，影响过滤速度及处理水质的问题。特别是在国家新的饮用水水质规范的颁布后，传统的虹吸滤池过滤工艺很难满足新的水处理水质要求。详述对传统虹吸滤池的改造方案。 一、现状
1、滤前水浊度：
3、虹吸滤池为圆形布置，分4组共8台，单台面积为3.8m2； 4、设计滤速：10m/h； 5、配水区高度：0.5m；
6、滤料及高度：卵石层厚100mm，粒径8~16mm；细石垫层厚50mm，粒径4~8mm；石英砂层厚450mm，粒径0.6~1.2mm；无烟煤厚350mm，粒径1.0~2.0mm。承托层、滤料层总高度为950mm；
7、排水槽顶距滤层顶高：1.2m； 8、滤池总高：4.5m。 二、改造依据和方案
改造方案主要依据是目前国内成熟的V型气水反洗洗池技术，在此基础上结合”微絮凝技术”进行了改进，在对原池体结构基本不改动的前提下，对虹吸滤池进行改造，以提高水质为主要目标，适当增加产水量，具体改造内容如下：
1、过滤层改造：采用双层滤料，上层为陶粒，下层为石英砂滤料， 2、改造池体内部布局：加大滤层厚度，采用深床、均质过滤技术； 提高底部配水空间及排水槽高度；
3、改造反冲洗方式：增加气洗，采用先气冲洗、后气水同时反洗、再水清洗的方式；在冲洗强度上按微膨胀反冲洗技术设计；
4、实现全自动控制：增设水位、浊度自动检测仪表，增加双虹吸系统的自动控制装置，达到过滤、反冲洗、排水自动控制。 三、改造后技术参数 1、滤前水浊度：
5、滤料：陶粒滤料平均料径d=1.6~2.0mm，厚度L=0.9m；石英砂滤料：粒径d=0.9~1.2mm，厚度L=0.6m；滤层总厚为1.5m；
6、反冲洗强度：水冲洗强度：4~6L/s·m2、气冲洗强度12 ~14L/s·m2；
7、反冲洗历时：先静置3min，气洗1min，气水同时反冲洗2min，再水洗2min，一次反冲洗过程8分钟，实际反冲洗历时5min。 四、改造措施 1、配水系统
⑴ 取消底部原滤板、承托层；
⑵ 采用长柄滤头配水配气，增设滤板、滤梁；
⑶ 提高滤板高度，加大底部配水空间。原配水空间高度为0.5m，现 增大到0.8m，以便布置配气支管，保证反冲洗布水、布气的均匀度；、
⑷ 进水增设自控调节阀，池底部清水出水孔增设自控调节阀，用以调节反冲洗水量和恒定滤池过滤水位；
2、过滤系统
⑴ 取消原承托层、垫层、滤料层；
⑵ 采用双层滤料，加大滤层厚度，上层采用均质陶粒滤料，料径d=1.6~2.0mm，厚度L=0.9m；下层采用均质石英砂滤料：粒径d=0.9~1.2mm，厚度L=0.6m。过滤层总厚度为1.5m；
⑶ 过滤速度：18.5m/h； ⑷ 过滤水头：1.6m； ⑸ 反洗水头：1.0m；
⑹ 在正常过滤时，水经过进水虹吸管上升至新增进水布水器通过滤料层，穿过滤帽进入滤板下的池底清水汇集区，由出水管进入贮水池。 3、反冲洗系统
⑴ 对均质滤料层采用气、水反冲洗，进行微膨胀反冲洗； ⑵ 保留原进水管功能进行更新，将水力虹吸改为机械反洗； ⑶ 增加气冲洗系统，实现定冲洗量、定时自动控制；
⑷ 通过滤池底清水出水口气动橡胶调节阀调节反洗水量，使反冲洗水强度控制在4~6L/s·m2；
⑸ 气冲洗用的DN100配气干管在滤板底面中心呈丰字形布置DN20配气支管，配气支管为穿孔管，开孔朝上，形成“L”形，而且开口要对准几个长柄滤头中心管之间的空档，这样空气不会直接吹进某个长柄滤头；
⑹ 以新增进水布水器作反洗出水，同时也减少了反冲洗水头，满足微膨胀反冲洗的要求； ⑺ 在加气反洗时，空气通过配气管沿滤板底迅速扩散并集聚在滤板底下形成一个气垫层，气垫层迫使滤板下的水面下降而使长柄滤头上的长条型进气孔露出水面，这时大量空气进入中心管继而钻出滤帽进入滤层进行气洗；
⑻ 在气洗1分钟后，自控阀自动开启一定开度，反冲洗水开始进水，进行气水反冲洗，2分钟后，停止向池底送气，单独进水反冲洗2分钟；与此同时，出水自控调节阀自动调节开启，滤池保持恒定水位，开始进入下一个过滤周期。 4、配气系统
⑴ 设鼓风机房，新增2台罗茨鼓风机，一主一备，鼓风机压力为 39~49Kpa，流量为12~16m3/min； ⑵ 鼓风机供给气反冲洗用压缩空气；
⑶ 反冲洗时，压缩气体由鼓风机提供，经DN100管送至滤板底面DN20丰字形配气支管，再穿过滤头均布于滤料层；
⑷ 配置空压罐一个，容积为0.5m3，通过DN15管道及电磁阀（均为常闭）与鼓风机及各滤
池自控调节阀连接，当每次鼓风机开动时，打开与鼓风机的连通电磁阀冲气，在向需反洗的滤池进气。
5、自动控制系统
⑴ 滤池过滤水位、反冲洗的形成与破坏以及反冲洗过程都采用自动控制，而且采用闭环控制方式；
⑵ 在滤池安装1台水位变送器，在出水总管上安装在线浊度检测仪1台；
⑶ 恒水位自动控制程序：滤池开始进水时，先关闭出水自控调节阀，当滤池水位上升到设定水位时，慢慢调节开启出水调节阀保持滤池水位基本恒定，随着过滤进行，滤层阻力增大，水位上升，水位变送器开始工作；
⑷ 反冲洗开始自动控制程序：当某滤格水位达到最大值时，应控制对本滤池开始反洗，或当出水浊度仪达到一定数值，应控制对滤池开始反洗；
⑸ 滤池反冲洗过程自动控制程序：先开启鼓风机，配气管DN100电动球阀打开，气洗开始；1分钟后关闭过滤进出水阀，开启反洗进出水阀，气水反冲洗开始；2分钟后，鼓风机停止，配气管电动球阀关闭，单独水洗开始；2分钟后滤池进水；
⑹ 自动控制通过电气、PLC和电脑等电器元件完成。在配水及配气各设一套就地自动PLC控制柜，通过总线网将所有生产数据会集到主控台电脑，进行数据汇总、分析操作，实现滤池运行的全自动控制。 五、水力核算（暂略）
因本改造方案依据”微絮凝技术”进行改进，在已应用的”微絮凝技术”工程实例中，当进水设计浊度为70~90NTU时，设计滤速为19.9m/h，出水浊度为1.0NTU以下。又因在本改造方案中使用的主要滤料为陶粒滤料，陶粒滤料是一种新型的生物膜载体填料，具有质轻、比表面积大，吸附能力强等优点，可满足正常滤速为20~25m/h，强制滤速可达到20~40m/h的使用。因此，本改造方案中的实际滤速19. 4m/h是完全可行的。 3、滤层厚度
要达到优质净化效果，L/de（滤层厚度mm/滤料有效直径mm）必须在800~1000以上。在本方案中，采用双层滤料，L/de
说明滤层厚度与滤层滤料的粒径的选择均是合乎理想的。 4、水头损失
⑴陶粒层水头损失h陶
γ1 ——————陶粒的容重（吨/米3）； γ ——————水的容重（吨/米3）； m0 ——————陶粒孔隙率（%）； H1 ——————陶粒的厚度（米）。 ⑵ 石英砂层水头损失h石 ⑶ 滤头水头损失 h滤
根据《给水排水设计手册》第3册查得当冲洗强度12升/秒·米2时，滤头的水头损失0.21米（实测值），本改造中水冲洗强度为4~6L/s·m2，可以一半0.11米作为参考值。 以上总水头损失为h=h陶+h石+ h滤=0.51+0.58+0.11=1.2m
5、过滤水头
滤池主要以冲洗配水方式的影响作为设计依据，以上水头损失计算均是冲洗时的水头损失，因本方案滤速比传统滤池快一倍，过滤水头损失可以此为参考。
根据以上计算，过滤水头损失不大于1.2米，过滤水头取1.5米，有0.3米的富余水头，可以满足正常出流的要求。过滤容污水头取1.7米，清水堰上水头距池顶1.85米，滤池尚有0.15米的超高，不会溢水。以上只是理论推算，在条件允许的情况下，滤池最好再加高0.15米较可靠。 6、冲洗水头
为达到足够的冲洗水头，对原方案进行如下调整：
⑴ 配水空间高度：将配水空间高度由0.8 m改为0.7m。气垫层的形
成只需将原滤板抬高200~250mm，因此0.7m可满足布置配气支管及气垫层的形成，保证反冲洗布气的均匀度；
⑵ 滤层厚度：将上层陶粒厚度由0.9m改为0.8m；下层石英砂滤料厚度由0.6m改为0.5m。过滤层总厚度为1.3m；
则陶粒L/de值为500~400，石英砂L/de值为556~417，则总L/de为1056~817满足800~1000以上的要求，滤层厚度降低后仍然可以满足良好截污的条件； ⑶ 排水槽高度：原方案排水槽抬高0.35m，现在可不需抬高。 六、改造费用框算
数 量 吨 m3 m3 m3 套 套 台 套
8 32
6000
8
2000
8
3000
64，000
50
3000
24,000
60
1200
24,000
50
3500
60，000
10
800
210，000
4,000
40,000
序号 项 目 名 称 单位 1 2 3 4 5 6 7 8
拆除物质及外运工程 滤板改造工程
单价 (元)
总价 (元)
40,000
备 注
均质陶粒滤料 含添加剂
均质石英砂滤料
正进水、反出水
正出水、反进水
仪表 配气系统
48，000
9 10
配气管路阀门
PLC控制柜
台 套 套 台
8 3 1 40
8000
38,000
170,000
3000
（1~14）×5%
（1~15）×1.0％
（1~16）
64，000
114,000
170,000
120，000
（1~19）×5％
978.000
包括开孔等在内 含软件
11 总线及计算机系 13 15 16 17 18 19 20
统 自控节阀
含控制部分
设备运杂费
远征施工附加费
税金
×3.413％
设计费 估
（1~17）×4％
其它工程费用
拦杆、控制室等
未预见费用
合 计
虹 吸 滤 池 改 造 方 案
虹吸滤池是传统水处理工艺较常用的池型，它利用进水、排水虹吸，节省进水和排水阀门。但在运行过程中常会出现虹吸系统真空抽吸度不足，反冲洗效果不佳，滤层冲洗不彻底，影响过滤速度及处理水质的问题。特别是在国家新的饮用水水质规范的颁布后，传统的虹吸滤池过滤工艺很难满足新的水处理水质要求。详述对传统虹吸滤池的改造方案。 一、现状
1、滤前水浊度：
3、虹吸滤池为圆形布置，分4组共8台，单台面积为3.8m2； 4、设计滤速：10m/h； 5、配水区高度：0.5m；
6、滤料及高度：卵石层厚100mm，粒径8~16mm；细石垫层厚50mm，粒径4~8mm；石英砂层厚450mm，粒径0.6~1.2mm；无烟煤厚350mm，粒径1.0~2.0mm。承托层、滤料层总高度为950mm；
7、排水槽顶距滤层顶高：1.2m； 8、滤池总高：4.5m。 二、改造依据和方案
改造方案主要依据是目前国内成熟的V型气水反洗洗池技术，在此基础上结合”微絮凝技术”进行了改进，在对原池体结构基本不改动的前提下，对虹吸滤池进行改造，以提高水质为主要目标，适当增加产水量，具体改造内容如下：
1、过滤层改造：采用双层滤料，上层为陶粒，下层为石英砂滤料， 2、改造池体内部布局：加大滤层厚度，采用深床、均质过滤技术； 提高底部配水空间及排水槽高度；
3、改造反冲洗方式：增加气洗，采用先气冲洗、后气水同时反洗、再水清洗的方式；在冲洗强度上按微膨胀反冲洗技术设计；
4、实现全自动控制：增设水位、浊度自动检测仪表，增加双虹吸系统的自动控制装置，达到过滤、反冲洗、排水自动控制。 三、改造后技术参数 1、滤前水浊度：
5、滤料：陶粒滤料平均料径d=1.6~2.0mm，厚度L=0.9m；石英砂滤料：粒径d=0.9~1.2mm，厚度L=0.6m；滤层总厚为1.5m；
6、反冲洗强度：水冲洗强度：4~6L/s·m2、气冲洗强度12 ~14L/s·m2；
7、反冲洗历时：先静置3min，气洗1min，气水同时反冲洗2min，再水洗2min，一次反冲洗过程8分钟，实际反冲洗历时5min。 四、改造措施 1、配水系统
⑴ 取消底部原滤板、承托层；
⑵ 采用长柄滤头配水配气，增设滤板、滤梁；
⑶ 提高滤板高度，加大底部配水空间。原配水空间高度为0.5m，现 增大到0.8m，以便布置配气支管，保证反冲洗布水、布气的均匀度；、
⑷ 进水增设自控调节阀，池底部清水出水孔增设自控调节阀，用以调节反冲洗水量和恒定滤池过滤水位；
2、过滤系统
⑴ 取消原承托层、垫层、滤料层；
⑵ 采用双层滤料，加大滤层厚度，上层采用均质陶粒滤料，料径d=1.6~2.0mm，厚度L=0.9m；下层采用均质石英砂滤料：粒径d=0.9~1.2mm，厚度L=0.6m。过滤层总厚度为1.5m；
⑶ 过滤速度：18.5m/h； ⑷ 过滤水头：1.6m； ⑸ 反洗水头：1.0m；
⑹ 在正常过滤时，水经过进水虹吸管上升至新增进水布水器通过滤料层，穿过滤帽进入滤板下的池底清水汇集区，由出水管进入贮水池。 3、反冲洗系统
⑴ 对均质滤料层采用气、水反冲洗，进行微膨胀反冲洗； ⑵ 保留原进水管功能进行更新，将水力虹吸改为机械反洗； ⑶ 增加气冲洗系统，实现定冲洗量、定时自动控制；
⑷ 通过滤池底清水出水口气动橡胶调节阀调节反洗水量，使反冲洗水强度控制在4~6L/s·m2；
⑸ 气冲洗用的DN100配气干管在滤板底面中心呈丰字形布置DN20配气支管，配气支管为穿孔管，开孔朝上，形成“L”形，而且开口要对准几个长柄滤头中心管之间的空档，这样空气不会直接吹进某个长柄滤头；
⑹ 以新增进水布水器作反洗出水，同时也减少了反冲洗水头，满足微膨胀反冲洗的要求； ⑺ 在加气反洗时，空气通过配气管沿滤板底迅速扩散并集聚在滤板底下形成一个气垫层，气垫层迫使滤板下的水面下降而使长柄滤头上的长条型进气孔露出水面，这时大量空气进入中心管继而钻出滤帽进入滤层进行气洗；
⑻ 在气洗1分钟后，自控阀自动开启一定开度，反冲洗水开始进水，进行气水反冲洗，2分钟后，停止向池底送气，单独进水反冲洗2分钟；与此同时，出水自控调节阀自动调节开启，滤池保持恒定水位，开始进入下一个过滤周期。 4、配气系统
⑴ 设鼓风机房，新增2台罗茨鼓风机，一主一备，鼓风机压力为 39~49Kpa，流量为12~16m3/min； ⑵ 鼓风机供给气反冲洗用压缩空气；
⑶ 反冲洗时，压缩气体由鼓风机提供，经DN100管送至滤板底面DN20丰字形配气支管，再穿过滤头均布于滤料层；
⑷ 配置空压罐一个，容积为0.5m3，通过DN15管道及电磁阀（均为常闭）与鼓风机及各滤
池自控调节阀连接，当每次鼓风机开动时，打开与鼓风机的连通电磁阀冲气，在向需反洗的滤池进气。
5、自动控制系统
⑴ 滤池过滤水位、反冲洗的形成与破坏以及反冲洗过程都采用自动控制，而且采用闭环控制方式；
⑵ 在滤池安装1台水位变送器，在出水总管上安装在线浊度检测仪1台；
⑶ 恒水位自动控制程序：滤池开始进水时，先关闭出水自控调节阀，当滤池水位上升到设定水位时，慢慢调节开启出水调节阀保持滤池水位基本恒定，随着过滤进行，滤层阻力增大，水位上升，水位变送器开始工作；
⑷ 反冲洗开始自动控制程序：当某滤格水位达到最大值时，应控制对本滤池开始反洗，或当出水浊度仪达到一定数值，应控制对滤池开始反洗；
⑸ 滤池反冲洗过程自动控制程序：先开启鼓风机，配气管DN100电动球阀打开，气洗开始；1分钟后关闭过滤进出水阀，开启反洗进出水阀，气水反冲洗开始；2分钟后，鼓风机停止，配气管电动球阀关闭，单独水洗开始；2分钟后滤池进水；
⑹ 自动控制通过电气、PLC和电脑等电器元件完成。在配水及配气各设一套就地自动PLC控制柜，通过总线网将所有生产数据会集到主控台电脑，进行数据汇总、分析操作，实现滤池运行的全自动控制。 五、水力核算（暂略）
因本改造方案依据”微絮凝技术”进行改进，在已应用的”微絮凝技术”工程实例中，当进水设计浊度为70~90NTU时，设计滤速为19.9m/h，出水浊度为1.0NTU以下。又因在本改造方案中使用的主要滤料为陶粒滤料，陶粒滤料是一种新型的生物膜载体填料，具有质轻、比表面积大，吸附能力强等优点，可满足正常滤速为20~25m/h，强制滤速可达到20~40m/h的使用。因此，本改造方案中的实际滤速19. 4m/h是完全可行的。 3、滤层厚度
要达到优质净化效果，L/de（滤层厚度mm/滤料有效直径mm）必须在800~1000以上。在本方案中，采用双层滤料，L/de
说明滤层厚度与滤层滤料的粒径的选择均是合乎理想的。 4、水头损失
⑴陶粒层水头损失h陶
γ1 ——————陶粒的容重（吨/米3）； γ ——————水的容重（吨/米3）； m0 ——————陶粒孔隙率（%）； H1 ——————陶粒的厚度（米）。 ⑵ 石英砂层水头损失h石 ⑶ 滤头水头损失 h滤
根据《给水排水设计手册》第3册查得当冲洗强度12升/秒·米2时，滤头的水头损失0.21米（实测值），本改造中水冲洗强度为4~6L/s·m2，可以一半0.11米作为参考值。 以上总水头损失为h=h陶+h石+ h滤=0.51+0.58+0.11=1.2m
5、过滤水头
滤池主要以冲洗配水方式的影响作为设计依据，以上水头损失计算均是冲洗时的水头损失，因本方案滤速比传统滤池快一倍，过滤水头损失可以此为参考。
根据以上计算，过滤水头损失不大于1.2米，过滤水头取1.5米，有0.3米的富余水头，可以满足正常出流的要求。过滤容污水头取1.7米，清水堰上水头距池顶1.85米，滤池尚有0.15米的超高，不会溢水。以上只是理论推算，在条件允许的情况下，滤池最好再加高0.15米较可靠。 6、冲洗水头
为达到足够的冲洗水头，对原方案进行如下调整：
⑴ 配水空间高度：将配水空间高度由0.8 m改为0.7m。气垫层的形
成只需将原滤板抬高200~250mm，因此0.7m可满足布置配气支管及气垫层的形成，保证反冲洗布气的均匀度；
⑵ 滤层厚度：将上层陶粒厚度由0.9m改为0.8m；下层石英砂滤料厚度由0.6m改为0.5m。过滤层总厚度为1.3m；
则陶粒L/de值为500~400，石英砂L/de值为556~417，则总L/de为1056~817满足800~1000以上的要求，滤层厚度降低后仍然可以满足良好截污的条件； ⑶ 排水槽高度：原方案排水槽抬高0.35m，现在可不需抬高。 六、改造费用框算
数 量 吨 m3 m3 m3 套 套 台 套
8 32
6000
8
2000
8
3000
64，000
50
3000
24,000
60
1200
24,000
50
3500
60，000
10
800
210，000
4,000
40,000
序号 项 目 名 称 单位 1 2 3 4 5 6 7 8
拆除物质及外运工程 滤板改造工程
单价 (元)
总价 (元)
40,000
备 注
均质陶粒滤料 含添加剂
均质石英砂滤料
正进水、反出水
正出水、反进水
仪表 配气系统
48，000
9 10
配气管路阀门
PLC控制柜
台 套 套 台
8 3 1 40
8000
38,000
170,000
3000
（1~14）×5%
（1~15）×1.0％
（1~16）
64，000
114,000
170,000
120，000
（1~19）×5％
978.000
包括开孔等在内 含软件
11 总线及计算机系 13 15 16 17 18 19 20
统 自控节阀
含控制部分
设备运杂费
远征施工附加费
税金
×3.413％
设计费 估
（1~17）×4％
其它工程费用
拦杆、控制室等
未预见费用
合 计