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無(wú)閥濾池是指控制閥件少，運(yùn)行自控，不需要另設(shè)沖洗水泵或水塔，基建投資低的過(guò)濾設(shè)施。其主要通過(guò)進(jìn)出水的壓差自動(dòng)控制虹吸產(chǎn)生和破壞，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，分為重力式和壓力式兩種形式。
中文名
無(wú)閥濾池
外文名
valveless filter
解 釋
不用閥門(mén)切換過(guò)濾反沖洗過(guò)程濾池
組 成
濾池、進(jìn)水裝置、虹吸裝置
目錄
.1 概述
.2 設(shè)備特點(diǎn)
.3 適用范圍
.4 構(gòu)造原理
.5 施工運(yùn)行
概述
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無(wú)閥濾池屬于快濾池的另一種類(lèi)型，它是我國(guó)20年來(lái)普遍使用的一種較新型的濾池。由于這種濾池在構(gòu)造上不裝閘閥，而是依靠水力學(xué)的虹吸原理，自動(dòng)進(jìn)水和反沖洗，故稱(chēng)之為無(wú)閥濾池。這種濾池適用于工礦企業(yè)、城鎮(zhèn)和農(nóng)村的中小型供水工程。近年來(lái)，在我省鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水工程中，大部分均采用這種濾池。
無(wú)閥濾池按其工作條件，可分為重力式和壓力式兩種類(lèi)型。按濾層構(gòu)造，又可分為單層濾料和雙層濾料兩種。 [1]
設(shè)備特點(diǎn)
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無(wú)論是重力式無(wú)閥濾池還是壓力式無(wú)閥濾池，其作用原理是基本相同的，其特點(diǎn)為：
(1)進(jìn)水、出水、反沖洗及排水均不設(shè)置閥門(mén)．運(yùn)行和反沖洗過(guò)程全由水力自動(dòng)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(mén)，需要設(shè)置一套抽真空設(shè)備。
(2)變水頭等速過(guò)濾。水頭的變化體現(xiàn)在虹吸管中的水位變化．即隨著過(guò)濾的進(jìn)展．虹吸管中的水位逐漸上升．直至虹吸形成進(jìn)行反沖洗．在整個(gè)過(guò)濾過(guò)程中．保持相等的水量。即水頭是變的，水量是不變的。
(3)反沖洗水箱設(shè)在濾池的上部，省去了專(zhuān)用沖洗水箱或沖洗水泵．減少了占地．節(jié)省了電耗．并不需要運(yùn)行操作。
(4)低水頭反沖洗，小阻力配水系統(tǒng)。
(5)運(yùn)行、沖洗全由水力自動(dòng)控制，不需要操作、管理和維修．僅需適當(dāng)維護(hù)。
(6)處理水量相對(duì)較小的，可用鋼板制作．運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)安裝．進(jìn)行設(shè)備化生產(chǎn)。但應(yīng)做好防腐處理。 [2]
適用范圍
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(1)無(wú)閥濾池由水力自動(dòng)控制運(yùn)行和反沖洗．不需要運(yùn)行、管理和操作，非常適合缺乏水處理技術(shù)人員的工礦企業(yè)應(yīng)用。
(2)無(wú)閥濾池僅起除鐵除錳的過(guò)濾作用．故很適用于地下水除鐵除錳．如果需要沉淀、澄清相配套使用，則采用水力循環(huán)澄清池為合適．因?yàn)樗ρh(huán)澄清池在高程和流量(處理水量)上較匹配。
(3)無(wú)閥濾池采用接觸氧化過(guò)濾(除鐵除錳)，可采用射流泵曝氣。同時(shí)無(wú)閥濾池的分配堰與進(jìn)水槽之間有一個(gè)水位跌落曝氣。
(4)無(wú)閥濾池除鐵除錳的濾料，采用天然錳砂，在無(wú)天然錳砂時(shí)也可采用石英砂。采用重力式還是壓力式無(wú)閥濾池．視水量及需要確定。 [2]
構(gòu)造原理
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無(wú)閥濾池分為重力式無(wú)閥濾池和壓力式無(wú)閥濾池。
重力式無(wú)閥濾池構(gòu)造見(jiàn)圖。過(guò)濾時(shí)，渾水經(jīng)過(guò)進(jìn)水配水槽后，通過(guò)進(jìn)水管流人虹吸上升管，水在虹吸上升管中向下，經(jīng)頂蓋下的擋水板均勻地分布在濾料層上，經(jīng)過(guò)濾料層和承托層，通過(guò)小阻力配水系統(tǒng)進(jìn)入沖洗水箱(清水箱)的底部空間。濾后水經(jīng)過(guò)通道上升到清水箱中，當(dāng)清水箱中的水位達(dá)到設(shè)計(jì)高度后，經(jīng)出水管流到清水池中。隨著過(guò)濾時(shí)間的延長(zhǎng)，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(dāng)水位上升到虹吸輔助管的管口時(shí)，水流開(kāi)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(guò)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(shí)，由于濾層上部壓力降低，清水箱內(nèi)的清水沿著過(guò)濾時(shí)的相反方向進(jìn)入虹吸管，水流白下而上地通過(guò)濾層，對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗，沖洗廢水經(jīng)過(guò)水封井排出。沖洗過(guò)程中，清水箱中的水位不斷下降。當(dāng)水位降到虹吸破壞斗以下時(shí)，虹吸破壞管將小斗內(nèi)的水吸完，使管口與大氣相通，破壞了虹吸，沖洗過(guò)程結(jié)束，過(guò)濾又重新開(kāi)始。
壓力式無(wú)閥濾池與重力式無(wú)閥濾池的區(qū)別在于濾池呈壓力狀態(tài)。其工作原理是在正常的工作狀態(tài)，沉淀水由水泵壓人無(wú)閥濾池，濾過(guò)的清水經(jīng)集水系統(tǒng)注入水塔供給用戶(hù)。隨著過(guò)濾過(guò)程中水頭損失逐漸增加，上升管中水位不斷升高，當(dāng)高出虹吸輔助管的上管口時(shí)，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(jìn)人濾池的水涌向虹吸上升和下降管，排走剩余空氣形成虹吸，使水塔中沖洗水箱的水，自下而上沖洗濾料。當(dāng)水箱水位下降到虹吸破壞管露出水外時(shí)，空氣通過(guò)虹吸破壞管進(jìn)入虹吸管，破壞真空，使沖洗停止，再進(jìn)入正常工作狀態(tài)。 [3]
無(wú)閥濾池節(jié)省大型閥門(mén)，造價(jià)較同規(guī)模的普通快濾池低；反沖洗自動(dòng)，操作管理較方便，工作穩(wěn)定可靠；在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中濾層內(nèi)不會(huì)出現(xiàn)負(fù)水頭。但濾池的池體結(jié)構(gòu)復(fù)雜；濾料處于封閉結(jié)構(gòu)中，裝、卸困難，并且不能觀察到濾池整個(gè)沖洗情況；沖洗水箱位于濾池上部，出水標(biāo)高較高，相應(yīng)抬高了濾前處理構(gòu)筑物的標(biāo)高，影響水廠的總體高程布置。濾池沖洗時(shí)，進(jìn)水管照樣進(jìn)水，并被排走，浪費(fèi)了一部分澄清水，而且增加了虹吸管管徑。 [4]
施工運(yùn)行
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無(wú)閥濾池土建施工時(shí)，必須嚴(yán)格控制虹吸輔助管管口、沖洗水箱溢水口、進(jìn)水分配箱箱底、配水堰口、u形進(jìn)水管底等幾個(gè)關(guān)鍵部位的標(biāo)高，竣工后應(yīng)該加以復(fù)核。管配件焊接時(shí)，虹吸輔助管口應(yīng)和虹吸上升管內(nèi)壁相齊平，不要伸入管內(nèi)，以免影響抽氣效果，但是位于虹吸管頂部的抽氣管應(yīng)伸人管中20mm。虹吸管所有焊接處都應(yīng)嚴(yán)格施工，保證不漏氣。
濾料是保證過(guò)濾水質(zhì)的重要部分，必須認(rèn)真篩選，粒徑和級(jí)配符合要求后才放入池內(nèi)。要用石英砂，不宜用建筑黃砂，因?yàn)辄S砂強(qiáng)度差，經(jīng)多次沖洗就會(huì)破碎，粒徑變小，造成過(guò)濾周期將大大縮短，甚至在沖洗時(shí)流失，濾層變薄，水質(zhì)容易受到影響。在鋪設(shè)濾料層時(shí)應(yīng)比設(shè)計(jì)厚度多加50mm，主要是考慮鋪料時(shí)濾層松散而不密實(shí)，一經(jīng)使用由于壓實(shí)而減少厚度，并且沖洗時(shí)會(huì)有一部分細(xì)砂沖走，也會(huì)使砂層減薄。
無(wú)閥濾池在投產(chǎn)使用時(shí)，首先應(yīng)排除濾層中的空氣，再進(jìn)水過(guò)濾?？梢杂袃煞N做法，一種是控制進(jìn)水量，使積存在濾層的空氣有機(jī)會(huì)排出，另一種是從沖洗箱的連通渠進(jìn)水到濾池底部，然后從下而上經(jīng)過(guò)濾層，帶出其中的空氣。初次運(yùn)行的濾池，因裝入的濾料還不干凈，所以需在沖洗水箱充滿(mǎn)后，用強(qiáng)制沖洗方法連續(xù)沖洗幾次，直到過(guò)濾下來(lái)的水清澈透明為止，然后按照快濾池相同的方法來(lái)消毒濾料。在初次運(yùn)行時(shí)，應(yīng)測(cè)定從虹吸輔助管管口溢水起到開(kāi)始反沖所需的虹吸形成時(shí)間以及沖洗開(kāi)始到?jīng)_洗停止的沖洗歷時(shí)、過(guò)濾的水量或?yàn)V速、過(guò)濾周期等，并做必要的調(diào)整使之達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。例如調(diào)整破壞斗的高度，調(diào)整沖洗強(qiáng)度調(diào)節(jié)器的開(kāi)啟度，調(diào)整進(jìn)濾池水的渾濁度以保證過(guò)濾周期等。
測(cè)定濾速可在沖洗完畢，水箱還沒(méi)有進(jìn)水時(shí)進(jìn)行。這時(shí)沖洗水箱分隔墻上的連通管需用法蘭悶板封住，并在水箱中放置水位標(biāo)尺。等到過(guò)濾開(kāi)始水箱逐漸充水時(shí)，測(cè)定某一時(shí)間內(nèi)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于過(guò)濾的水量。每一格濾池都要用沖洗水箱測(cè)定過(guò)濾的流量或?yàn)V速，如果各格濾池的流量不同，并且出入較大時(shí)，可以調(diào)整進(jìn)水分配箱的配水堰高度，使各格濾池的負(fù)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(shí)間，s。
濾池次反沖洗前，安裝在虹吸下降管下面的沖洗強(qiáng)度調(diào)節(jié)器，其開(kāi)啟度應(yīng)調(diào)節(jié)到相當(dāng)于下降管管徑的1/4，再逐步增加開(kāi)啟度，直到達(dá)到規(guī)定的沖洗強(qiáng)度時(shí)為止。無(wú)閥濾池的沖洗強(qiáng)度是變化的，開(kāi)始大后來(lái)小，所以只能測(cè)定平均沖洗強(qiáng)度。幾格濾池合用一個(gè)沖洗水箱時(shí)可記錄沖洗水箱從水位開(kāi)始下降到虹吸破壞這段時(shí)間內(nèi)的水位下降高度。上述測(cè)定方法可能有些誤差，，沖洗時(shí)，其他幾格濾池仍在過(guò)濾，不斷向水箱供水，第二，由于連通管的水頭損失，各格沖洗水箱的水位不會(huì)相同，只能大致測(cè)出沖洗強(qiáng)度．運(yùn)仃中，如果進(jìn)水渾濁度突然增大，過(guò)濾水渾濁度不合要求時(shí)，除了及時(shí)增加混凝劑以降低進(jìn)水渾濁度外，可降低濾速或采用強(qiáng)制沖洗方法多次沖洗，以保證過(guò)濾水水質(zhì)。
濾池使用幾年后，需要換砂或檢修，為了不致斷水，可逐格檢修。檢修時(shí)，沖洗水箱分隔墻上的連通管用悶板蓋住。但是水箱隔開(kāi)后容量減小，沖洗水量不足，濾層不易沖洗干凈，補(bǔ)救的辦法是待水箱再次裝滿(mǎn)水后，用強(qiáng)制沖洗方法多次反沖洗。
無(wú)閥濾池平時(shí)無(wú)法觀察濾料情況，例如表面是否細(xì)砂太多，濾層有否減薄，砂面有無(wú)凹凸不平等，因此每隔半年左右，在供水淡季．打開(kāi)人孔，檢查濾層是否平整，濾料有無(wú)損等，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)針對(duì)情況加以解決。例如濾速太慢時(shí)，可檢查濾料的粒徑，如因面層細(xì)砂過(guò)多，可刮去細(xì)砂，用較粗的砂補(bǔ)充到規(guī)定厚度；又如過(guò)濾很短時(shí)間出水水質(zhì)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(shí)可按濾料粒徑要求補(bǔ)足到應(yīng)有的濾層厚度等。濾料更換或補(bǔ)充后，應(yīng)經(jīng)過(guò)清洗和消毒才可向外供水。 [5]
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