气水反冲洗滤池的设计改进.docx

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气水反冲洗滤池的设计改进

气水反冲洗滤池的设计改进

第22卷第8期

2006年4月

中国给水排水

CHINAWATER&WASTEWATER

Vn1.22No.8

Apr.2006

零祭爨零零零苫口

爨设计经验毳管磷蹬世毒管

气水反冲洗滤池的设计改进

苏毅,沈中明,何刚雁2

（1.武汉市给排水工程设计院有限公司,湖北武汉430034;2.武汉市水务集团,湖北

武汉430034）

摘要:

武汉市水务集团最早于1992年引进V型滤池工艺,经过不断消化,吸收和改造后,

形成了独具特色的气水反冲洗滤池,并在武汉及周边多座水厂得到应用.简要介绍了气水反冲洗

滤池的工艺改进,包括进水配水系统,出水系统,滤板梁,反冲洗设备,管廊,滤池屋盖,栏杆布置,水

位控制模式等的改进.

关键词:

V型滤池;气水反冲洗滤池;技术改进

中图分类号:

TU991.2文献标识码:

C文章编号:

1000—4602（2006）08—0038—05

TechnicalModificati0nf0rAir.WaterBackwashFilter

SUYi,SHENZhong—ming,HEGang—yan

（1.WuhanMunicipalWater&WastewaterDesignInstituteCorporation,Wuhan430034,

China;2.WuhanWaterGroup,Wuhan430034,China）

Abstract:

Earlyin1992,WuhanWaterGrouphasimportedV—filterprocess,whichhasbeenYen—

ovatedintotheair—waterbackwashfilterwithspecificfeature,andhasbeenappliedinmanywaterworks

inWuhanandnearbyareas.Themodifiedprocessesofthefilterareintroducedinbrief,includinginlet

waterdistributionsystem,filteroutflowsystem,filterboard,backwashdevice,filtergallery,handrail

layout,andwaterlevelcontrolmode,etc.

Keywords:

V.filter;air.waterbackwashfilter;technicalmodification

武汉水务集团最早于1992年在白鹤咀水厂新

建工程中引进了V型滤池工艺,多年来经过不断吸

收,改进后,形成了独具特色的气水反冲洗滤池,随

后在武汉及周边多座水厂得到应用,如武汉经济技

术开发区沌口水厂新建工程（10×l0m/d）,安陆

第二水厂新建工程（5×l0m/d）,白沙洲水厂三期

扩建工程（10×10m/d）,白沙洲水厂四期扩建工

程（10×10m/d）,白沙洲五期扩建工程（20×10

113/d）,宗关水厂新系统改建工程（25×l0m/d）,

宗关水厂一期改建工程（32×10m/d）,阳逻水厂

新建工程（5×10m/d）,即将建设的宗关水厂二期

改建工程（32×l0m/d）等项目中均采用了气水反

冲洗滤池.

1进水,配水系统的改进

改进前的进水,配水系统为沉后水通过进水总

渠配水,经由1个气功阀门和2个扫洗阀,越过一条

横向配水堰,然后向左右两侧进入V型槽;在横向

配水堰两侧各设置了1个溢流井,当滤池水位超过

警戒水位时溢流;进水气动阀和扫洗阀均安装于进

水总渠内.改进前的进水,配水系统布局见图1.

这种设计存在的主要不足为:

①每格滤池的3个阀门安装于进水总渠内,阻

挡了进水总渠水流,影响了各格滤池的配水均匀性.

②阀门位于进水总渠内,不便于检修.

③阀门的阀杆伸出走道板,并位于走道板中

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第8期苏毅,等:

气水反冲洗滤池的设计改进第22卷

央,使走道板拥挤,凌乱.

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a.设计平面图

b.实景图

图1改进前的进水,配水系统

Fig.1Inletanddistributionsystembeforemodification

④与阀门配套的气动管线,控制电缆,自用

水管等管线_尤专用通道,要么安装于进水总渠内,虽

不影响美观,但安装和检修不便;要么安装于走道板

顶面,安装和检修方便,但显凌乱,影响美观.

⑤每格滤池设置溢流井作用不大,而且井宽

较窄,不便于施工装贴和清扫.

针对上述不足,将各格滤池的配水系统进行了

改进,使之既美观大方,又安装,检修方便.改进如

下:

①取消各格溢流井,在进水总渠末端设置1

根总溢流管.

②将各格滤池的3个进水阀门安装于进水总

渠外侧,设置外挑走道板盖住体,在走道板下顶设

置专用管道通道,将各种配套管线和电缆等设置于

走道板下顶.这样,将配水廊道,阀门,配套管线有

机地融合起来,使走道板遮挡阀体和配套管线.改

进后的布局见图2.

a.设计平面图

b.实景图

图2改进后的进水,配水系统

Fig.2Inletanddistributionsystemaftermodification

改进后进水阀门布置于进水总渠外,使进水总

渠配水均匀性更好;进水总渠上层走道宽敞美观;阀

门及配管置于外挑走道板下,既美观又便于安装和

检修;取消溢流井后,将配水堰纵向布置,对称布置

的两道配水堰设置调节堰板,均匀配水后将水送入

两侧V型槽.这样,配水堰内空间宽敞,建筑装贴,

设备安装和检修非常方便.

2出水系统的改进

滤池出水系统主要由日字井,阀坑组成,日字井

和阀坑的布局将直接影响管廊的柱网布置.由于改

进前日字井平行于池体布置,其单边布置可能超出

单格滤池分界线,柱网布置不便,还导致阀坑必须尽

量压缩,使反冲洗阀门布置过于紧张.改进前的布

局见图3.

针对原设计的不足,进行了精心布局和改进.

首先,将日字井与池体由原来的平行布置改为垂直

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39?

第8期中国给水排水第22巷

布置,阀坑与日字井平齐,清水阀自然内移,让出足

够空间安装反冲洗阀及伸缩器,兼顾了阀门之间的

相互关系,也兼顾了单池之问的关系.

滤池

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a.设计平面图

b.实景图

图3改进前的出水系统

Fig.3Outletsystembeforemodification

这样布置使日字井与阀坑整齐美观,阀门布置

匀称合理,口字井在单格范围内布置,为管廊柱网与

单格滤池对应创造了条件.

随着滤池布茕的不断改进,逐步尝试取消沉降

缝,采取管廊与滤池屋盖共用立柱的方式,这样不仅

节省了投资,还使管廊布置更加简洁.改进后的布

局见图4.

a.设计平面图

b.实景图

图4改进后的出水系统

Fig.4Outletsystemaftermodification

3滤板粱布局的改进

气水反冲洗滤池的反冲洗配水,配气流程为:

反

冲洗压力水,压力空气进入H形配水槽下层配水渠

后,通过配水渠侧壁均布的配水孔和配气孔进入滤

板下层清水区,水,气进入清水区后上层配气（形成

气垫层）,下层配水,再通过长柄滤头均匀配水,配

气,达到均匀反冲洗的目的.

改进前由于结构设计布置的原因,承载滤板的

滤板梁呈井字形布置,这样气垫层在滤板下横向移

动过程中会受到纵向梁的阻碍,导致配气末端气压

明显不足,配气均匀性受到影响.改进前的气垫层

横向移动示意图见图5.

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立柱/配气孔//配水孔//配水渠

图5改进前的气垫层横向移动示意图

Fig.5Aircushionlayerhorizontalmovingbefore

modification

通过总结分析,在设计时加以改进.采用合理

的滤板梁构造,取消纵向滤板梁,保留横向滤板梁,

第8期苏毅,等:

气水反冲洗滤池的设计改进第22卷

使单排横向梁之间的配气无任何阻碍,同时在横向

梁上布置均气孔,使排与排之问的配气达到均衡.

改进后滤池配气均匀性得到了很大的改善.改进后

的气垫层横向移动示意图见图6.

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图6改进后的气垫层横向移动示意图

Fig.6艋cushionlayerhorizontalmovingafter

modificatloil

4滤池反冲洗设备设置的改进

气水反冲洗滤池的反冲洗设备主要包括反冲洗

水泵和鼓风机,由反冲洗水泵向滤池提供反冲洗水,

由鼓风机向滤池提供压力空气.

改进前的滤池反冲洗参数为:

当气冲时,气冲强

度为14～17L/（s?

ITI）;气水联合反冲时,气冲强

度为14～l7L/（s?

m）,水冲强度为4～5L/（s?

ITI）;水漂洗时,水冲洗强度为4～5L/（s?

ITI）.凶

此,水泵,风机设置台数各为2台,1用1备.当气

冲时,开启1台鼓风机;气水联合反冲时,开启1台

鼓风机和1台水泵;当水漂洗时开启1台水泵反冲.

这种冲洗方式的不足是在气水联合反冲洗时冲洗强

度过大,导致滤料流失严重.

针对气水联合反冲洗过程中冲洗强度过大这一

问题,经过计算和测试加以改进.将水泵和鼓风机

的台数由原来的各2台改为各3台,单台设备容量

各减小1/2.这样当气冲时开启2台鼓风机;气水

联合冲洗时,开启1台鼓风机和1台水泵;当水漂洗

时开启2台水泵反冲.改进后单纯气冲和单纯水冲

洗强度较改进前不变,仅当气水联合冲洗时水冲强

度和气冲强度各较原来减半,冲洗的稳定性和可靠

性得到很大改善,跑砂现象消失,冲洗效果也较好,

同时节省了反冲洗能耗.

5管廊建筑布局的改进

气水反冲洗滤池有双排布置和单排布两种.

当采用双排布置时,管廊的建筑荷载可以对称地传

递到两边的池壁上,沉降比较均匀.由于滤池运行

中存在满水和放空两种工况,所以过去一股将管廊

楼屋盖简支在两侧的滤池上.对这种结构方式的改

进足采用整体楼屋盖结构,加强梁柱节点的构造.

实践证明,这种改进是成功的.

采用单排布置取消沉降缝,就是将管廊与滤池

沉降缝处设置的双排独立柱改为单排立柱,即管

廊与滤池楼屋盖相邻侧采取共用立柱的整体结构型

式.这种改进是对常规建筑结构布置理沦的一种突

破.因为管廊与滤池两者单位面积荷载差别很大,

沉降肯定是均匀的.沉降不均匀性验算也显示,

两者有2cm左右的沉降差.

为了达到取消沉降缝,简洁,美观,整体化地布

置结构这一目的,主要采取了四方面的措施:

一是通

过计算,合理确定管廊远离滤池侧基础的底而积,以

控制沉降量;二是在管廊楼屋盖.设置纵向后浇带;

三是对滤池实施预沉降,待早期沉降发牛后,再将有

沉降量差别的两种结构整体化;四是对基础及卜部

结构梁柱节点采取构造加强措施.

在白沙洲水厂四期工程（10×10ITI/d）,五期

_丁程（20×10ITI/d）以及阳逻水厂（5×10ITI/d）

三个项目上,单排布置的气水反冲洗滤池都采取了

取消沉降缝这一优化建筑布局的改进措施,实现了

设计理念,并经受了实践的检验.改进后的管廊效

果见图4.

6滤池屋盖的优化设计

气水反冲洗滤池的单池面积较大,含各种构造

在内单池面积一般为9ITI×15ITI,改进前的柱网布

置一般为2跨×2跨,这样整个滤池范幽内立柱布

置非常密集,显得比较拥挤.

为了消除这一不足,力争对滤池屋盖柱网进行

简化,形成大跨度屋盖.经过对屋盖柱网进行重新

布局,合理优化,取消每口滤池的中央立柱,取消进

水总渠外侧立柱,进水总渠上部屋盖采取悬挑结构,

滤池屋盖采取井字梁结构,形成的柱网尺寸对应于

单口滤池,最大跨度为12m,并外挑3m.这样的建

筑布局对结构设计是一种严峻的考验.经精心设计

和计算获得了成功,改进后整个滤池屋盖布置显得

简洁明快.

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41?

第8期中国给水排水第22卷

7栏杆的布置

每座滤池分格众多,走道纵横交错,改进前滤池

各种走道两侧均布置了栏杆滤池走道栏杆分内侧

和外侧,内侧为滤池盛水池体,正常情况下水面距离

走道面高差较小,危险较小;外侧为池外地面,走

道面距离地面高差较大,一般在3m以上,危险性较

大.

通过方案比选和优化,结合各种走道危险性的

特点,将栏杆布置进行简化.将内侧所有栏杆取消,

保留外侧栏杆,内侧代以黄色警示线.

内侧栏杆取消后,滤池池面显得更加开阔大气,

清新美观.改进后的效果见图7.

控制盘明快的大跨度屋架

宽敞的越—————,超

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黼简洁的管u——一m—

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b.买景嘲

图7滤池改进后的整体效果

Fig.7IIItefiltereffectaftermodification

8水位控制模式的改进

气水反冲洗滤池为恒水位变速过滤,出水水质

稳定.改进前的控制方式为通过在滤料层上端和下

端设置差压计来测量水头损失,通过差压计来控制

出水阀门的开启度,以控制滤池的工作水位,使之保

持恒定.经过多年的实际运行,发现差压计使用超

过一定年限后,由于结垢和灵敏度下降等原因导致

精确度降低,不能正常工作,运行水位无法恒定.经

过研究分析,拟将差压计取消,改用超声波液位计.

通过水位变化来控制出水阀门的开启度.实践证明

这种控制模式方便可靠.

9整体效果

气水反冲洗滤池的池型设计布局通过多方面的

改进,取得了良好的效果.改进后的管廊及滤池池

面布置整体效果见图4,7.改进后的滤池工艺不仅

运行更加稳定可靠,而且外观更加简洁明快.该工

艺在武汉及周边部分地区得到了发展和应用,深受

用户好评,值得推广.

参考文献:

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2005,21

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统设计[J].中国给水排水,2004,20

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究[J].中国给水排水,2004,20

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61—62.

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42?

E—maiI:

szmbox@sina.tom

通讯地址:

430034武汉市汉口解放大道240号武汉市给

排水设计院有限公司沈中明

收稿日期:

2006—01—06