今天小编为大家精心挑选了关于《重力式滤池发展论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。摘要：农业高效节水技术在新疆地区发展很快，但作为主要供水水源的地表水含沙量较高，影响了该技术的广泛推行。为此，需要研究能有效处理地表水泥沙、满足滴灌水质要求、投资相对较少的除沙装置，河水滴灌重力沉沙过滤池比较好地解决了这一问题。
重力式滤池发展论文 篇1：
农村乡镇自来水厂制水工艺方案比选浅析
【摘 要】“民以食为天，食以水为先”。水是人类生存和繁衍的基本要素，又是社会物质生产不可缺少和替代的战略资源。通过“十一五”和“十二五”国家大力推进农村安全饮水工程的建设，如今我国约30%的农户家庭接入的自来水，改善了农民的生活条件，提高了农村居民的生活水平。那么自来水厂如何地制好水？供好水？如何确保老百姓的饮用水洁净、卫生、安全、便是乡镇自来水厂的重要职责。笔者从事乡镇农村饮水工程管理多年，结合乡镇自来水厂的制水和供水过程从自来水生产的角度浅析传统的制水工艺和制水流程，通过比选确定最佳的制水工艺和制水方案，确保百姓喝上卫生、安全的自来水。
【关键词】加药；絮凝；沉淀；过滤；消毒
0.引言
我国早期的乡镇自来水厂一般始建于上世纪九十年代，由于供水规模小、生产设备简陋，无加药和消毒设施。水质差、水压低、定时供水，水的安全性和方便程度都不达标。经济效益差，基本处于亏本和倒闭状态，农村居民饮用水特别困难。自“十一五”起国家开始实施的农村饮水安全工程，建设乡镇规模化水厂，解决广大农民的饮用水不安全问题。如何建乡镇规模化水厂？采用什么制水工艺？使得自来水厂能过在创造社会效益的前提下，获得一定的经济效益，并能够持续健康的发展下去，是摆在水利人面前的一个课题。笔者通过几年在农村供水工程管理岗位上的感受和实践经验，就乡镇规模化水厂的制水工艺方案比选做一浅析，和水利人共同学习，不足之处请批评指正。
1.自来水的水处理目和水处理过程
水库原水的水体由于大自然客观因素和人为因素的共同作用，使得原水水体里含有各种各样的有机物和无机物杂质。他们分别以悬浮物、胶体、溶解物三大物态形式存在于水体中。自来水厂的水处理的目的就是去除原水中这些会给人类生活、健康和生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使净化后的水能满足生活饮用及生产的需要。
自来水的处理过程为：取水→加药→絮凝→沉淀→过滤→消毒→供水。与之相关的建筑物和构筑物有：取水口、取水泵房（俗称一泵房）、絮凝池、沉定池、过滤池、清水池、加药间和供水泵房（俗称二泵房）。通过以上制水过程和制水建构筑物的描述不难看出，制水的关键在，一是水的絮凝，二是水的沉淀，三是水的过滤，四是水的消毒。水的絮凝、沉淀、过滤和消毒有多重方式，如何选择经济高效的制水工艺便是摆在水利人面前的一个课题。
1.1絮凝原理、絮凝过程和絮凝池的选择
自来水常用的絮凝剂普遍为聚合氯化铝无机高分子化学物品，其水溶液能强烈吸引胶体微粒，通过黏附电中和、黏附架桥和交联作用，促进胶体凝聚，同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，从而使胶体离子发生互相吸引作用，破坏了胶团的稳定性.促进胶体微粒碰撞，形成了大颗粒絮状物，以利于从水中分离、沉降下来。这便是水的絮凝原理。
水库原水通过一泵房水泵提水后（视高程需要）进入到水厂，第一道水处理工序为水的絮凝即：原水→投加水处理剂（聚合氯化铝溶液）→混合（在静态混合器中）→理化反应（管道和絮凝池中）→ 生成絮状水（絮凝池中），这一水处理工序称为水的絮凝过程。其作用是通过水力、水流、旋流的碰撞使药剂迅速均匀地散于水中，并形成大颗粒絮状物水体。这称为水的絮凝过程。经絮凝过程处理后的水流入沉淀池，进入水处理的第二过程即沉淀过程。
传统的絮凝池有以下几种形式：
A.折板絮凝池，絮凝时间10min-15min，一般取12min，适用于日产1万吨水厂。
B.往复式隔板絮凝池，絮凝时间20min-3-min 适用于日产3万吨及以上的水厂。
C.穿孔旋流式絮凝池，絮凝时间15min-25min。适用日产2千吨-5千吨水厂。
D.网格絮凝池，絮凝时间10min-15min，适用日产5吨-5万吨水厂和水厂的改造工程，由于农村乡镇自来水厂规模一般为2千吨-2万吨不等，通过笔者的实践经验建议新建2千吨-5千吨的水厂采用穿孔旋流式絮凝池，其絮凝时间一般取为20min，该池型具有结构简单、布局紧凑、占地面积小、水质处理效果好的等优点。
1.2沉淀原理、沉淀过程和沉定池的选择
通过絮凝过程形成的大颗粒絮状物水体，沿布水区横截面的过水孔均匀分配后进入沉淀区。絮状体依靠重力作用从水中分离出来，这便是沉淀原理。
水流入沉淀区后，由于沉淀池沉淀区的容积较大，致使絮凝反应后的水流流速急剧下降，因此水流开始在沉淀池中缓慢向前向上流动。在缓慢流动过程中，水体中的大颗粒絮状物开始和水体离析，并沉于池底。离析、沉淀后的水体开始变得清澈、洁净起来，一般浊度达到3NTU-10NTU.沉淀下来的絮状物不断堆积和氧化等最终形成污泥，聚于池底。这个的过程称为沉淀过程。整个过程在沉淀池中进行。
传统的沉淀池有：
A.平流沉淀，适用于大中小型水厂。由于池体占地面积大，结构要求严格，面前一般已很少采用；
B.斜管（斜板）沉淀池，因水流的方向不同又分为，异向流、侧向流和同向流。其中以斜管沉淀池具有停留时间短、沉淀效果好、占地面积小等优点而得到最广泛的应用。缺点是因停留时间短，要求絮凝的效果要好即絮体大、密度高等。
C.侧向流水平管沉淀池，水平管沉淀”应用“哈真”浅层理论，将沉淀管水平放置，原水平行流动，悬浮物垂直分离，具有最佳状态下的沉淀和分离功能。水平管沉淀分离装置分成若干层，由此增加了沉淀面积，减小了悬浮物的沉降距离，缩短了悬浮物沉淀时间；水平管单元的垂直断面形状为菱形，管底侧向设有排泥狭缝，沉泥顺侧底下滑，再通过排泥狭缝滑入下面的水平管沉淀单元，悬浮物通过水平管及时与水分离，水走水道、泥走泥道，改善了悬浮物可逆沉淀的排泥条件，并避免了悬浮物堵塞管道和跑矾现象的发生。该池和斜管沉淀池比较具有沉淀效率高，水处理效果好、过载能力强和占地面积小等优点，适用于大中小各类水厂。缺点是造价高，阻碍了其推广应用。
1.3过滤原理、过滤过程和过滤池的选择
以石英砂（海沙为好）、鹅暖石、滤砖或是纤维滤料、蘑菇型滤头和PVC滤板等组成有空隙的粒状或是蓬松状滤料层，通过黏附作用和阻碍作用，截留水体中更为细小悬浮絮状物。这便是水的过滤原理。
沉淀后的水体通过集水槽流入布水池，再通过布水管槽均匀分布给过滤池，流入滤池的水体通过有空隙的沙石滤料或蓬松状的纤维滤料，水体中悬浮的细微絮状物被吸附和阻碍，从而进一步使水澄清，这一水处理过程称为水的过滤过程，滤后水的浊度0，05NTU-1NTU。
过滤池的选择：
A.无阀滤池（也称虹吸滤池）一种不用阀门切换过滤与反冲洗过程的快滤池，由滤池本体、进水装置、虹吸装置三部分组成，是没有阀门的快滤池。在运行过程中，出水水位保持恒定，进水水位则随滤层的水头损失增加而不断在吸管内上升，当水位上升到虹吸管管顶，并形成虹吸时，即自动开始滤层反冲洗，冲洗废水沿虹吸管排出池外。无阀滤池分为压力式无阀滤池和重力式无阀滤池。虹吸滤池的优缺点：
（1）优点。不需要大型的闸阀及相应的电动或水力等控制设备，可以利用滤池本身的出水量、水头进行冲洗，不需要设置洗水塔或水泵；不需要滤速控制装置；不至于发生负水头现象；设备简单，操作管理方便，易于自动化控制，减少生产管理人员，降低运转费用；在投资上与同样生产能力的普通快滤池相比能降低造价20～30%，且节约金属材料30～40%。
（2）缺点。与普通快滤池相比，池深较大（5～6米）；没有富余的水头调节，有时冲洗效果不理想。
（3）适用条件。虹吸滤池适用于中小型给水处理（一般在4000吨/日～5000吨/日），有较突出的优点。
B.普通快滤池指的是为传统的快滤池布置形式，滤料一般为单层细砂级配滤料或煤、砂双层滤料，冲洗采用动力单一水形式冲洗，冲洗水由清水池和水泵供给。普快滤池的优缺点：
（1）优点：运行管理可靠，有成熟的运行经验；池深较浅；滤速高；污能力较大工作周期较长。
（2）缺点：阀门比较多；一般冲洗阻力大，需要设有动力冲洗设备。
C.V型滤池.（粗滤料滤池）是法国德格雷蒙公司设计的一种快滤池，因两侧（或一侧也可）进水槽设计成V字形而得名，目前在我国普遍应用，适用于大、中型水厂。V型滤池一般采用较粗、较厚的均匀颗粒的石英砂滤层，V型滤池提升了滤速另因于采用了不使滤层膨胀的气、水同时反冲洗兼有待滤水的表面扫洗，明显提升了滤池的反冲洗效果，改善V型滤池过滤能力的再生状况，从而增大滤池的截污能力，降低了滤池的反冲洗频率。V型滤池的优缺点：
（1）优点：出水水质好、滤速高、运行周期长、反冲洗效果好、节能和便于自动化管理等特点。
（2）缺点：增加高压气冲设备、滤池构造复杂、汽水配管繁多。
D.D型滤池是由清华大学和德安公司共同开发研制的一种重力式高速自适应滤池，它以国家863计划的专利产品——彗星式纤维滤料为技术核心，采用小阻力配水系统、高效的气水反冲洗技术、恒或变水位的过滤方式，广泛应用于自来水、工业给水、中水回用工程，取得良好的经济效益和社会效。
D型滤池的优缺点：
（1）优点a、过滤精度高：经颗粒粒度分布和计数仪分析测试，对水中大于5μm的悬浮固体颗粒的去除率可达91%以上，最高去除率为97.7%，正常出水浊度在0.5NTU-1NTU以下。
b、截污容量大：经絮凝处理的水，截污容量在10～35kg/m3的范围内。
c、过滤速度快：在工程应用中的过滤速度可达18～23m/h，减少滤池的占地面积，节约工程建设投资。
d、反洗耗水率低：反冲洗耗水量小于周期滤水量的1%-2%。
e、运行费用低：絮凝剂投加量是常规的1/2～1/3，使得吨水运行费用减少。
f、使用寿命长：滤料本身耐腐蚀性能好，自然使用寿命在十年以上，维护费用低，使用多年后对滤池适量补充前委滤料，不存在更换的弊病
g、抗负荷能力强：能经受短时间内高浊度水（雨季源水浊度陡然曾高或加药设备异常造成的高浊度水入池）的冲击，而仍然保证出水水质。
（2）缺点：
a、纤维滤料的造价高。
b、气冲洗系统设备安装要求高。
c、金属管路阀门多，施工难度大。
通过以上四种滤池的比选可以看出产能为3000m3/d-5000m3/d农村乡镇规模水厂建议采用虹吸无阀滤池，产能为10000m3/d-20000m3/d大水厂建议使用D型滤池。
2.自来水消毒处理的目和消毒过程
2.1消毒处理（包括前后加氯）
水经过滤后，浊度由原来的3NTU-10NTU降低为1NTU以下，使的水体中残留的微生物、细菌和病毒成几何级的降低。但是残存的微量细菌和病毒如果不进行消毒，它们依然会繁殖，危害人的身体健康。为此必须进行自来水的消毒，使得自来水达到饮用水细菌学指标。消毒不仅能够杀死出厂水中的病毒和有害细菌，而且也对自来水进行去色去味处理，使得水质更清澈和洁净，另外溶解在水体里的消毒剂余量还可以控制管网末梢水细菌繁殖以及预防二次污染。这就是消毒的目的。自来水消毒主过程要是通过次氯酸钠（二氧化氯、液氯）等与水反应生成的次氯酸在细菌和病毒的细胞膜内部起氧化作用，破坏细菌和病毒的酶系统而使死亡的过程。
2.2自来水消毒剂的选择
常用的自来水消毒剂和消毒方式一般有三类，一是二氧化氯消毒；二是次氯酸钠消毒；三是液氯消毒。
A、二氧化氯是二氧化氯是国际上公认的含氯消毒剂中唯一的高效消毒灭菌剂，它对微生物细胞壁有较强的吸附穿透能力，可有效地氧化细胞内含巯基的酶，还可以快速地抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物，可以杀灭一切微生物，包括细菌繁殖体，细菌芽孢，真菌，分枝杆菌和病毒等，并且这些细菌不会产生抗药性。具有高效、强力、快速、持久、光谱、灭菌、无毒、无刺激、安全性高的特点。缺点：是制取二氧化氯的设备由于原材料使用的是盐酸和氯化钠经常被腐蚀损毁，故障率高，维修成本高。但是由于安全性依然得到广泛的使用。二氧化氯投放在水中的反应方程式4Cl02+2H2O=2Cl2+3O2+4HClO。
B、次氯酸钠的消毒原理（NaCLO）
次氯酸钠的杀菌原理：次氯酸的氧化作用是含氯消毒剂的最主要的杀菌机理。含氯消毒剂在水中形成次氯酸，作用于菌体蛋白质。次氯酸不仅可与细胞壁发生作用，且因分子小，不带电荷，故侵入细胞内与蛋白质发生氧化作用或破坏其磷酸脱氢酶，使糖代谢失调而致细胞死亡。次氯酸钠的浓度越高，杀菌作用越强。而次氯酸钠在水中能解离为次氯酸所以说次氯酸钠溶液是一种高效的消毒液。特点是：杀菌消毒效果好，使用方便，价格便宜。
缺点是：腐蚀性较强，易挥发，经常吸入对人体有致癌作用。次氯酸钠投放在水中的反应方程式NAC10+H2O-NAOH+HC10。
C、氯气（液氯）
氯气（Cl2）是一种黄绿色有刺激性气味的液氯挥发气体，能溶于水，常温下1体积水能溶解2体积氯气。氯气的消毒原理是氯气溶于水后生成盐酸和次氯酸，而次氯酸具有强氧化性，因此具有很强的杀菌消毒能力，是常用的消毒剂。氯气对人体有强烈的刺激性，吸入少量氯气会刺激鼻腔和喉头粘膜，并引起胸痛和咳嗽；吸入较多氯气会窒息致死。特点：使用维护简单方便，杀菌消毒效果好、价格低廉。缺点：危险性高，易泄漏。氯气加入水中的化学方程式：Cl2+H2O=HCl+ HClO。
2HClO=2HCl+O2↑。
笔者通过几年对千吨、万吨水厂的管理，建议农村乡镇500m3/d-1000m3/d使用二氧化氯消毒剂。1000m3/d-8000m3/d使用次氯酸钠消毒剂。10000m3/d以上的使用氯气。
3.总结
水是生命之源，没有水的安全，人们的生活便得不到保障。制好水是一个水利人的责任所在，管理好、运行好农村乡镇自来水厂是人心所向、众望所归。本文所述是笔者几年从事农村乡镇自来水厂管理的工作体会和实践经验的总结，不足之处请同仁指教谢谢。 [科]
作者：黎晓光
重力式滤池发展论文 篇2：
河水滴灌重力沉沙过滤池物理试验研究
摘要：农业高效节水技术在新疆地区发展很快，但作为主要供水水源的地表水含沙量较高，影响了该技术的广泛推行。为此，需要研究能有效处理地表水泥沙、满足滴灌水质要求、投资相对较少的除沙装置，河水滴灌重力沉沙过滤池比较好地解决了这一问题。以河水滴灌重力沉沙过滤池为研究对象，通过物理试验研究沉淀池长25m，侧向溢流堰长分别为5，3，2m的沉沙过滤池除沙效果，结果表明：在沉淀池长25m的工况下泥沙总处理效率可达50%以上，侧向溢流堰长度选取3m比较合适，满足出池水质要求的进口最大含沙量约为1.5kg/扩。
关键词：重力沉沙过滤池；过滤网；溢流堰；含沙量；泥沙拉径
作为我国最大的农业高效节水区，新疆每年完成农业高效节水面积20万hm2以上，发展速度居全国前列，到2020年全区农业高效节水面积将达到286万hm2，而以微灌为主的节水灌溉模式已经确立了主导地位[1]。对于微灌系统，由于其灌水器孔径比较小，容易被堵塞，因此对水质的要求很高。而新疆地表水多为山溪性河流，水中泥沙含量大，未被排除的超过微灌系统灌水器指标的泥沙颗粒会把灌水器堵塞，使其无法正常工作，因此在水进入微灌系统之前，采用水沙分离设备或工程措施对来流河水进行泥沙处理十分必要[2]。目前泥沙处理主要有水库沉降泥沙、灌区上游沉沙池处理泥沙、滴灌系统首部沙石过滤器和网式过滤器除沙等多种方法。
河水滴灌重力沉沙过滤池是用来沉降河水或渠道水流中大于设计沉降粒径的悬移质泥沙，并通过不锈钢滤网处理泥沙、漂浮物、浮游生物等杂物的建筑物，主要由沉淀池、溢流堰、过滤网、清水池、集污槽等几部分构成；与目前滴灌工程中普遍采用的机械加压设施相比，具有占地面积小、投资少、易维护、控制面积大、不耗能、运行成本低等优势[3]。
通过对呼图壁县石梯子乡白杨河村沉沙过滤池、大丰镇联丰村沉沙过滤池、红山村沉沙过滤池，玛纳斯县凉州户镇五圣宫村沉沙过滤池进行现场跟踪测试与研究发现[4-7]：侧向溢流堰长度与沉淀池长度相等，水流在沉淀池的首端就开始溢流，不仅影响过滤效果，还会造成滤网浪费，同时增加了维修成本。经过不断改进，2013年建設的工程中将溢流堰布置在沉淀池的尾部，但侧向溢流堰的适宜长度还有待研究，沉沙过滤池的泥沙处理效果、出池泥沙含量及泥沙粒径能否满足设计要求，还缺乏理论依据。为此，笔者通过试验研究了沉淀池长25m，尾部侧向溢流堰长分别为5、3、2m的沉沙过滤池除沙效果，旨在得到25m沉淀池所对应的最佳溢流堰长度及进口适宜含沙量，为实际工程中河水滴灌重力沉沙过滤池的建设及运行提供参考。
1 物理模型试验
1.1 试验设计
河水滴灌重力沉沙过滤池可分为双向内斜跨式重力沉沙过滤池、双向外斜跨式重力沉沙过滤池和单向斜跨式重力沉沙过滤池等3种类型[8-9]。根据试验场地大小、泵房水循环出力及浑水搅拌系统供沙能力，同时参考地方标准，确定本次试验采用单向斜跨式重力沉沙过滤池，模型比尺1：1，设计流量0.05m3/s。根据试验要求及现场试验沉沙过滤池除沙效率，进水含沙量选用1.0～2.5kg/m3。试验模型的平面布置和剖面见图1。
其中，沉淀池进口设置导流墙，导流墙后设置调流板（桩号0+00.00m）。沉淀池长25m，宽1.50m，池底坡度为1%。沉淀池尾部设置侧向溢流堰，其长度可通过调节溢流堰上游处挡水板来确定。侧向溢流堰下方铺设100目的不锈钢滤网，根据2013-2014年工程现场试验可知，滤网角度在35°～40°之间除沙效果比较好，本次试验滤网角度为38°。清水池设于滤网下方，清水池长25m，宽0.75m。为了实现水力冲沙，清水池底坡倾斜方向与沉淀池的一致，坡度为1%。集污槽长25m，宽0.75m。
1.2 试验材料和仪器
本试验取试验地天然沙土作为模型沙，颗粒级配见图2。粒径大于0.075mm的沙占52.5%，小于0.075mm的沙占47.5%，小于0.005mm的沙占10%，中值粒径为0.1mm。
试验仪器主要有LGY-Ⅲ型智能流速仪、颗分粒度仪，0.1mm电子水准仪，0.0001g电子天平、0.01℃电子温度计、50mL锥形瓶等。
1.3 试验方案
1.3.1 试验内容
在沉淀池长25m，侧向溢流堰长分别为5、3、2m工况下，重力沉沙过滤池设计流量为0.05m3/s，改变进口含沙量，得到沿程水位、流速、含沙量分布、颗分数据，确定重力沉沙过滤池的泥沙处理效率，分析25m沉淀池所对应的最佳溢流堰长度，得到满足出口水质要求的进口最大含沙量。
1.3.2 试验步骤
确认系统正常运转、模型进入工作状态时注入浑水，当进水流量与出水流量稳定时，开始试验。在设计流量和其他参数相同的情况下开展以下工作：在侧向溢流堰长5m的工况下，调节上游加沙量，取出口水样测量含沙量；在满足出口含沙量分别为<0.5kg/m3、0.5～0.6kg/m3、>0.6kg/m3的情况下，测量进口及各断面的含沙量；出口含沙量满足要求时测量水位、流速，观测流态。以上数据采集后停止进水，待池中水渗透完毕，采集沉淀池和清水池内各断面的沙样进行颗分试验。改变溢流堰长度，分别为3、2m，重复上述步骤。
1.3.3 试验方法
沿X方向（水流方向）在沉淀池桩号分别为-0.17、2.00、6.25、12.5、18.75、24.5m处设6个断面，其中-0.17m断面位于调流板（0断面）之前，以便于观测水流通过调流板后的变化。
（1）水位测量。每个断面沿Y方向设0.4、1.1m两个测点（见图3），每个测点测量3次，取平均值。
（2）流速测量。每个断面沿Y方向设置0.4、1.1m两个测点，各测点沿Z方向设水面以下0.1m处、水深1/2处、水深2/3处3个位置（见图3），每个位置测量3次，取平均值。
（3）含沙量测量。针对25m长沉淀池和5、3、2m侧堰长度进行组合，共3种结构工况，每种结构工况下安排满足出口含沙量分别为<0.5kg/m3、0.5～0.6kg/m3、>0.6kg/m3的小、中、大3组进水口含沙量，共9种工况。沉淀池中每断面沿Y方向设置0.4、1.1m两个测点，每个测点沿Z方向设表层0.1m处、水深1/2处、距底0.1m处3个位置（见图3），每个位置测量3次，取平均值。
2 试验结果及分析
2.1 水位
图4为不同溢流堰长度的沉淀池水位及溢流堰水头测量结果。由图4可知，沉淀池不同位置的水位基本相同，水流较平稳，没有大的水位落差，有利于泥沙的沉降。水深与侧向溢流堰长度成反比，侧向溢流堰越长，沉淀池水位及溢流堰水头越小。经流态观测发现，在侧向溢流堰长度为2～3m时，过滤网上过流面积较大，能够比较充分地利用过滤网。
2.2 流速
图5为不同溢流堰长度的沉淀池流速分布。由图5可知，水流通过-0.17m断面及调流板后流速迅速减小到0.1m/s以下，说明调流板在降低流速、调整流态方面效果明显[10]。除受到调流板影响外，上游连接段采用的是扩散形式，使水流流速降低后均匀扩散至沉淀池左、右室[11]。由沉沙池设计规范可知[12]：当沉降泥沙最小粒径在0.05～0.1mm范围内时，工作段平均流速可选0.05～0.15m/s，所以沉淀池内流速有利于泥沙的沉降。不同溢流堰长度的沉淀池内流速分布规律基本相同，流速沿程变化大致可分为3个阶段：①X=-0.17～1.00m为流速迅速降低阶段；②X=1.00～18.75m为流速恒定阶段；③X=18.75～25.00m为流速缓慢降低阶段。侧向溢流堰上流速随溢流堰长度的减小而增大，溢流堰上流速增大会对泥沙的沉降有不利的影响，所以侧向溢流堰的长度不宜过小。
2.3 含沙量
除沙效率是判断沉淀池泥沙处理能力的一个重要参数，除沙效率越高说明泥沙处理能力越好，其表达式为式中：η为除沙效率，%；S为初始时刻（t=0）的浑水含沙量，kg/m3；S1为t时刻的平均含沙量，kg/m3。
将9种工况下的试验数据代入式（1），得到重力沉沙过滤池总除沙效率约为52.96%，其中沉淀池除沙效率为38.44%，清水池除沙效率为6.88%，过滤网除沙效率为7.64%。限于篇幅，表1只列出了堰长分别为5、3、2m时满足出口含沙量为0.5～0.6kg/m3的进口含沙量测量值，以及沉淀池、溢流堰、清水池这三个主要部位的除沙效率，在堰长5、3、2m时总除沙效率分别为51.32%、55.38%、52.17%。图6为堰长分别为5、3、2m时，出口含沙量为0.5～0.6kg/m3的沉淀池内的断面平均含沙量分布。图7为堰长3m时，出口含沙量为0.5～0.6kg/m3的沉淀池内不同水深处的含沙量分布。
由图6、图7可知，浑水从上游流向沉淀池，经过扩散段和调流板后，流速迅速降低，此时泥沙大部分沉降在-0.17～5.00m段内，5.00～20.00m段各层含沙量均缓慢减小，此时表层水中泥沙因重力沉降而进入中层及底层，故中层及底层水中的含沙量减小速率要比表层的小，同时泥沙含量分层现象比较明显，表层含沙量小，中层及底层含沙量大。20.00～25.00m段，因沉淀池中的细颗粒泥沙未在其前段沉降而汇集于此，各层含沙量呈增长趋势。
根据9种工况下的含沙量试验数据统计分析，在0.05m3/s来水流量下，清水池出口含沙量为0.421～0.889kg/m3时所对应的进口含沙量为1.012～1.942kg/m3，重力沉沙过滤池出口含沙量满足0.5～0.6kg/m3要求时，对应的进口最大含沙量不宜超过1.5kg/m3。
2.4 颗粒级配
滴灌用水主要有两个控制指标[13]：出口含沙量范围为0.5～0.6kg/m3，出口泥沙粒径小于0.05mm。本次颗分试验数据共21组，限于篇幅，只给出溢流堰长3m的重力沉沙过滤池不同断面处的泥沙颗分曲线和5、3、2m堰长分别在沉淀池18.75m断面和24.50m断面的颗分结果曲线，见图8、图9。
由21组颗分试验结果分析可知，不同堰长的沉淀池内泥沙沉积粒径沿程分布基本相同。0.1mm以上的泥沙主要分布在沉淀池前半段，处理率在50%-90%之間，后半段主要是0.05～0.1mm粒径的泥沙。沉淀池前半段淤积泥沙中值粒径为0.2mm，尾部淤积泥沙中值粒径为0.07mm，清水池出口淤积泥沙中值粒径为0.05mm，满足灌溉与排水工程设计规范要求[14]。对于5、3、2m堰长的沉淀池，0.1mm以上的泥沙主要沉积在14.5～19.5m范围内，处理率在50%90%之间，故可考虑将沉淀池缩短至20m。而小于0.1mm的细颗粒泥沙主要沉降在沉淀池尾部20～25m段内，受侧向溢流堰的影响其沉降情况不同，图9中18.75m和24.50m断面处，对应2、3、5m堰长的运行工况，沉淀池内泥沙中值粒径依次减小，即随着溢流堰长的增大，侧堰水流对泥沙扰动能力不断减弱，其中3、5m侧堰工况时在沉淀池两断面处的中值粒径相差不大。综合考虑除沙效率和过滤网造价，选用3m溢流堰比较合适。
3 结论
（1）池长25m的重力沉沙过滤池总除沙效率约为52.96%，其中：沉淀池除沙效率为38.44%，清水池除沙效率为6.88%，过滤网除沙效率为7.64%。增加过滤网对于净化滴灌水质非常必要，过滤网清除水生物及杂质后，河水可以直接进入滴灌系统，省去了田间过滤设备，为整个灌溉系统节约了投资。
（2）由含沙量和颗分结果可以看出，对于长25m的沉淀池，0.1mm以上粒径的泥沙主要沉积在14.5～19.5m范围内，故沉淀池长度可减小至20m。同时根据颗分试验结果可知，侧向溢流堰长为3m时，其综合除沙效果较好。
（3）通过试验结果分析可以得出，沉淀池长25m、设计流量为0.05m3/s、清水池出口泥沙含量满足0.5-0.6kg/m3时，对应的进口最大含沙量不宜超过1.5kg/m3。
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[14]中华人民共和国水利部.灌溉与排水工程设计规范：GB50288-99[S].北京：中国计划出版社，1999；28-30.
作者：刘亚丽 赵涛 戚印鑫 陶洪飞 张明强
重力式滤池发展论文 篇3：
发挥高效过滤设备的优势确保优质和谐供水
【摘 要】本文通过吉林市水务集团在上个世纪末与本世纪初的二水厂和三水厂扩建工程中引进法国得利满公司(Degremont)的V型滤池过滤工艺,与原来的传统旧滤池相比,技术先进、节能减排,具有明显的社会经济效益,证明了践行科学发展观、采用先进技术是建设优质节能环保型水务的重要环节。
【关键词】滤池:滤速:周期:水质:反冲洗:节能降耗
Display the superiority of the highly effective filter plant to guarantee the highly quality harmonious water supply
Zhou Xue-ying Wei Wen-zhang2
(Jilinshi the limited company of the water duty group Jilin Jilin 132011)
【
【Key words】Filter tank; Filtration rate; Cycle; Water quality; the Counter-flushing; the energy conservated and consume fall
1. 采用现代高效过滤技术是优质、安全供水的重要环节
随着国民经济飞速发展和构建和谐社会的需要,近年来国家对自来水的质量要求越来越高,比如2007年7月1日实施的GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》比旧标准GB5749-85《生活饮用水卫生标准》的检测项目多72项(新标准107项,旧标准35项),并且新标准的要求更为严格。就浑浊度这项指标来说,新标准要求小于1～3NTU,旧标准要求小于3～5mg/l(相当于提高6～10NTU),即新标准对自来水浑浊度的要求应好于旧标准的6～10倍。吉林市水务集团已建厂82周年,虽经几次改造,净化设备仍属20世纪90年代以前的传统工艺,达不到新的水质标准和设计规范要求,在节能和环保方面也很落后。以过滤工艺为例,自1927年建厂以来至今这82年中,曾经采用过鲍尔曼滤机、普通快滤池、移动罩滤池、单阀滤池,这些过滤设备均属耗能高、产量低、水质差的设备,按照新的水质检测标准是不能达标的。特别是过滤设备在自来水生产的22道工序中是最关键的一道工艺,不能有丝毫的疏忽。为满足吉林市160平方公里区域内140万用水人口安全高质用水的需要,集团公司在上个世纪末和本世纪初二、三水厂扩建工程中,经公司与东北市政工程设计研究院认真调研考察,结合吉林市松花江原水低温低浊低碱水质净化难度大的特点,设计中采用了当今国内外最先进的净化工艺,其中在过滤工程中采用了法国恒水位等速过滤的V型滤池技术,收到了水质好、节能减排、节省人力的好效果。在此,仅就高效、节能减排、节省人力、操作方便的V型滤池浅析于下:
2. V型滤池的引进
V型滤池的基本形式是由法国得利满(Degremont)公司开发的一种重力式快滤池。1998年7月1日投产的吉林市二水厂扩建工程引进了法国的V型滤池,设计能力为10万m3/d。净化效果明显好于现有的传统式滤池,故在三水厂扩建工程中选择了V型滤池,设计能力为10万m3/d。经过认真研究消化吸收后,在设计中依据国标GB50013-2006《室外给水设计规范》结合松花江原水水质特点选择设计参数,并本着优先采用国产设备和材料的原则,对进水系统、配水系统、出水系统和自控系统中的闸阀、溢流堰、反冲洗潜水泵、鼓风机、滤头、测压表、流量计、程控仪等均采用国产设备,上马快,投资少,较进口设备节省建设资金37%(进口设备投资需1781万元,而国产设备需投资为1300万元,(1781-1300)÷1300=37%)。
3. V型滤池的构造
共8座滤池,单池尺寸为12m×7m×4.05m,池体为钢筋混凝结构,按功能由以下6部分组成:
3.1 进水及布水系统由进水总渠、控制闸阀、溢流堰、过水堰板及V型槽组成。
3.2 过滤系统由粒径0.9～1.3mm,k80=1.5,厚1.15m 均粒石英砂滤料层和粒径2～4mm,厚50～100mm粗石英砂承托层组成。
3.3 反冲洗系统由鼓风机、潜水泵、配气配水渠、滤板、滤头组成。
3.4 排水系统由池中排水渠和管廊的排水干渠组成。
3.5 计量系统在滤后总干管上安装1台TDS-100-DI600超声波流量计。
3.6 自控系统采用SCADA集散型控制系统,可实现中心控制室、现场监控子站和现场手动操作的分级控制。
4. V型滤池的工作原理
在过滤工序之前的前置构筑物中,水中漂浮物、水草、藻类、悬浮物等已大部分被除掉,过滤的作用就是将前置工序中未除掉的微小悬浮颗粒、无机物和一部分水微生物进一步除去再经消毒后,水便达到饮用标准。V型滤池的运行包括过滤工况和反冲洗工况两个过程。
4.1 过滤工况。关排水闸阀、反冲洗阀和气阀,开进水阀和滤水阀,此时沉后水便经进水及布水系统均匀地进入滤池中,自上而下经由滤料层、承托层、滤头过滤,使水进一步由浊变清,再通过滤板进入清水渠。其工作原理可以概括为滤料层的三个作用:机械筛隔作用、砂粒表面生成滤膜其间的接触凝聚作用、砂粒缝隙间的沉淀作用。
4.2 反冲洗工况。滤池工作一定时间,随着滤料层拦截污物的增多而使阻力增加,滤速降低,直至滤后水变差,即应停止运行,进行反冲洗。冲洗时关进水阀和滤水阀。开进气阀与潜水泵进水阀,而后先开2台鼓风机以15.8L/m2s的反冲洗强度气洗3分钟;接着开一台鼓风机和一台潜水泵以7.9L/m2s的气洗强度和2.2L/m2s的水洗强度混合洗3分钟;最后开2台潜水泵,以4.3 L/m2s的冲洗强度冲洗4分钟,同时V型槽照常进水,以1.2L/m2s的强度进行表面扫洗。冲洗一座滤池共历时10分钟。
5. V型滤池的工作特点及高效节能效果
V型滤池与普通快滤池主要经济技术参数对比列于表1。
V型滤池的工作特点是:
(1)恒水位等速过滤。滤池出水阀随水位变化不断调节开启度,池内水位在整个过滤周期内保持不变,滤池不出现负压,不产生气阻,整个池面始终处于均衡工作状态,运行稳定。
(2)采用均粒石英砂滤料,滤层厚度比普通滤池厚,为1150mm,普通快滤池滤料层厚700 mm,故截污量大、滤速高、水质好、过滤周期长。正常滤速为8~10m/h(普通快滤池为7~9 m/h),水质浊度一般达 0.5NTU以下,(普通快滤池为3NTU以下),过滤周期一般为48小时(普通快滤池为16小时)。
(3)V型进水槽(冲洗时兼做表面扫洗水槽)和排水槽沿池长方向布置,单池面积大时,有利布水均匀,其单池面积为普通快滤池3~5倍,适于大中型水厂,可节省闸门和仪表1/5~1/3,降低工程造价,便于维护管理。
④承托层较薄(50mm~100mm)普通快滤池为450mm~600mm,便于施工和维护,节省材料费用。
⑤采用空气、空气加水、水、表面扫洗四种反冲洗方式,提高了冲洗效果并节水、节电、减排。经统计,节水91%、节电87.5%、减少反冲洗排水85%(以上三个百分数计算依据是普通快滤池单池面积25m 反冲洗泵配套电机功率为75KW,反冲洗强度为13L/m2S,每池一次冲洗历时8分钟;V型滤池反冲洗潜水泵电机功率30KW,鼓风机电机功率45KW)。
⑥冲洗时滤层保持微膨胀状态,避免砂粒间的磨损和跑砂现象,既防止滤膜损坏又延长滤料的使用年限。
⑦与前置混凝沉淀工艺衔接顺畅,配套默契,较传统工艺降低混凝剂投量41%。
⑧自动控制,无人值班,只经常有人巡查即可,节省人力75%。
⑨按GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》要求,出厂水质全面达标。
综上所述,可见吉林市水务集团有限公司践行科学发展观,在二水厂和三水厂扩建工程中引进了当代最高效的法国V型滤池技术,并在全公司五个水厂中优化调度,充分发挥V型滤池的优势,使二、三水厂的V型滤池在全公司制水生产中担负60～65%的过滤水量,收到了节能降耗,水质全面达标的好效果,取得了显著的社会经济效益,为水务事业和谐可持续发展,建设资源节约型、环境友好型社会做出了一定的贡献。
作者：周雪鹰 魏文章