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
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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
1日1L
计专
黼简洁的管u——一m—
l.日口=罐—————l
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:
[1]何家明.V型滤池的设计与施丁[J].中国给水排水,
2005,21
(1):
97—98.
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(2):
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[3]高斌,王旭宁,姜红安.采用V型滤池进行直接过滤研
究[J].中国给水排水,2004,20
(2):
61—62.
?
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
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