4、普通快滤池
普通快滤池要点
三种滤池的介绍一、滤池形式的发展普通快滤池是最早被广泛采用的池型，其他形式的滤池都是随着水厂技术和管理方面的改进，为了满足不同需求、从减少阀门数量、提高滤层截污能力、降低反冲洗能耗等不同角度逐步发展起来的。
(1)普通快滤池过滤时，滤池进水和清水支管的阀门开启，原水自上而下经过滤料层、承托层，经过配水系统的配水支管收集，最后经由配水干管、清水支管及干管后进入清水池。
当出水水质不满足要求或滤层水头损失达到最大值时，滤料需要进行反冲洗。
为使滤料层处于悬浮状态，反冲洗水经配水系统干管及支管自下而上穿过滤料层，均匀分布在滤池平面，冲洗废水流入排水槽、浑水渠排走。
（2）虹吸滤池我国水厂中，北京印染厂给水工程在20世纪60年代引进了虹吸滤池，设计规模700 m3/h，是最先采用虹吸滤池的。
它与普快滤池的主要区别在于滤池的进水和反冲洗排水阀门由进水和排水虹吸管来替代，不需要大型阀门、不设管廊;滤池本身提供所需反冲洗水头和水量，不需设高位水箱或水泵。
此外虹吸滤池在过滤时滤后水位一直高于滤层，不会发生负水头现象。
(3)移动罩滤池每座移动罩滤池可包括几个或几十个滤格，布置成单排或多排式。
它的反冲洗机构由冲洗罩、行车、导轨和电气控制系统组成。
行车沿导轨将冲洗罩按程序带到冲洗的滤格上部，下落形成密封圈，使冲洗的滤格就和整个滤池的上部进水区完全隔离，其他滤格的滤出水就会从冲洗罩所隔离的滤格底部，自下而上通过滤层，经过罩顶排出滤池外。
(4)无阀滤池原水经进水分配槽、进水管、和配水挡板的消能和分散作用后均匀分布在滤料层上部。
水流通过滤层、滤头进入集水空间，后经连通渠上升至冲洗水箱，最后通过溢流堰进入清水池。
无阀滤池的特点是虹吸的产生和破坏是利用滤池进出水压差自动控制。
(5)V型滤池由法国Degremont公司设计的V型滤池在20世纪70年代广泛应用于欧洲大陆。
V型滤池滤料为均匀粗粒石英砂，保持恒水位、等速过滤，采用带有表面扫洗的气水联合冲洗方式。
普通快滤池
三种滤池的介绍一、滤池形式的发展普通快滤池是最早被广泛采用的池型，其他形式的滤池都是随着水厂技术和管理方面的改进，为了满足不同需求、从减少阀门数量、提高滤层截污能力、降低反冲洗能耗等不同角度逐步发展起来的。
(1)普通快滤池过滤时，滤池进水和清水支管的阀门开启，原水自上而下经过滤料层、承托层，经过配水系统的配水支管收集，最后经由配水干管、清水支管及干管后进入清水池。
当出水水质不满足要求或滤层水头损失达到最大值时，滤料需要进行反冲洗。
为使滤料层处于悬浮状态，反冲洗水经配水系统干管及支管自下而上穿过滤料层，均匀分布在滤池平面，冲洗废水流入排水槽、浑水渠排走。
（2）虹吸滤池我国水厂中，北京印染厂给水工程在20世纪60年代引进了虹吸滤池，设计规模700 m3/h，是最先采用虹吸滤池的。
它与普快滤池的主要区别在于滤池的进水和反冲洗排水阀门由进水和排水虹吸管来替代，不需要大型阀门、不设管廊;滤池本身提供所需反冲洗水头和水量，不需设高位水箱或水泵。
此外虹吸滤池在过滤时滤后水位一直高于滤层，不会发生负水头现象。
(3)移动罩滤池每座移动罩滤池可包括几个或几十个滤格，布置成单排或多排式。
它的反冲洗机构由冲洗罩、行车、导轨和电气控制系统组成。
行车沿导轨将冲洗罩按程序带到冲洗的滤格上部，下落形成密封圈，使冲洗的滤格就和整个滤池的上部进水区完全隔离，其他滤格的滤出水就会从冲洗罩所隔离的滤格底部，自下而上通过滤层，经过罩顶排出滤池外。
(4)无阀滤池原水经进水分配槽、进水管、和配水挡板的消能和分散作用后均匀分布在滤料层上部。
水流通过滤层、滤头进入集水空间，后经连通渠上升至冲洗水箱，最后通过溢流堰进入清水池。
无阀滤池的特点是虹吸的产生和破坏是利用滤池进出水压差自动控制。
(5)V型滤池由法国Degremont公司设计的V型滤池在20世纪70年代广泛应用于欧洲大陆。
V型滤池滤料为均匀粗粒石英砂，保持恒水位、等速过滤，采用带有表面扫洗的气水联合冲洗方式。
普通快滤池的工作机理
普通快滤池的工作机理砂粒空隙示意图d1代表砂粒直径，d2代表能通过孔隙的最大颗粒直径，可推得d1:d2≈6.5。
直径大于d2的颗粒将被筛除截留，但小于d2的颗粒都可以通过砂层。
如果最小砂粒直径为0.3毫米(比一般快摅池用的砂粒还要小)，则可得d2≈0.3/6.5≈0.045毫米，即45μ以下的颗粒都可通过砂层，但经过混凝沉淀进入滤池的最大颗粒尺寸一般为2~10μ，还有很多更小的颗粒，既然滤池可以去除这样的颗粒，说明不可能是筛除作用。
如果单靠筛除的办法去除颗粒，则要选用孔径很小的滤料。
当然过滤时也会有筛除现象，但它不是快滤池的基本性能。
微小的矾花从水中流动到砂粒表面上，然后被其吸附，这可用水力学的原理来解释。
过滤时在砂粒孔隙内的水流一般是层流状态，而层流产生的速度梯度，会使微小的矾华不断旋转并跨过流线向砂粒表面运动，当矾花接触砂粒时，如果彼此间有足够的吸力，就被砂粒吸附，而加混凝剂产生的压缩双电层作用就为加强颗粒间的范德华吸力创造了条件。
随着输送和附着过程进行到一定时间，滤料被沉淀或吸附的颗粒覆盖，滤料之间的孔隙逐渐减小，通过滤层的水流速度不断增大，截留的沉积物因水流剪切作用部分分离，被带人滤层深部，使下层滤料截留作用逐渐得到发挥。
当滤层堵塞到一定程度后就需进行冲洗，以恢复滤料的过滤能力。
反冲洗时，冲洗水经配水系统自下而上穿过滤料层使其处于悬浮状态，冲洗废水流入冲洗排水槽，再经浑水渠排走。
过滤的脱落机理普通快滤池通常用水进行反冲洗，有时先用或同时用压缩空气进行辅助表面冲洗。
在反冲洗时，滤层膨胀一定高度，滤料处于流化状态。
截留和附着于滤料上的悬浮受到高速反洗水的冲刷而脱落;滤料颗粒在水流中旋转，碰撞和摩擦，也使悬浮物脱落。
反冲洗效果主要取决于冲洗强度和时间。
当采用同向流冲洗时，还与冲洗流速的变动有关。
过滤的附着机理由迁移过程而与滤料接触的悬浮颗粒，附着在滤料表面上不再脱离，就是附着过程。
引起颗粒附着的因素主要有以下几种:1、接触凝聚在原水中投加凝聚剂，压缩悬浮颗粒和滤料颗粒表面的双电层后，但尚未生成微絮凝体时，立即进行过滤。
普通快滤池计算
滤池工作时间为24h ，冲洗周期为1h ，滤池实际工作时间为：h T 6.211241.024=⨯-= 式中：0.1代表反冲洗停留时间该滤池采用石英砂单层滤料，其设计滤速为8~10m/h ，本设计取1v =8h m /，滤池面积为：2147.36.218600m T v Q F =⨯==根据设计规范，滤池个数不能少于2个，即N ≥2个，根据规范中的表如下： 本设计采用滤池个数为2个，其布置成对称单行排列。
每个滤池面积为: 2735.1247.3m N F f ===式中：f —每个滤池面积为（2m ）， N —滤池个数N ≥2个,取2个 F —滤池总面积（2m ）设计中采用滤池尺寸为：则L=1.5m ，B=1.5m ，故滤池的实际面积为2.252m 实际滤速1v =600/(21.6*2*2.25)=6.17m/h ，基本符合规范要求：滤速为8~10m/h 。
校核强制流速2v 为：当一座滤池检修时，其余滤池的强制滤速为h m N Nv v /34.121217.62112=-⨯=-=，符合规范要求：强制滤速一般为10~14 m/h2.滤池高度：H=1H +2H +3H +4H式中：H---滤池高度（m ），一般采用3.20-3.60m ； 1H ---承托层高度（m ）； 2H --滤料层厚度（m ）；3H ---滤层上水深（m)；一般采取1.5~2.0m 4H ---超高（m ）；一般采用0.3m设计中取1H =0.40m ，2H =0.50m ，3H =1.20m ，4H =0.30m ；m H 40.230.020.150.040.0=+++=4.5.2每个滤池的配水系统1、最大粒径滤料的最小流化态流速54.0031.2054.031.131.1)1(34.12m m d V mf-⨯⨯⨯=μφ mf V ---最大粒径滤料的最小流化态流速（m/s)；d---滤料粒径（m ）；φ---球度系数；μ---水的动力粘度[(N.S)/ 2m ]0m ---滤料的孔隙率。
滤池比较
给水处理中的过滤一般是指通过过滤介质的表面或滤层截留水体中悬浮固体和其他杂质的过程。
对于大多数地面水处理来说，过滤是消毒工艺前的关键性处理手段，对保证出水水质具有重要的作用。
根据滤池的结构型式不同，目前常用的池型有普通快滤池、双阀滤池、虹吸滤池、V型滤池等。
其中普快滤池使用历史最久，虹吸滤池和无阀滤池是变水头过滤，出水水质不高。
目前大中型水厂采用最多的是普通快滤池， V型滤池和翻板滤池。
1、普通快滤池普通快滤池是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，冲洗采用单水冲洗，冲洗水由水塔（箱）或水泵供给。
普通快滤池的工作原理分过滤和反洗两个过程。
过滤时：经过澄清的水浑浊度小于20NTU，从浑水管道经过浑水渠，流入布水槽进入滤池，水经过石英砂滤料层，以8--14m/h过滤速度，将水中的残余杂质截留在石英砂滤料表面剂滤层里面，使水变清为洁净的过滤水。
过滤水经由级配卵石组成的承托层、配水支管、汇集到配水干管。
最后，从过滤水管进入过滤滤池，此时出水浑浊度小于5NTU或更低。
反洗时：先关闭浑水管道导航的进水阀，等滤池的水位下降10cm左右时，再关过滤管上的阀门，然后开启排水管剂冲洗水的排水阀，冲洗水从冲洗水总管，经过配水系统的干管、支管、水从下而上流过承托层和石英砂滤料层，滤料在上升水流的作用下，悬浮起来逐步膨胀到一定高度，使得滤料中的杂质、淤泥冲洗下来，废水进入布水槽，经浑水渠和排水管，排入沟渠，冲洗直至排出水清澈为止。
冲洗强度通常控制在12--15L（s.m2)范围内。
2、V型滤池V型滤池是一种快滤池，进水为V型槽，采用气水反冲洗，适用于大、中型水厂。
V型滤池的主要特点是：可采用较粗较厚滤层以增加过滤周期，由于反冲时滤层不膨胀，故整个滤层在深度方向的粒径分布基本均匀，不发生水力分级现象，即所谓“均质滤料”，使滤层含污能力提高。
气水反冲洗均粒滤料滤池的主要特点是滤料粒径更均匀、粒径更粗、滤层厚度更大，具有更强的截污能力，保证了出水水质，延长了过滤周期，节约冲洗水量。
建筑给水排水工程试题库：第17章 过滤(2)
第17章过滤一、单项选择41、滤池按滤池冲洗的配水系统可分为( )。
a、单层滤料、双层滤料、多层滤料以及混合滤料滤池b、单水冲洗滤池和气水反冲洗滤池c、低水头冲洗(小阻力)、中水头冲洗(中阻力)和高水头冲洗(大阻力)滤池d、下向流、上向流、双向流和辐向流(水平流)滤池答案：c42、滤池按水流方向可分为( )。
a、单层滤料、双层滤料、多层谑料以及混合滤料滤池b、单水冲洗滤池和气水反冲洗滤池c、低水头冲洗(小阻力)，中水头冲洗(中阻力)和高水头冲洗(大阻力)滤池d、下向流、上向流、双向流和辐向流(水平流)滤池答案：d43、滤池按滤池在运行周期内的滤速变化可分为( )。
a、恒速过滤和变速(减速)过滤b、进水调节、出水调节、流量控制c、普通(四阀)滤池、双阀滤池、无阀滤池、虹吸滤池d、重力式滤池和压力式滤池答案：a44、滤池按过滤时水量、水位调节方式可分为( )。
a、过滤和变速(减速)过滤b、调节、出水调节、流量控制c、(四阀)滤池、双阀滤池、无阀滤池、虹吸滤池d、式滤池和压力式滤池答案：b45、滤池的布置可分为( )。
a、过滤和变速(减速)过滤b、调节、出水调节、流量控制c、(四阀)滤池，双阀滤池、无阀滤池、虹吸滤池d、式滤池和压力式滤池答案：c46、滤池承压情况可分为( )a、恒速过滤和变速(减速)过滤b、进水调节、出水调节、流量控制c、普通(四阀)滤池、双阀摅池、无阀滤池、虹吸滤池d、重力式滤池和压力式滤池答案：d47、普通快滤池的特点是( )。
①有成熟的运转经验，运行稳妥可靠；②采用砂滤料，材料易得，价格便宜；③采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大；池深适中；④可采用降速过滤，水质较好；⑤阀门多，价格贵，阀门易损坏；⑥必须设有全套冲洗设备。
a、①②④b、②③⑤⑥c、①③⑤⑥d、①②③④⑤⑥答案：d48、双阀滤池的适用条件是( )。
a、可适用于大、中、小型水厂b、单池面积一般不宜大于100㎡c、有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备d、以上均正确答案：d49、均粒滤料滤池(V型滤泡)的特点不包括( )。
第2节 快滤池
一、快滤池分类
普通快滤池
虹吸滤池
重力滤池
压力滤池
移动罩冲洗滤池
二、普通快滤池的构造
组成：集水渠
洗砂排水渠
滤料层承托层配来自系统管廊：浑水进水管清水出水管
初滤水
冲洗来水
冲洗排水
四大阀门（至少）
过滤过程：最大过滤水头损失1.5－2m
工作周期：过滤开始－冲洗结束＝12－24h
三、过滤方式
1．变水头等速过滤
缺点：反冲洗时膨胀受到限制
冲洗水流与过滤水流方向一致，冲洗效果不好，大量污泥需通过整个滤层才能排出，往往使污泥排除不净。
2）双向流
苏联发明的。此种过滤方式效果虽好，但滤池构造复杂。
3）双层或多层滤料
Hmax为最大过滤水头损失，一般为1.5–2.0 m
2．等水头等速过滤
通过设置出水流速调节器，
――普通快滤池
3．等水头变速过滤
如果过滤水头始终保持不变，滤速必然要降低。
――移动罩滤池
多格滤池进水渠连通，各池的水位和总水头损失相等，但滤速v不等，主要是因为截污量不同。干净滤料滤速大。
每座滤池的滤速是阶梯性的下降，但在每一阶梯段还是等速过滤，滤池内的水位有一定程度上升，待某一个滤池反冲洗重新投入运行时后，其它滤池的滤速下降一级，相应地滤池组的水位也突然下降一些。
滤池组整体的总平均出水量是保持不变的。
四、滤层内杂质分布规律
滤料表层孔隙率较小。杂质主要截留在滤料表层。下部滤层的截污能力还未得到充分发挥，由于水头损失的提高，过滤就得停止，导致滤料层截污能力低。
五、提高滤池截污能力的途径
改进方向：
提高滤层含污能力，延长过滤周期。
1）上向流
当流速太大时，表面应加格网或格栅。
典型污水处理设备之快滤池
应用领域
01
02
03
工业废水处理
快滤池广泛应用于工业废 水处理领域，特别是对于 含有重金属、油污和有害 化学物质的废水处理。
生活污水处理
在生活污水处理方面，快 滤池可用于处理家庭、学为预处理手段，快滤池 可用于去除水中的悬浮物、 杂质和异味，提高饮用水 质量。
缺点
快滤池的缺点是过滤介质容易堵塞， 需要定期进行反冲洗和更换。此外， 对于有机物含量较高的废水，快滤池 的处理效果可能不够理想。
03
快滤池的设计与选型
设计要点
01
02
03
04
过滤速度
快滤池的过滤速度直接影响处 理效率，设计时应根据污水水
质和出水要求合理选择。
反冲洗系统
为确保快滤池长期稳定运行， 需设计有效的反冲洗系统，以
适用条件
水量变化较小
快滤池适用于水量相对稳 定、变化较小的场合。
对处理效果要求高
对于出水水质要求较高的 情况，快滤池能够提供较 好的过滤效果。
需要定期反冲洗
由于快滤池的过滤介质容 易堵塞，因此需要定期进 行反冲洗，以保持其过滤 性能。
优缺点分析
优点
快滤池具有结构简单、占地面积小、 处理效果好等优点。同时，其操作管 理方便，能够适应不同的水质水量变 化。
控。
节能减排技术
03
优化快滤池的运行模式，降低能耗和减少排放，实现绿色环保。
未来发展方向
集成化与模块化
将快滤池与其他污水处理工艺集 成，实现模块化设计，便于安装 和维护。
智能化管理
借助物联网、大数据和人工智能 等技术，实现对快滤池的实时监 测和智能管理。
资源化利用
探索将快滤池产生的废弃物转化 为有价值的产品或能源，提高资 源利用率。
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使用高滤速、投加助滤剂的效果
采用高滤速所要关注的问题在于对水中颗粒数的控制。 有关流速的小结： 高速过滤厂的运行管理总结为：低浊度目标、优化化学 预处理、使用聚合絮凝剂和（或）助滤化学品、采用 双层或三层滤池，以及连续监测每个滤池的出水浊度、 良好的操作培训。
4.7 合理的过滤周期和滤池周期产水量
mm）
4.4单滤料滤池和多层滤池的比较
单层细滤料滤池：多数的固体被截留在砂床表面的几英 寸，滤床的整个深度没有充分的利用。 双层滤料滤池：固体可以进入滤层的深处，比单层细滤 料滤池的水头损失小。 三层滤料滤池：初始清洁水头损失和固体截留率较高， 过滤周期短，滤后水水质最优。
4.5在快滤池中使用GAC
不同的净水工艺中常用的快滤池滤料粒径见表8.3。
4.3 滤料等值深度的概念
概念的出发点：保证以相同滤速处理同样的悬浊液时得到 相同的滤后水水质 。 普通滤床配置中的L/de值如下：
L/de≥1000，普通细砂和双层滤床 L/de≥1250，三层滤床（无烟煤、砂、石榴石） L/de≥1250，深层、单滤料滤床（1.5mm> de >1.0 mm） L/de＝1250～1500，较粗的深层、单滤料滤床（2.0 mm > de >1.5
功能：颗粒过滤和有机物的吸附，去除嗅和味 。 使用形式：在快滤池中用GAC替代部分或全部的砂，要么 在双层或三层滤池中替代无烟煤。 吸附对象：水中的三卤甲烷（THM）先质，但对于三卤 甲烷和挥发性有机物的去除非常有限。 使用寿命：1～5年 影响因素：材质、接触时间、其它固体颗粒的干扰
4.6 流速
最初的标准流速：5m/h 早期有关流速ห้องสมุดไป่ตู้试验
承托层级配原则：
每一砾石层应尽量的均匀，最好10％和90%的通过直径相差不到 √2，在美国一般采用的通过和截留比率为2。 底层最小粒径尺寸应该是配水系统孔口直径的2到3倍。 顶层最小粒径尺寸应该是截留滤料ES的4～4.5倍。 对于层与层来说，粗层最顶端滤料粒径的极限应该是接壤的细层 底端滤料粒径极限的4倍。 每一层必须至少7cm厚，或者3倍于各层底部滤料粒径的极限值， 选较大值。
4.8 配水系统和承托层
配水系统支撑着滤料、收集滤后水、分配反冲水和气 。 主要有三类：
①多支管系统（manifold-lateral system） ②构造自支撑配水系统（fabricated self-supporting underdrain system） ③配喷头的假底配水装置（false-floor underdrain with nozzles）
4. 普通快滤池
4.1 概述
快滤池：利用滤层中粒状材料所提供的表面积，截留水中 已经过混凝处理的悬浮固体的设备。 滤池反冲洗的判断指标： ①整个滤池的水头损失超过允许值或规定值（2.4～3.0m） ②滤后水水质恶化或达到已设定的上限 ③达到最大时间的限制（一般3～4天）
4.2 快滤池的滤料
种类：砂、粉碎无烟煤、GAC、石榴石和钛铁矿 配置：
流速的影响是两方面的： ①高滤速会增加清洁滤层水头损失，当总可用水头有限 时，会缩短过滤周期，进而降低产水量； ②流速大，单位时间产水量多 ，过滤周期不是很短的情 况下，实际产水量大。
算例：
假设每天每滤池循环四次； 每循环的运行时间＝360min/周期－30min/周期＝330min/周期； 假设最大的滤速为5 gpm/ft2（12.5m/h）； 单元滤池运行体积 5×330＝1650 gal/ft2/周期 毛过滤水量/ ft2/天＝1650×4周期/天＝6600 gal/ft2/天 净产水量/ ft2/天＝6600－反冲体积＝6600－100×4周期/天＝ 6200 gal/ft2/天 以滤过水毛体积百分数表示的产水效率＝（6200/6600） ×100%＝94％
表 16-2 快滤池大阻力配水系统承托层粒径和厚度 层次（由上而下） 粒 径（mm） 厚 度（mm） 1 2～4 100 4～8 100 2 3 8～16 100 4 16～32 本层顶面高度至少应高出配水系统孔眼 100