气水反冲滤池的工艺设计与施工

张德跃¹，冯志坚²，李燕³，李德普³?
（1.中国市政工程华北设计研究院，天津 300074；2.深圳市保利城实业有限公司，广州?深圳 518034；3.大连市城市供水工程建设指挥部，辽宁 大连 116021）

　　摘要：近年来，在净水厂的设计与施工中，气水反冲滤池技术正在迅速推广。笔者结合近几年工作中的体会，对应用该技术时在设计与施工中常需关注的问题作了经验性的介绍。
　　关键词：滤池；气水反冲；设计与施工
　　中图分类号：TU991.24
　　文献标识码：c
　　文章编号：1000-4602(2000)06-0039-03

　　从1990年以来，国内已陆续建造和改建了数百座气水反冲滤池。随着该种过滤技术的推广应用，其过滤滤速快、过滤周期长、出水水质好、冲洗水量少等特点已普遍得到用户的接受和好评。与此同时，气水反冲滤池的设计与施工也存在着管道布局走向和土建施工复杂、施工精度要求高等问题。

　　1 设计参数的确定

　　气水反冲滤池的过滤设计负荷主要与进水浊度、温度等因素有关。理论上讲，滤速一般为8～12m/h，冲洗周期24～48h。随着强化出水水质和挖潜要求的提高，过滤滤速和周期分别有降低和减少的趋势。根据多年设计和施工的体会，建议滤速采用7～10m/h，冲洗周期仍保持24～48h。
　　气水反冲滤池的反冲洗过程一般采用气冲洗、气水同时冲洗加表洗、水冲洗等。在选择设计参数时，一般气冲强度为(50±5) m³/(s·m²)、水冲洗强度13～15 m³/(s·m²)、表洗强度为7～7.5 m³/(s·m²)；冲洗历时分别为1～3 min、2～4min、1～3min。当遇特殊情况时，冲洗强度可适当增减。

　　2 滤池的进水、出水

　　由于气水反冲滤池一般为恒水位均匀过滤，因此滤池的进、出水处均应设置堰板，但堰板形式最好采用可调式。滤池的进水渠需设置溢流井，同时排气阀出水管的标高要高于溢流水位。出水井堰板后应考虑足够的空间，便于堰后出水的消力。出水井亦应贴白瓷砖，其上应设照明设施，并加设玻璃罩。
　　滤池的内外装修应由设计确定，但选择滤池内表面的装修材料时，需考虑反冲时水垢颜色的影响。

　　3 滤池进水、排水闸门

　　滤池进水、排水闸门一般采用气动或电动提板闸，其密封要求为迎水面漏失小于0.021 L/(s·m²)。一般，提板闸的密封条和金属框架直接相连，而密封条又与池壁相连，密封条的厚度只有10mm。由于土建施工不可能像设备加工那样精确，容易造成误差，产生过度漏水或提板闸垂直度不够而影响传动系统的寿命。因此在设计和施工时，安装提板闸部位的土建应留有30mm厚的找平带，便于设备安装。目前设计和施工的工程也有采用快开阀的，可降低土建要求。
　　滤池进水、排水闸门洞的预留位置也非常重要，土建施工中容易造成预留洞堆模、跑模、下沉，给闸板的安装造成不便。在施工中，闸门洞口采用钢板模与主筋焊在一起(不拆除)，这样不会造成过多的偏差。

　　4 排水渠下进气管

　　滤池过滤出水渠和反冲洗进水、进气渠一般布置在排水渠下面，在出水渠和反冲洗进水、进气渠两侧，与滤板底标高相平的位置。根据过滤面积的不同，均匀布有梭形Φ32mm或Φ50mm进气管，管材一般为ABS，其要求为整池所有进气管的标高误差不得超过±5 mm。由于该管的埋设与池壁混凝土浇注在一起，在混凝土震捣过程中，极容易发生下沉、偏移，会造成气反冲洗进气不均匀，影响气垫层稳定，严重时还会造成冲洗时局部雍砂。为防止这种现象的发生，在施工中应考虑用钢筋将进气管箍住，并与结构主筋焊接，这样可保证误差能满足要求；也可以采用同号或大一号镀锌钢管并注意内防腐后，直接与主筋焊接。
　　进水渠底部设有进水孔，尺寸大小和分布应均匀。一般管廊侧常设有预留检修孔，便于安装和检修，但应注意安装和检修完成后需将此孔填成与其他进水孔一样的尺寸，否则会造成反冲洗不均匀。

　　5 滤梁

　　滤梁用来支撑滤板，有现浇滤梁和预制滤梁两种形式。滤梁形式的选择与设计思想、施工经验、闭气试验要求等因素有关。从安全角度出发，笔者建议采用现浇滤梁。
　　现浇滤梁最好与滤池底板连接，在1m长度方向上不少于两根Φ16mm预埋钢筋；滤梁本身宽一般为120mm，高度为600～1000mm；滤梁在制作时要注意滤板紧固螺栓的预埋(一般在滤梁板制作完成之后)，应按图纸规定的尺寸放置垂直，且有固定措施，不得在浇倒过程中歪斜、移位；滤梁下边有过水孔，呈八字形，均匀布置；滤梁上面应留有30mm高的后浇找平层，单根滤梁平整度不超过±2mm，整池滤梁平整度不超过±3mm；在找平层中，每块滤板中心位置应设一个不小于300mm×30mm的通气孔，可起到平衡气垫层压力的作用。
　　滤板平整与否首先是滤梁是否平整，因此滤梁的制作和安装是滤板安装的第一道工序，是气水反冲滤池施工中的重要环节。
　　滤梁制作完成之后应由监理、质检进行验收，复测每根滤梁的平整度，每根滤梁的测量点数不少于梁上滤板数，并作好记录。

　　6 滤板的制作和安装

　　滤板安装之前必须对池底进行严格的清扫、清洗，确保不得有污物。
　　滤板的制作和安装是滤池过滤和气水反冲成败的关键，其主要要求是滤板整体平面的平整度。平整度不仅体现在每块滤板上，而且包括每个滤池及整个滤站所有的池子，即每块滤板的平整度不超过±2 mm，单个池子滤板的平整度不超过±4 mm，整个滤站(所有池)的平整度不超过±5 mm。其中一个滤池两个格的平整度不超过±4 mm尤为重要。这主要是因为一个滤池中，一般两个格要同时冲洗，气垫层同时形成，其平整度决定了反冲洗的均匀程度。
　　滤板的制作要求很高，最好由专业厂家生产。由于每块滤板的平整度误差不得超过±2 mm，这要求制作滤板模具和滤板制作的误差不得超过±1 mm。生产滤板主要采用水平滤板模具和立式滤板模具，滤板的材料应符合有关卫生标准，主要材料有钢筋混凝土、玻璃钢、ABS等。从国内近几年的生产和使用情况来看，立式滤板模具工艺生产的钢筋混凝土滤板平整度好，质量相对更稳定可靠，价格低，使用周期长。
　　每块滤板的四周均有25 mm×50 mm的燕尾形折槽，可填充胶泥，用于滤板之间及滤板与池壁之间的密封。滤板的尺寸和定位尺寸应严格按照设计要求进行，滤板定位后，每块滤板需进行平整度测量，并作好相应记录。当滤板平整度超过误差范围时，通过垫片和塞片进行调整，垫片和塞片的材料可采用S304不锈钢、ABS、聚乙烯等。
　　滤板定位、平整度调整完成后，再进行滤板的固定。滤板的固定采用压板和螺栓，当为中间固定时，压板采用平面尺寸为100 mm×50 mm、厚8 mm的S304不锈钢钢板；当为周边固定时，压板采用100 mm×50 mm、厚8 mm的S304不锈钢角钢。对于池壁侧滤板固定的角钢，其上应采用20 mm腰子孔，不平时填塞片；螺检采用Φ14 S304不锈钢螺栓，在1m长度方向上不少于两个。
　　滤板之间及滤板与池壁之间的密封采用胶泥，不得有漏气漏水。为避免胶泥遗落池底，在封胶泥前应垫垫片保护池底，垫片材料可采用ABS、聚乙烯等。胶泥的密封应分两次进行，第一次先封厚度60 mm，24 h后再封第二次，厚度40 mm，养护3 d以上再安装滤头。
　　滤板上的滤头一般为49～64 个/m²，综合考虑冲洗均匀性及土建尺寸等因素，建议采用56 个/m²。滤头应采用标准长柄滤头，其上配有气孔、水孔，每个滤头开孔面积不小于2.5 cm²。滤头安装时要注意标高一致、均匀，密封紧密，不得损坏。
　　完成之后进行闭气或均匀性试验，由于闭气试验过程复杂，土建安全性差，建议采用均匀性试验。?
　　均匀性试验完成之后可装填砾石(承托层)和石英砂(滤料)。砾石(承托层)的厚度一般为100 mm，粒径为3～5 mm；石英砂(滤料)的厚度一般为1 000～1 400 mm，均质滤料粒径为0.9～0.95 mm±0.03 mm，不均匀系数1.3～1.4，其他可参照有关规范标准。?

　　7 拉毛与喷浆

　　滤池内滤板以上排水渠堰口以下需要拉毛或喷浆，其目的是为了改善池反冲洗的周边条件，反冲均匀，减少短路、跑砂。
　　拉毛土建施工相对困难，需人工操作，施工质量随机性较大；喷浆施工可由人工操作机械设备进行，施工效率高，质量容易保证。喷浆厚度一般为6～8 mm，表面粗糙度好，相对均匀，更适用于气水反冲滤池要求。

　　8 阀门动力管线

　　滤站中工艺部分的动力线主要为设备和阀门服务，一般设备动力线都预埋在地下或走在桥架中，走向复杂。当采用电动阀时，管廊中可沿桥架走，滤池上的阀门动力线在设计时应考虑好预埋管或管槽，尽量走暗线；当采用气动阀门时，阀门动力需由管道输送，管廊中可沿桥架标高的墙壁走，滤池上最好走管槽和预埋管，管道的管材最好采用紫铜管，卡箍连接或焊接。
　　采用气动阀门时，还应注意气动头的形式。当气动头为“气保型”时，必须设置阀前过滤器；当气动头为“气散型”时，可不设置阀前过滤器，但以设置为好。

　　9 鼓风机和水泵

　　在气水反冲滤池的设计中，鼓风机和水泵台数的选择一般为两台(一用一备)；近几年多选择为三台(两用一备)，这有助于气垫层形成过程稳定和减少初期反冲洗时对滤料层的冲击。
　　由于鼓风机的压力一般为39～49 kPa，无论采用罗茨风机还是离心风机，都不强调空车启动，但这与所选择的产品有关。鼓风机内一般有止回阀，但有时效果不理想，应考虑加设电动或气动阀连动，也可加设可靠的微阻止回阀。同时，特别要注意管廊中空气管的高度，避免反冲洗时倒水。另外，鼓风机必需设置减震垫、隔音罩、进出气过滤器等设施。
　　反冲洗泵房设计时一定要设置吸水井，容积应大于单台水泵额定5 min的流量，并设置通气管。同时，清水池进水端应设置进水堰(停留时间＞30 s)，既可保证滤池反冲洗有足够的水量，又可使氯与滤后水有充分的接触消毒时间，这在水厂试运行和误操作、故障时尤为重要；反冲洗泵的工作压力一般为88～108 kPa，由于止回阀的最小工作额定压力为1.0 MPa，设计时需特别注明，否则可能由于止回阀密封不严引起水泵的倒转。同时，水泵最好采用自灌式吸水和闭阀启动，一步化操作，并注意排气设施；滤池的反冲洗水管最好采用两根，并分设闸门。

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收稿日期：1999-12-03