1、.氣水反沖洗濾池的設(shè)計(jì)改進(jìn)第22卷第8期2006年4月中國(guó)給水排水CHINAWATER&WASTEWATERVn1.22No.8Apr.2006零祭爨零零零苫口爨設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)毳管磷蹬世毒管氣水反沖洗濾池的設(shè)計(jì)改進(jìn)蘇毅,沈中明,何剛雁2(1.武漢市給排水工程設(shè)計(jì)院有限公司,湖北武漢430034;2.武漢市水務(wù)集團(tuán),湖北武漢430034)摘要:武漢市水務(wù)集團(tuán)最早于1992年引進(jìn)V型濾池工藝,經(jīng)過(guò)不斷消化,吸收和改造后,形成了獨(dú)具特色的氣水反沖洗濾池,并在武漢及周邊多座水廠得到應(yīng)用.簡(jiǎn)要介紹了氣水反沖洗濾池的工藝改進(jìn),包括進(jìn)水配水系統(tǒng),出水系統(tǒng),濾板梁,反沖洗設(shè)備,管廊,濾池屋蓋,欄桿布

2、置,水位控制模式等的改進(jìn).關(guān)鍵詞:V型濾池;氣水反沖洗濾池;技術(shù)改進(jìn)中圖分類(lèi)號(hào):TU991.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C文章編號(hào):10004602(2006)08003805TechnicalModificati0nf0rAir.WaterBackwashFilterSUYi,SHENZhongming,HEGangyan(1.WuhanMunicipalWater&WastewaterDesignInstituteCorporation,Wuhan430034,China;2.WuhanWaterGroup,Wuhan430034,China)Abstract:Earlyin1992,W

3、uhanWaterGrouphasimportedVfilterprocess,whichhasbeenYenovatedintotheairwaterbackwashfilterwithspecificfeature,andhasbeenappliedinmanywaterworksinWuhanandnearbyareas.Themodifiedprocessesofthefilterareintroducedinbrief,includinginletwaterdistributionsystem,filteroutflowsystem,filterboard,backwashdevic

4、e,filtergallery,handraillayout,andwaterlevelcontrolmode,etc.Keywords:V.filter;air.waterbackwashfilter;technicalmodification武漢水務(wù)集團(tuán)最早于1992年在白鶴咀水廠新建工程中引進(jìn)了V型濾池工藝,多年來(lái)經(jīng)過(guò)不斷吸收,改進(jìn)后,形成了獨(dú)具特色的氣水反沖洗濾池,隨后在武漢及周邊多座水廠得到應(yīng)用,如武漢經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)沌口水廠新建工程(10×l0m/d),安陸第二水廠新建工程(5×l0m/d),白沙洲水廠三期擴(kuò)建工程(10×10m/d),白沙洲水廠四期擴(kuò)建

5、工程(10×10m/d),白沙洲五期擴(kuò)建工程(20×10113/d),宗關(guān)水廠新系統(tǒng)改建工程(25×l0m/d),宗關(guān)水廠一期改建工程(32×10m/d),陽(yáng)邏水廠新建工程(5×10m/d),即將建設(shè)的宗關(guān)水廠二期改建工程(32×l0m/d)等項(xiàng)目中均采用了氣水反沖洗濾池.1進(jìn)水,配水系統(tǒng)的改進(jìn)改進(jìn)前的進(jìn)水,配水系統(tǒng)為沉后水通過(guò)進(jìn)水總渠配水,經(jīng)由1個(gè)氣功閥門(mén)和2個(gè)掃洗閥,越過(guò)一條橫向配水堰,然后向左右兩側(cè)進(jìn)入V型槽;在橫向配水堰兩側(cè)各設(shè)置了1個(gè)溢流井,當(dāng)濾池水位超過(guò)警戒水位時(shí)溢流;進(jìn)水氣動(dòng)閥和掃洗閥均安裝于進(jìn)水總渠內(nèi).改進(jìn)前的進(jìn)水,配

6、水系統(tǒng)布局見(jiàn)圖1.這種設(shè)計(jì)存在的主要不足為:每格濾池的3個(gè)閥門(mén)安裝于進(jìn)水總渠內(nèi),阻擋了進(jìn)水總渠水流,影響了各格濾池的配水均勻性.閥門(mén)位于進(jìn)水總渠內(nèi),不便于檢修.閥門(mén)的閥桿伸出走道板,并位于走道板中?38?.:.;0.0.第8期蘇毅,等:氣水反沖洗濾池的設(shè)計(jì)改進(jìn)第22卷央,使走道板擁擠,凌亂.|,|,.'J,/一/''-V,.,-進(jìn)渠年o,./l/l1o,rJ._,'J,-,I.,',.-7:'/I.y2.t少濾池:'/絲擅.'.:,a.設(shè)計(jì)平面圖b.實(shí)景圖圖1改進(jìn)前的進(jìn)水,配水系統(tǒng)Fig.1Inletanddistribution

7、systembeforemodification與閥門(mén)配套的氣動(dòng)管線,控制電纜,自用水管等管線_尤專(zhuān)用通道,要么安裝于進(jìn)水總渠內(nèi),雖不影響美觀,但安裝和檢修不便;要么安裝于走道板頂面,安裝和檢修方便,但顯凌亂,影響美觀.每格濾池設(shè)置溢流井作用不大,而且井寬較窄,不便于施工裝貼和清掃.針對(duì)上述不足,將各格濾池的配水系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn),使之既美觀大方,又安裝,檢修方便.改進(jìn)如下:取消各格溢流井,在進(jìn)水總渠末端設(shè)置1根總溢流管.將各格濾池的3個(gè)進(jìn)水閥門(mén)安裝于進(jìn)水總渠外側(cè),設(shè)置外挑走道板蓋住體,在走道板下頂設(shè)置專(zhuān)用管道通道,將各種配套管線和電纜等設(shè)置于走道板下頂.這樣,將配水廊道,閥門(mén),配套管線有機(jī)地融合

8、起來(lái),使走道板遮擋閥體和配套管線.改進(jìn)后的布局見(jiàn)圖2.a.設(shè)計(jì)平面圖b.實(shí)景圖圖2改進(jìn)后的進(jìn)水,配水系統(tǒng)Fig.2Inletanddistributionsystemaftermodification改進(jìn)后進(jìn)水閥門(mén)布置于進(jìn)水總渠外,使進(jìn)水總渠配水均勻性更好;進(jìn)水總渠上層走道寬敞美觀;閥門(mén)及配管置于外挑走道板下,既美觀又便于安裝和檢修;取消溢流井后,將配水堰縱向布置,對(duì)稱(chēng)布置的兩道配水堰設(shè)置調(diào)節(jié)堰板,均勻配水后將水送入兩側(cè)V型槽.這樣,配水堰內(nèi)空間寬敞,建筑裝貼,設(shè)備安裝和檢修非常方便.2出水系統(tǒng)的改進(jìn)濾池出水系統(tǒng)主要由日字井,閥坑組成,日字井和閥坑的布局將直接影響管廊的柱網(wǎng)布置.由于改進(jìn)前日字

9、井平行于池體布置,其單邊布置可能超出單格濾池分界線,柱網(wǎng)布置不便,還導(dǎo)致閥坑必須盡量壓縮,使反沖洗閥門(mén)布置過(guò)于緊張.改進(jìn)前的布局見(jiàn)圖3.針對(duì)原設(shè)計(jì)的不足,進(jìn)行了精心布局和改進(jìn).首先,將日字井與池體由原來(lái)的平行布置改為垂直?39?第8期中國(guó)給水排水第22巷布置,閥坑與日字井平齊,清水閥自然內(nèi)移,讓出足夠空間安裝反沖洗閥及伸縮器,兼顧了閥門(mén)之間的相互關(guān)系,也兼顧了單池之問(wèn)的關(guān)系.濾池"?/I.'?l:.-/'.'.J_五.1閥坑井I卜卜清水閥|.一反沖洗閥II,rrr1I一1,1I,.卜Ha.設(shè)計(jì)平面圖b.實(shí)景圖圖3改進(jìn)前的出水系統(tǒng)Fig.3Outletsyste

10、mbeforemodification這樣布置使日字井與閥坑整齊美觀,閥門(mén)布置勻稱(chēng)合理,口字井在單格范圍內(nèi)布置,為管廊柱網(wǎng)與單格濾池對(duì)應(yīng)創(chuàng)造了條件.隨著濾池布煢的不斷改進(jìn),逐步嘗試取消沉降縫,采取管廊與濾池屋蓋共用立柱的方式,這樣不僅節(jié)省了投資,還使管廊布置更加簡(jiǎn)潔.改進(jìn)后的布局見(jiàn)圖4.a.設(shè)計(jì)平面圖b.實(shí)景圖圖4改進(jìn)后的出水系統(tǒng)Fig.4Outletsystemaftermodification3濾板粱布局的改進(jìn)氣水反沖洗濾池的反沖洗配水,配氣流程為:反沖洗壓力水,壓力空氣進(jìn)入H形配水槽下層配水渠后,通過(guò)配水渠側(cè)壁均布的配水孔和配氣孔進(jìn)入濾板下層清水區(qū),水,氣進(jìn)入清水區(qū)后上層配氣(形成氣墊層

11、),下層配水,再通過(guò)長(zhǎng)柄濾頭均勻配水,配氣,達(dá)到均勻反沖洗的目的.改進(jìn)前由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置的原因,承載濾板的濾板梁呈井字形布置,這樣氣墊層在濾板下橫向移動(dòng)過(guò)程中會(huì)受到縱向梁的阻礙,導(dǎo)致配氣末端氣壓明顯不足,配氣均勻性受到影響.改進(jìn)前的氣墊層橫向移動(dòng)示意圖見(jiàn)圖5.-40?多.:=I一皿r/.:濾板縱向梁橫向梁j.;一一一一l固77l/'/,7/,/d7一立柱/配氣孔/配水孔/配水渠圖5改進(jìn)前的氣墊層橫向移動(dòng)示意圖Fig.5Aircushionlayerhorizontalmovingbeforemodification通過(guò)總結(jié)分析,在設(shè)計(jì)時(shí)加以改進(jìn).采用合理的濾板梁構(gòu)造,取消縱向?yàn)V板梁,保

12、留橫向?yàn)V板梁,第8期蘇毅,等:氣水反沖洗濾池的設(shè)計(jì)改進(jìn)第22卷使單排橫向梁之間的配氣無(wú)任何阻礙,同時(shí)在橫向梁上布置均氣孔,使排與排之問(wèn)的配氣達(dá)到均衡.改進(jìn)后濾池配氣均勻性得到了很大的改善.改進(jìn)后的氣墊層橫向移動(dòng)示意圖見(jiàn)圖6./_r,/.,/,.一濾板均氣孔橫向梁鄉(xiāng)-_一一?1._?.1I-吲一1.一一II一,/Y/;/,?/'/,7/j,-,五7,市柱/配氣L/配水孔,|/配水渠圖6改進(jìn)后的氣墊層橫向移動(dòng)示意圖Fig.6艋cushionlayerhorizontalmovingaftermodificatloil4濾池反沖洗設(shè)備設(shè)置的改進(jìn)氣水反沖洗濾池的反沖洗設(shè)備主要包括反沖洗水泵和鼓

13、風(fēng)機(jī),由反沖洗水泵向?yàn)V池提供反沖洗水,由鼓風(fēng)機(jī)向?yàn)V池提供壓力空氣.改進(jìn)前的濾池反沖洗參數(shù)為:當(dāng)氣沖時(shí),氣沖強(qiáng)度為1417L/(s?ITI);氣水聯(lián)合反沖時(shí),氣沖強(qiáng)度為14l7L/(s?m),水沖強(qiáng)度為45L/(s?ITI);水漂洗時(shí),水沖洗強(qiáng)度為45L/(s?ITI).兇此,水泵,風(fēng)機(jī)設(shè)置臺(tái)數(shù)各為2臺(tái),1用1備.當(dāng)氣沖時(shí),開(kāi)啟1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī);氣水聯(lián)合反沖時(shí),開(kāi)啟1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和1臺(tái)水泵;當(dāng)水漂洗時(shí)開(kāi)啟1臺(tái)水泵反沖.這種沖洗方式的不足是在氣水聯(lián)合反沖洗時(shí)沖洗強(qiáng)度過(guò)大,導(dǎo)致濾料流失嚴(yán)重.針對(duì)氣水聯(lián)合反沖洗過(guò)程中沖洗強(qiáng)度過(guò)大這一問(wèn)題,經(jīng)過(guò)計(jì)算和測(cè)試加以改進(jìn).將水泵和鼓風(fēng)機(jī)的臺(tái)數(shù)由原來(lái)的各2臺(tái)改為各3臺(tái),單臺(tái)

14、設(shè)備容量各減小1/2.這樣當(dāng)氣沖時(shí)開(kāi)啟2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī);氣水聯(lián)合沖洗時(shí),開(kāi)啟1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)和1臺(tái)水泵;當(dāng)水漂洗時(shí)開(kāi)啟2臺(tái)水泵反沖.改進(jìn)后單純氣沖和單純水沖洗強(qiáng)度較改進(jìn)前不變,僅當(dāng)氣水聯(lián)合沖洗時(shí)水沖強(qiáng)度和氣沖強(qiáng)度各較原來(lái)減半,沖洗的穩(wěn)定性和可靠性得到很大改善,跑砂現(xiàn)象消失,沖洗效果也較好,同時(shí)節(jié)省了反沖洗能耗.5管廊建筑布局的改進(jìn)氣水反沖洗濾池有雙排布置和單排布兩種.當(dāng)采用雙排布置時(shí),管廊的建筑荷載可以對(duì)稱(chēng)地傳遞到兩邊的池壁上,沉降比較均勻.由于濾池運(yùn)行中存在滿(mǎn)水和放空兩種工況,所以過(guò)去一股將管廊樓屋蓋簡(jiǎn)支在兩側(cè)的濾池上.對(duì)這種結(jié)構(gòu)方式的改進(jìn)足采用整體樓屋蓋結(jié)構(gòu),加強(qiáng)梁柱節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造.實(shí)踐證明,這種改進(jìn)是成

15、功的.采用單排布置取消沉降縫,就是將管廊與濾池沉降縫處設(shè)置的雙排獨(dú)立柱改為單排立柱,即管廊與濾池樓屋蓋相鄰側(cè)采取共用立柱的整體結(jié)構(gòu)型式.這種改進(jìn)是對(duì)常規(guī)建筑結(jié)構(gòu)布置理淪的一種突破.因?yàn)楣芾扰c濾池兩者單位面積荷載差別很大,沉降肯定是均勻的.沉降不均勻性驗(yàn)算也顯示,兩者有2cm左右的沉降差.為了達(dá)到取消沉降縫,簡(jiǎn)潔,美觀,整體化地布置結(jié)構(gòu)這一目的,主要采取了四方面的措施:一是通過(guò)計(jì)算,合理確定管廊遠(yuǎn)離濾池側(cè)基礎(chǔ)的底而積,以控制沉降量;二是在管廊樓屋蓋.設(shè)置縱向后澆帶;三是對(duì)濾池實(shí)施預(yù)沉降,待早期沉降發(fā)牛后,再將有沉降量差別的兩種結(jié)構(gòu)整體化;四是對(duì)基礎(chǔ)及卜部結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)采取構(gòu)造加強(qiáng)措施.在白沙洲水廠

16、四期工程(10×10ITI/d),五期_丁程(20×10ITI/d)以及陽(yáng)邏水廠(5×10ITI/d)三個(gè)項(xiàng)目上,單排布置的氣水反沖洗濾池都采取了取消沉降縫這一優(yōu)化建筑布局的改進(jìn)措施,實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)理念,并經(jīng)受了實(shí)踐的檢驗(yàn).改進(jìn)后的管廊效果見(jiàn)圖4.6濾池屋蓋的優(yōu)化設(shè)計(jì)氣水反沖洗濾池的單池面積較大,含各種構(gòu)造在內(nèi)單池面積一般為9ITI×15ITI,改進(jìn)前的柱網(wǎng)布置一般為2跨×2跨,這樣整個(gè)濾池范幽內(nèi)立柱布置非常密集,顯得比較擁擠.為了消除這一不足,力爭(zhēng)對(duì)濾池屋蓋柱網(wǎng)進(jìn)行簡(jiǎn)化,形成大跨度屋蓋.經(jīng)過(guò)對(duì)屋蓋柱網(wǎng)進(jìn)行重新布局,合理優(yōu)化,取消每口濾池的中央立柱

17、,取消進(jìn)水總渠外側(cè)立柱,進(jìn)水總渠上部屋蓋采取懸挑結(jié)構(gòu),濾池屋蓋采取井字梁結(jié)構(gòu),形成的柱網(wǎng)尺寸對(duì)應(yīng)于單口濾池,最大跨度為12m,并外挑3m.這樣的建筑布局對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一種嚴(yán)峻的考驗(yàn).經(jīng)精心設(shè)計(jì)和計(jì)算獲得了成功,改進(jìn)后整個(gè)濾池屋蓋布置顯得簡(jiǎn)潔明快.?41?第8期中國(guó)給水排水第22卷7欄桿的布置每座濾池分格眾多,走道縱橫交錯(cuò),改進(jìn)前濾池各種走道兩側(cè)均布置了欄桿濾池走道欄桿分內(nèi)側(cè)和外側(cè),內(nèi)側(cè)為濾池盛水池體,正常情況下水面距離走道面高差較小,危險(xiǎn)較小;外側(cè)為池外地面,走道面距離地面高差較大,一般在3m以上,危險(xiǎn)性較大.通過(guò)方案比選和優(yōu)化,結(jié)合各種走道危險(xiǎn)性的特點(diǎn),將欄桿布置進(jìn)行簡(jiǎn)化.將內(nèi)側(cè)所有欄桿取消,

18、保留外側(cè)欄桿,內(nèi)側(cè)代以黃色警示線.內(nèi)側(cè)欄桿取消后,濾池池面顯得更加開(kāi)闊大氣,清新美觀.改進(jìn)后的效果見(jiàn)圖7.控制盤(pán)明快的大跨度屋架寬敞的越,超,1日1L計(jì)專(zhuān)黼簡(jiǎn)潔的管u一ml.日口=罐lb.買(mǎi)景嘲圖7濾池改進(jìn)后的整體效果Fig.7IIItefiltereffectaftermodification8水位控制模式的改進(jìn)氣水反沖洗濾池為恒水位變速過(guò)濾,出水水質(zhì)穩(wěn)定.改進(jìn)前的控制方式為通過(guò)在濾料層上端和下端設(shè)置差壓計(jì)來(lái)測(cè)量水頭損失,通過(guò)差壓計(jì)來(lái)控制出水閥門(mén)的開(kāi)啟度,以控制濾池的工作水位,使之保持恒定.經(jīng)過(guò)多年的實(shí)際運(yùn)行,發(fā)現(xiàn)差壓計(jì)使用超過(guò)一定年限后,由于結(jié)垢和靈敏度下降等原因?qū)е戮_度降低,不能正常工作,運(yùn)行水位無(wú)法恒定.經(jīng)過(guò)研究分析,擬將差壓計(jì)取消,改用超聲波液位計(jì).通過(guò)水位變化來(lái)控制出水閥門(mén)的開(kāi)啟度.實(shí)踐證明這種控制模式方便可靠.9整體效果氣水反沖洗濾池的池型設(shè)計(jì)布局通過(guò)多方面的改進(jìn),取得了良好的效果.改進(jìn)后的管廊及濾池池面布置整體效果見(jiàn)圖4,7.改