給水過(guò)濾設(shè)計(jì)的選擇
【純水設(shè)備http://www.shsingshine.cn】一些有關(guān)濾池組成部分如濾料、配水系統(tǒng)、反沖洗系統(tǒng)、輔助沖洗設(shè)備、進(jìn)行控制形式、沖洗排水槽、過(guò)濾速度、濾池深度、濾池?cái)?shù)目、濾池形式、濾池調(diào)節(jié)和進(jìn)行監(jiān)視等，都要在濾池的全部設(shè)計(jì)里考慮。
濾 料
作為任何一個(gè)濾池設(shè)施核心的部分的濾料類型和特性，經(jīng)常根據(jù)妥實(shí)判斷、慣例和具有權(quán)威性的研究而選擇。模型試驗(yàn)出來(lái)的不同濾料組合及級(jí)配，便能得以借鑒，從中研究以達(dá)到合乎真實(shí)情況的結(jié)論。期望在這些試驗(yàn)中能有最優(yōu)化的試驗(yàn)資料，以得到最合適于要處理水的濾料及最佳濾速。
選擇濾料首先決定的是要用單層濾料、雙層濾料還是多層濾料。單層濾料在美國(guó)目前很少用。設(shè)計(jì)人和研究人考慮濾池設(shè)計(jì)要達(dá)到的主要目的是：使水流方向先通過(guò)粗濾料，再引到細(xì)濾料。因此不贊成用單層濾料。在美國(guó)一般情況是：當(dāng)沖洗時(shí)，先用水液化濾床。此結(jié)果是為把細(xì)的濾料落在濾層頂部，粗的落到底部。在進(jìn)行周期內(nèi)加增濾速，就得使用深層過(guò)濾，以保持合理的長(zhǎng)過(guò)濾周期。采用單層濾料，懸浮物截留在濾層頂部的細(xì)濾料里。用較粗的均勻?yàn)V料且濾床深的濾池，如歐洲用的濾池，是一個(gè)解決的途徑。歐洲采用的是水和氣沖洗的方法。這樣就可以不必液化砂層。僅用水沖，就需要沖洗強(qiáng)度大的水來(lái)液化大的顆粒。所以美國(guó)發(fā)展雙層濾料濾硅，以大料徑、低比重的煤顆粒鋪在砂顆粒上。
選出能以同一沖洗強(qiáng)度液化不同比重的幾種濾料顆粒級(jí)配，以粗濾料截留浸入濾層大部分的懸浮物，細(xì)濾料作為精濾通過(guò)煤濾料過(guò)濾的水而用。由于煤的空隙率比砂子高（約0.5比0.4），煤可以大量截留和存儲(chǔ)懸浮物。
進(jìn)一步發(fā)展從粗濾料漸變到細(xì)濾料的理論，提出了多層濾料濾池的使用。這種池子增加比重比砂子大的濾料濾層，如枯榴石或鈦鐵礦。
除非已經(jīng)做了廣泛的模型試驗(yàn)，大多數(shù)選擇濾料的答復(fù)是雙層濾料。雙層濾料濾池在美國(guó)多數(shù)采用的場(chǎng)所已證明其效果。然而按照規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)對(duì)處理水更嚴(yán)格的要求時(shí)，就要考慮使用多層濾料。
有時(shí)，選擇濾料要根據(jù)相匹配的煤濾料的可用性和成本（有時(shí)兩者都應(yīng)考慮）、沖洗設(shè)備方式或模型試驗(yàn)結(jié)果選定。舉例說(shuō)，孟加拉國(guó)吉大港的一個(gè)水廠，采用單一的均勻砂濾料，純水設(shè)備是因?yàn)檫M(jìn)口煤價(jià)高。該國(guó)勞動(dòng)力低廉，用人工篩分砂子造價(jià)不高。
洛杉磯水力管理的2,271.00T/d直接過(guò)濾水廠，通過(guò)多種不同配比的綜合濾料試驗(yàn)，證明采用1.8m深的單一煤濾料濾池，在造價(jià)和進(jìn)行效果上都是最好的。
由于設(shè)計(jì)組成部分的相互關(guān)系，決定著濾池濾料的最終級(jí)配形式。無(wú)論確定采用那種濾料都得要參考其他因素。例如沖洗設(shè)備形式就對(duì)濾料的決定有很大的影響。反之一樣。
選擇出的濾料粒徑和濾床深度，都對(duì)濾速有關(guān)。必須注意，要選出恰當(dāng)粒徑的砂子和其他濾層濾料都需與粗濾料相結(jié)合。
配水系統(tǒng)
濾池配水系統(tǒng)有兩種作用：收集流過(guò)濾層的水和均勻分散通過(guò)濾池的反沖洗水。雖然石層不能促使懸浮物分離，但它能幫助反沖洗水分布，所以石層應(yīng)作為是配水系統(tǒng)的一部分。
理想的配水設(shè)備是排列緊湊的小孔設(shè)備，它完全蓋住整個(gè)濾池底板。設(shè)置此有孔板的想法是，利用熔凝的氧化鋁石料(fused aluminum oxid stone)的方板，放在支柱上，形成底部配水渠(plenum)。這是理攝的配水系統(tǒng)最好的例子。濾料直接置于方板上。也有用穿孔塑料板的。
板上小孔要增加濾池的摩阻損失，這是因?yàn)橐恍┧锘瘜W(xué)沉淀物資，會(huì)在穿孔眼時(shí)形成泥殼，堵塞孔眼。從另外一方面看，如是下孔，得需有305－457mm的石層，置于濾料和配水設(shè)備中間。
用作配水系統(tǒng)的有下面幾種，尚有未包括在內(nèi)的。
*帶有孔眼或管咀的管道橫向支管；
*有著孔眼、管咀或穿孔板的陶瓷或塑料濾磚橫向支渠；
*預(yù)制混凝土T-Pees橫向支渠；
*有孔眼、管咀或水力錐體(hyd-rocone)的底板配水渠道；
*有孔板的底板配水渠道；
*有孔板的陶瓷濾磚橫向支管。
以上所列設(shè)備，有的可用水沖，有的用單獨(dú)使用的水沖和氣沖，還有的氣水可在一起使用的設(shè)備。所以如果設(shè)計(jì)人希望沖洗濾床包括用氣沖設(shè)備，從更多考慮，這種打算要排除一些配水設(shè)備。如果決定用氣水混合沖洗，這種方法在選取配水設(shè)備上范圍仍然進(jìn)一步窄狹。從氣水沖洗能增加到的好處這一項(xiàng)上看，認(rèn)為有限度的選用配水系統(tǒng)是合理的?？諝饽苡迷诖罂椎呐渌O(shè)備上，但分開放置的氣體支管系統(tǒng)，要放在配水設(shè)備的石層中，這很重要。如果采用此種方法，特別是注意石層的設(shè)計(jì)。
配水系統(tǒng)選擇好后，系統(tǒng)的整個(gè)深度必須考慮，因?yàn)檫@要影響濾池深度。由于配水設(shè)備的孔眼大小相間距關(guān)系，就要決定是否用305mm或更度的石層。供應(yīng)和鋪設(shè)這些石層費(fèi)錢且勞動(dòng)強(qiáng)度大。為了避免石層移動(dòng)，建議加一層石榴石。
采用有管咀的0.25×9.0mm狹槽，會(huì)與濾料相稱，可不要石層。在考慮不同配水設(shè)備形式的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，對(duì)水頭損失，特別是在反沖洗時(shí)的水頭損失，必須全面估計(jì)。
如果兩個(gè)或兩個(gè)以上的配水設(shè)備都能用，但形式不同，純水設(shè)備那就要作出比較，從中選取一個(gè)。作者已成功的使用了帶有噴咀的整體混凝土底板和配水渠和需要石層塑料濾磚橫向支渠系統(tǒng)，其每個(gè)系統(tǒng)都能使用氣水混合沖洗設(shè)備。
目前在市上見到的是后裝備可調(diào)整導(dǎo)管(Stem)的噴咀。這種設(shè)備的氣孔做的準(zhǔn)確且保持水平，所以能保證空氣均勻分散。在使用上可減少一些施工者所承擔(dān)的建成一個(gè)絕對(duì)水平底板的壓力。
要注意有石層和底層配水渠；就要增加濾池深度。同樣在配水系統(tǒng)中孔眼大石層也厚，但反沖洗水頭減小。
在污水三級(jí)處理濾池中，采用配水設(shè)備，特別要注意(1)保證配水設(shè)備材料能防腐，(2)要保證混凝土內(nèi)的鋼筋外保護(hù)層有足夠厚。這是配水設(shè)備應(yīng)用底板配水渠支柱和假底(false floor)的關(guān)鍵問(wèn)題。
預(yù)制混凝土T-Pee配水設(shè)備開始用在勞動(dòng)力便直及進(jìn)口貨貴的國(guó)家。在這些情況下，T-Pee已與自動(dòng)沖洗濾池合用。美國(guó)南加洲大都市供水區(qū)在沖洗濾池中用T-Pee設(shè)備于底板配水渠上做假板。
反沖洗系統(tǒng)
洗凈濾池的作法是，用水向上穿過(guò)濾料，以足夠速度液化濾床；并使其膨脹率達(dá)到15-25%。再大速度也僅是只增加水泵唧水成本或是在自動(dòng)沖洗濾池上加大池予構(gòu)造價(jià)而已。同時(shí)由于增加膨脹率，沖洗水頭要加大，濾池深度隨之加大。因此加大膨脹率也只有極少或沒有什么特別好處。理想的情況是，在沖洗期間沖洗膨脹率的百分?jǐn)?shù)要恒定不變。沖洗率要適應(yīng)一年四季廣泛的溫度和黏度變化加以調(diào)節(jié)。效率不高的沖洗設(shè)備或不適當(dāng)?shù)臎_洗操作會(huì)使濾池發(fā)生問(wèn)題，如泥球，濾層開裂、濾料上積泥及在濾床上出現(xiàn)死區(qū)。這些問(wèn)題會(huì)使水質(zhì)變壞，縮短過(guò)濾周期。這種現(xiàn)象很可能在三級(jí)污水處理中更易普遍出現(xiàn)。因此在此種濾池中，有效的水沖或氣沖很重要。
一般常用的有三種沖洗系統(tǒng)：直接用沖洗水泵、水泵加上水缶和自動(dòng)沖洗。直接用水泵設(shè)備的是水泵由清水庫(kù)或是直接由公共濾水渠把濾后唧走。水泵型號(hào)依據(jù)足夠沖洗一個(gè)或多個(gè)池子的水量而定。要使水尖沖洗設(shè)備能在不同的沖洗量時(shí)都能使用，要采用變速或多級(jí)水泵，也可以在管子上按裝流量控制器或其他有同樣作用的儀表變換沖洗水量。變換的流量包括混合沖洗時(shí)的開始低液化水量、懸浮體液化的低流量、濾料液化的高流量、液化后濾料回復(fù)原狀的低流量和由于溫度變化而采取的變化流量。重要的是，該設(shè)施的沖洗量要有一個(gè)緩慢成梯度的上升和下降過(guò)程。如果由于閘門快速關(guān)閉，沖洗水量降低太快，濾料壓縮會(huì)加大，以改造成濾層空隙比例變小，使在過(guò)濾當(dāng)中，絮體堆存在濾層中的空子少。閘門突然關(guān)閉及液化床的破壞，會(huì)造成濾料彼此碰撞，使得沖洗后開始恢復(fù)過(guò)濾時(shí)，過(guò)濾水水質(zhì)很壞。
用水泵結(jié)合水缶沖洗方法是：濾后水唧到足夠高的高架水缶。水缶大小應(yīng)足以使所供的水，在沖洗時(shí)有足夠的壓力和水量。流量控制器可裝在來(lái)水管上，以為變換沖洗水量而用。因?yàn)樗媚苓B續(xù)進(jìn)轉(zhuǎn)，所以水泵可選稍小型號(hào)。
自動(dòng)水沖洗濾池不用水泵或管道。代替的是，所有濾池的濾出水都流到公用水渠。在水渠內(nèi)有堰口控制水位，這樣濾出水的水位永遠(yuǎn)高于濾池沖洗排水槽及側(cè)邊堰口頂?shù)乃?。其水位之差足以滿足提供沖洗濾料水量的水頭。這就需要有足夠數(shù)目的正進(jìn)轉(zhuǎn)中的濾池，以應(yīng)付沖洗水的要求。不然，水位降到公用水渠內(nèi)，使沖洗效率低。
濾池出口閘門必須相對(duì)的大，一般不用機(jī)械操縱。反沖洗開始，水位下降時(shí)及反沖洗完畢，開始過(guò)濾，水位上升時(shí)，應(yīng)使沖洗水頭及沖洗水量緩慢的成斜坡變化。慢慢關(guān)排水閘，初濾水逐步增加濾速和以旁通伐將初濾水排走，有助于對(duì)過(guò)濾水的調(diào)整。
為了給自動(dòng)濾池提供需要的沖洗水頭，其濾池深度必須比通用沖洗形式的要深。但因?yàn)檫@種濾池沒有沖洗設(shè)備，第一次投資就是最后的投資。自動(dòng)濾池有這樣特點(diǎn)，在進(jìn)行場(chǎng)所勞動(dòng)費(fèi)用少，而進(jìn)輸、進(jìn)行和維護(hù)費(fèi)高?？傻贸鲞@樣觀點(diǎn)，當(dāng)?shù)貤l件對(duì)整個(gè)濾池設(shè)計(jì)任一組成部分的選擇有極大的影響。
輔助沖洗
單獨(dú)水沖已經(jīng)證明不能有效的洗凈當(dāng)前高濾速、深濾床的濾料。液化不均勻?yàn)V料的濾床沖洗，使得濾料細(xì)的在頂部、粗的在底部。要把這種情況減低為最小，是使濾料均勻系數(shù)接近于1，但是這種方法很費(fèi)錢。
由于這種不均勻情況，容易在濾池中形成泥球。這是因?yàn)闆_洗不充分或是在濾層頂部數(shù)英時(shí)、被截留、壓縮懸浮物造成的原故。當(dāng)沖洗時(shí)，不均勻?yàn)V料膨脹而發(fā)生的對(duì)流現(xiàn)象，使得一部分被壓縮濾層向下移動(dòng)深入濾床，并且由于流體回旋作用形成泥球。
為了克服此困難，使用了機(jī)械爬子、固定表面沖洗噴咀、旋轉(zhuǎn)表面沖洗噴咀以及氣沖設(shè)備。機(jī)械爬子目前已不使用。固定或旋轉(zhuǎn)表面沖洗噴咀是美國(guó)一直用的輔助沖洗方法。空氣沖洗通常在歐洲使用?，F(xiàn)在美國(guó)也用的很多。
由于雙層濾料濾池的出現(xiàn)，兩層旋轉(zhuǎn)沖洗器已使用上，以助于清洗濾層煤砂交界面。濾速增大，特別是在深床過(guò)濾濾池中，由于絮體穿入濾床深，使得表面沖洗的沖洗效果減少。所以，在美國(guó)對(duì)用空氣沖洗目前有極大的興趣。純水設(shè)備在三級(jí)污水過(guò)濾中當(dāng)然更是這樣。在Contra-Costa城供水管理區(qū)的Boteman水廠用了表面沖洗空氣沖掃方法去除懸浮物。這種方法很多其他水廠似乎沒有采用。
空氣沖洗比之表面沖洗來(lái)，并不是沖洗的補(bǔ)充措施?？諝鉀_洗比用液化反沖，對(duì)潔凈濾床更有效果。
在沖洗程序上，空氣使濾池發(fā)生必要的擾動(dòng)，以使附著在濾料上的絮體除掉。這種方法更有的好處是，對(duì)整個(gè)濾層都有潔凈作用。Cleasby比較了濾池反沖的各種方法指出，單獨(dú)用空氣沖洗如表面旋轉(zhuǎn)沖洗一樣是潔凈濾池的有效方法。氣水混合沖洗被指出是所有沖洗系統(tǒng)中最有效的方法。鈴間川村提出，氣沖的剪力是液化濾床反沖剪力的兩倍。
如果用單一濾料設(shè)計(jì)，空氣沖洗還有以下好處：濾料不需要液化，所以能維持住濾料的均勻性，其結(jié)果改進(jìn)了濾床過(guò)濾性能，因?yàn)橹恍枰獩_洗水液化制離了的懸浮物，其沖洗水強(qiáng)度僅為17-24m/h，因此沖洗水量少，水壓力低；可有少量水排掉或回收；溢流排水槽與濾層的距離不需要太高，側(cè)邊堰口也是如此，使濾池深度有所減小。
在低液化沖洗率下，如把聚合劑作為助濾劑使用，用氣水混合沖洗，目前在沖洗濾床上更有效果。所以在用氣水混合沖洗(Concurrent air-wafer underdrain sysfem)方法時(shí)，需要特別為氣一水沖洗做濾池配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。如果使用其他形式的配水設(shè)備，要設(shè)單獨(dú)的空氣支管。同樣，開始單獨(dú)用氣沖，然后再用水沖，也需要特別為配水系統(tǒng)和輸氣設(shè)備設(shè)計(jì)。
空氣沖洗是一個(gè)單獨(dú)系統(tǒng)，用空氣來(lái)去除污物，沖洗水僅為輸送剝離的絮體而用。當(dāng)用氣沖時(shí)，不再需要用水液化濾料。然而，在雙層濾料濾池中用空氣清除污物，無(wú)論是氣沖和水沖是分開或合并使用，在反沖的最后過(guò)程中，還是需要濾料液化。兩種濾料由于空氣沖洗的劇烈振蕩，使在交界面混雜，液化可使它們得以復(fù)元。
當(dāng)為發(fā)展中國(guó)家設(shè)計(jì)濾池時(shí)，輸送和保養(yǎng)設(shè)備是一個(gè)問(wèn)題，輔助設(shè)備必須根據(jù)當(dāng)?shù)夭煌闆r選取。
單一濾料使用氣沖的優(yōu)點(diǎn)為
濾池仍保持均勻；
沖洗水量少；
沖洗水壓力小，可節(jié)能；
濾池池身淺；
沖洗泵或水缶小；
沖洗回水庫(kù)小，水泵也小。
濾池進(jìn)行控制方式
設(shè)計(jì)人在濾池組元形式選擇上，也許最有爭(zhēng)論的就是控制方式的選擇了。當(dāng)前重力濾池控制通用著兩種基本方式：恒速和變速控制。恒速控制有三種：(1)濾池進(jìn)水水位保持恒定，(2)濾池進(jìn)水水位隨著過(guò)濾運(yùn)行時(shí)間變動(dòng)，(3)濾水管上安裝流量控制器。
恒速：濾池進(jìn)水水位保持恒定，這種方法是在首部渠道(header channel)進(jìn)口同設(shè)有的單獨(dú)進(jìn)水堰口，使進(jìn)水至每個(gè)濾池。渠道的水力計(jì)算和堰口長(zhǎng)度要仔細(xì)設(shè)計(jì)，其尺寸要足以保證每個(gè)濾池進(jìn)水量相等。每個(gè)濾池都有一個(gè)桿件給控制器信號(hào)，以維持在濾床上的水痊恒定。這種運(yùn)行靠濾水管上的調(diào)節(jié)閘門完成。濾池開始運(yùn)轉(zhuǎn)，穿過(guò)濾床的水頭損失最小，閘門僅有部分開啟，這樣使水流穿過(guò)濾層、配水設(shè)備、管道及閘門時(shí)，全部水頭損失等于可利用的水頭。濾床水頭損失由于懸浮物在濾床堆積加增，水位趨于上升，為了把恒定流量的從水濾池濾出，就得增加可用水頭。水位桿件把提升水位的信號(hào)傳給控制器，控制器再指令節(jié)制閘開大一些，以減少過(guò)閘的水頭損失，從而保持恒定水位，使進(jìn)水量相等。
當(dāng)某一濾池停止運(yùn)行反沖時(shí)，其余運(yùn)行著的濾池必須把增加來(lái)的流量承擔(dān)起來(lái)。進(jìn)水堰口要保證把增加的流量平均擔(dān)負(fù)，桿件一控制閘設(shè)備保持水位穩(wěn)定、流量不變。同樣，如果流到濾站的水量有變化，也許增加，也許減少，可根據(jù)通過(guò)節(jié)制閘水頭損失的減少或增加加以調(diào)整。
恒速：濾池進(jìn)水處變更水位。這種方法除了沒有水位桿件、控制器、節(jié)制閘以外，與前述方法相似。在起始過(guò)濾時(shí)，水位剛高過(guò)濾床頂部。濾床與處理水控制堰口所設(shè)兩處位置，必須保證在過(guò)濾，開始運(yùn)行的低水位要永久高于濾層。開始運(yùn)行時(shí)的濾池水位與堰口上水痊的差，等于減去開始運(yùn)行時(shí)潔凈濾層、配水設(shè)備和管子的水頭損失的可用水頭。
在濾池運(yùn)行過(guò)程中，濾池堵塞使濾層水頭損失增加，濾池水位隨之升高。作為保持流量恒定的補(bǔ)償水位，濾站改變進(jìn)口流量時(shí)或因?yàn)橛械臑V池投入運(yùn)轉(zhuǎn)和停止運(yùn)行時(shí)，要相應(yīng)的升降水位。
水位傳動(dòng)器安裝在每一個(gè)濾池中，以便操作者警覺，在有必須要馬上沖洗的濾池或由于水頭損失即可用的過(guò)濾水頭已經(jīng)用盡和水位漲到最大限度時(shí)，開始對(duì)濾池作周期的自動(dòng)反沖。或者是巡視操作者看到需要反沖的高水位濾池，加以反沖。
恒速：流量控制器。采用這種控制器，可使所有的濾池和濾池首部渠道來(lái)水都維持在一個(gè)固定水位上。濾池水量由按裝在每一濾池出水管子上的文丘利和調(diào)節(jié)蝶閥控制，成比例地平均分配到每一濾池。一般濾池控制器接受文丘利流量計(jì)桿件傳來(lái)的信號(hào)，傳到每個(gè)蝶形控制閥，以保證每個(gè)濾池在一時(shí)間都能把送到濾站內(nèi)的流量均勻分配。由于濾池堵塞、濾池投入運(yùn)行和停止運(yùn)行沖洗或是進(jìn)水量變更，致使首部渠道內(nèi)水位升降，水指位示設(shè)備把這情況傳到控制器。濾程開始，蝶形控制閥幾乎全部關(guān)閉以消除濾池高水位的多余水頭。不然，會(huì)有比通過(guò)潔凈濾斜、配水設(shè)備和管子所需水頭更多的多余水頭。當(dāng)濾池堵塞時(shí)，水位逐次升高，這時(shí)水位桿件將信號(hào)傳出，把控制閘門開啟到能以補(bǔ)償不足水頭的程度。水位變化的操作設(shè)備一般為152mm，這就是足夠的避免濾池波動(dòng)(surge)的寬廣范圍。如果穿孔整流墻設(shè)計(jì)在沉淀的進(jìn)口和出口末端，增大了表面積，可進(jìn)一步減緩運(yùn)行著的濾池流量變化的影響。
變速過(guò)濾：用變速過(guò)濾的濾池，在沖洗的每一周期中，池速隨著濾程變化。當(dāng)一組濾池中的某一濾池沖洗后回復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，它要以本身最高濾速進(jìn)行。直到下一個(gè)濾池停止運(yùn)行沖洗，保持經(jīng)常。濾池水位升高以補(bǔ)償在其中一個(gè)濾池或其他濾池發(fā)生堵塞時(shí)所減少的水量。在下一個(gè)濾池沖洗后恢復(fù)運(yùn)行時(shí)，濾池水重新回到低水位。在此低水位下，濾速逐步減低。濾層上水位高低順看成坡度運(yùn)行的濾速趨勢(shì)變動(dòng)，一直到濾池又開始反沖為止，此時(shí)濾池又在最低濾速下運(yùn)行。這種運(yùn)行程序一再循環(huán)進(jìn)行。所有濾池的水位與首渠一起升降。
此種方法要運(yùn)行恰當(dāng)，么用進(jìn)水水渠和連接管或進(jìn)入濾池入口必須大一些，以消除水頭損失。
當(dāng)一個(gè)濾池停止運(yùn)轉(zhuǎn)反沖時(shí)，余下濾池要分擔(dān)起過(guò)濾此停轉(zhuǎn)濾池應(yīng)濾過(guò)水量的責(zé)任，由于沒法補(bǔ)償經(jīng)過(guò)濾閘的水頭損失，濾床上的水位會(huì)突然上升。為了減少?zèng)_洗后開始過(guò)濾的高濾過(guò)速度，一般可在濾出水管上設(shè)孔板。在水力學(xué)上講，因?yàn)樗邢拗崎_始穿進(jìn)濾池高濾速的同樣效果，沒有理由在進(jìn)口處不設(shè)調(diào)節(jié)孔洞。
沖洗排水槽
沖洗排水槽是于沖洗期間，作為收集和輸送沖洗水之用。注意要保證排水槽彼此之間及其對(duì)濾層相距位置安排得當(dāng)。French根據(jù)排水槽間距，對(duì)排水槽頂?shù)母叨?，提出如下要求?span>
H=0.34S
式中：H等于排水槽頂距液化床的高度和S等于排水槽中到中間距。
多數(shù)運(yùn)行者提出沖洗水從排水槽帶走濾料問(wèn)題，這種情況可能由下列的一些原因的任何一個(gè)原因造成：沖洗水不充分使得濾料積泥，因而加增了濾床深度；濾床頂部濾料細(xì)，易于被沖洗水帶跑（丟失細(xì)濾料也有好處，它可以更好的用于深層過(guò)濾）；當(dāng)沖洗水達(dá)到排水槽頂后，氣沖還未完畢或沖洗排水槽過(guò)低或間距過(guò)密。
在美國(guó)用沖洗槽有著傳統(tǒng)的習(xí)慣。在歐洲通常用側(cè)邊堰口(side wire)排水，對(duì)于這種側(cè)邊堰口排水方法要多加注意。在濾池大到4.57m(15ft)寬時(shí)，用側(cè)邊堰口運(yùn)行好。有下列關(guān)系，靠近堰口水深比之濾池對(duì)面的水深要淺，因之使橫過(guò)濾池的沖洗水造成差異。這種水頭上的小差異，對(duì)于沖洗強(qiáng)度有極小的影響。這種不顯眼的差異，對(duì)沖洗水搓洗效果，也甚至有著些小的影響。在歐洲這種微不足道的差異，對(duì)于濾料及出水水質(zhì)并無(wú)不利之處。
也有論述到用側(cè)邊堰口輸送脫落污物橫過(guò)濾床頂部全部寬度的關(guān)系。只要是在沖洗水于立面上全部液化濾料期間，沖洗水橫越濾池到堰口時(shí)，沖洗懸浮物就一直處于懸浮狀態(tài)。歐洲經(jīng)驗(yàn)證明這種沖洗方法是滿意的。如果單層濾料濾池用側(cè)邊堰口，采用氣沖，能用淺的濾池。
Hudson提倡用側(cè)邊堰口排除沖洗水。Cleasby和Baumann推薦在輸水距離不大于3.66m時(shí)，濾池內(nèi)有一個(gè)單排水槽就可以，沖洗應(yīng)用混合氣水沖洗。采用這些方法的任何一種都節(jié)約。
南加州大都市給水區(qū)Shinner水廠最近擴(kuò)建，就是使用單只一個(gè)排水槽的設(shè)計(jì)。
過(guò)濾速度
過(guò)濾速度通常由地方或國(guó)家根據(jù)模型試驗(yàn)，并經(jīng)其他水廠用一原水或相似原水處理證實(shí)，或者根據(jù)設(shè)計(jì)者經(jīng)驗(yàn)規(guī)定。當(dāng)可能時(shí)，可直接取用模型試驗(yàn)數(shù)值。如采用數(shù)據(jù)恰當(dāng)，該研究成果用于濾池設(shè)計(jì)，在費(fèi)用上的節(jié)約，要多于研究費(fèi)用的若干倍。多數(shù)規(guī)章提出在沒有于模型試驗(yàn)上取得滿意的效果以前，不允許超過(guò)規(guī)定的濾速。
當(dāng)這種研究不可能一時(shí)得出結(jié)果時(shí)，設(shè)計(jì)的進(jìn)出濾池渠道和管道必須大一些，使其能輸送比需用水量更大量的水，使單元濾池在生產(chǎn)時(shí)能以高濾速運(yùn)轉(zhuǎn)。有了這種條件，水廠負(fù)責(zé)人就有著增加濾速的很好把握，再加上采取其他水廠的改進(jìn)措施，就可以用很少的錢來(lái)增加產(chǎn)水量。生產(chǎn)實(shí)踐比之試管模型試驗(yàn)，所得結(jié)果更容易為生產(chǎn)負(fù)責(zé)人接受。
如果過(guò)濾周期不變，要增加水量，濾料顆?；?yàn)V層厚度就要加大，有時(shí)兩者都要加大。所以設(shè)計(jì)的濾池要使將來(lái)成為高濾速的濾池，排水槽要留有富余凈空，以備濾層加厚。
濾池深度
濾池深度為濾層厚度，配水系統(tǒng)類型、控制形式、濾池作用水頭、側(cè)邊堰口或排水槽、濾池類型、反沖系統(tǒng)類型和水頭損失所影響。
顯然，濾池深度直接與濾層深度比例。要達(dá)到用同一來(lái)水，濾池同一水質(zhì)的水的目的，單層濾池深度要大于雙層濾池，多層濾池深度與雙層濾池相同，或許更淺?？傊?，與溢流排水槽有關(guān)的沖洗強(qiáng)度與其膨脹高度要影響濾池深度。
所以，沖洗時(shí)濾料膨脹率的選擇，會(huì)對(duì)沖洗水泵大小、耗能多少及濾池構(gòu)筑物造價(jià)有影響。
配水系統(tǒng)也增加濾池深度。大的流水孔洞配水設(shè)施需要石層305-381mm，再要加上設(shè)備厚度。底層為配水渠的全部深度約610-915mm，如果再要石層，濾池深度還要增加。支管和噴咀系統(tǒng)(Pipe tatezal and noggle syztem)只有203mm，再有150mm粗石層，加到濾池深度上。
濾池用進(jìn)水分水方法(inbrow spilling method)，由于水頭損失在堰口上的原因，加大了濾池深度。因?yàn)檫M(jìn)水另水形式變化水位，濾池必須有足夠深度，以使濾層頂部低于初濾時(shí)和預(yù)期的最小流量時(shí)的水痊。主張變用速過(guò)濾的人，認(rèn)為這種方法的濾池深度要比使用以流量控制器控制的恒速過(guò)濾的池身淺，然而，作者探討了這些主張以及其他的議論，并且做了必要的計(jì)算，得出采用變速濾池的深度與恒速濾池的深度很接近，后者不是這么深。如果Cleady的意見被采納，變速過(guò)濾運(yùn)行中一些問(wèn)題，由于把排水槽置于濾池控制堰以下而避免，這就使得濾池更深一些。必須對(duì)應(yīng)用推薦的這些在過(guò)濾水力學(xué)上加以理解。
如果，濾池出水堰口比濾層低，濾層要產(chǎn)生負(fù)壓，為了避免發(fā)生，濾層上水深必須增加，因此就要加深濾池厚度。
由于反沖方法不同，使濾池深度有很大的差異。如果采用自動(dòng)沖洗，排水槽或者堰口的水位與作為沖洗水源的公共水渠的濾后水位之差，必須能夠提供在水溫最高時(shí)所需要的最大沖洗強(qiáng)度，這就要把排水槽頂放在濾池水位以下，其高度等于過(guò)濾水頭及反沖洗水頭的和，結(jié)果使濾池深度極深。
如選擇單一濾池，用氣水沖洗就不需要液化，由于沒有液化靜止濾層不需要比排水槽低太多，濾池可以淺些。若以側(cè)邊堰口代替排水槽，濾池深度更可淺些。
濾池負(fù)水頭的可能出現(xiàn)，這就使濾池深度不夠。標(biāo)準(zhǔn)教科書中提到解決這種難題辦法是增加池深，使濾層頂部高度與濾后水控制堰相同或低于后者，也就是要求濾層上的水深等于作用水頭。這樣作法保證了沒有負(fù)水壓發(fā)生，雖然這樣作法是保守的。也用把濾層、配水設(shè)備、閘門、管道、水渠的水頭損失計(jì)算繪圖，濾池深度可設(shè)計(jì)得小一些，而不會(huì)產(chǎn)生負(fù)壓。這種方法對(duì)于變速濾池則收效小。
變速濾池在濾層上增加的水頭損失，由于流量逐步下降，使通過(guò)配水設(shè)備、渠道和閘門的水損失有所減少而得的補(bǔ)償。如果其他條件相同，變速濾池會(huì)使負(fù)壓在恒速濾池迂到以前發(fā)生，所以這兩種濾池深度應(yīng)當(dāng)相同。
初濾水處理
濾池沖洗沖洗后恢復(fù)運(yùn)行，為了保證濾后水濁度由開始過(guò)濾的最高濁度降到可接受的濁度，它要有一段運(yùn)行時(shí)間。濾池濾出水潔凈情況是，濾料越大、濾速越快，要使濾池能到濾出潔凈的水且濾過(guò)效率高的程度。其初濾時(shí)間就越長(zhǎng)。
處理初濾水水質(zhì)問(wèn)題有三個(gè)方法。
1.將初濾水排走不用；
2.初濾時(shí)濾速降低；
3.聚合物調(diào)節(jié)。
將初濾水排走是傳統(tǒng)的解決方法。即使有，目前只有少數(shù)設(shè)計(jì)人用此種方法。此種方法有一段初濾時(shí)間打開的帶閘門的管子，初濾時(shí)閘門打開，在初濾開始時(shí)的少許分鐘，將初濾水排走，或是將初濾水與沖洗污水回用。在自動(dòng)化的濾站里，閘門用機(jī)械開動(dòng)。它在規(guī)定沖洗程序時(shí)打開，并于濾池出水閘打開時(shí)的同時(shí)關(guān)閉。
使濾池達(dá)到能濾出好水的慢升方法，為在可調(diào)節(jié)的時(shí)閘內(nèi)，濾池出水閘緩慢打開。緩慢打開的時(shí)間要根據(jù)濾池何時(shí)能濾出好水而定。它與濾速?zèng)_洗效果和過(guò)濾后水的化學(xué)、物理性質(zhì)有關(guān)。用調(diào)節(jié)閥使流速穩(wěn)步地從慢速調(diào)到要求的運(yùn)行速度。這種方法在英國(guó)普遍應(yīng)用。
最后的一個(gè)方法是，用聚合物調(diào)理濾料。在反沖的最后幾秒鐘，把小量的聚合物投到反沖洗水中，通常小于1mg/L，以減少?zèng)_洗后初濾水濁度穗狀花序和縮短初濾水濁度達(dá)到要求的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間。
把初濾水排走不要是浪費(fèi)的，這樣做增加了需要沖洗的水量。如果沖洗水回收，那就需要加儲(chǔ)存的水缶及回收水的費(fèi)用。
慢開系統(tǒng)要有的少許外加控制設(shè)備，僅用一個(gè)慢開閘和用現(xiàn)代程序處理的調(diào)節(jié)時(shí)間控制器即可。這種方式易辦且所費(fèi)不多。
用聚合物調(diào)整方法，需要陽(yáng)離子或非陽(yáng)離子聚合物分批投加設(shè)備、水泵和自動(dòng)控制設(shè)備。控制設(shè)備必須包括水泵開關(guān)時(shí)間控制器。這種時(shí)間控制器保證了聚合物投入濾料里及濾料上的水中，其中可能有很少量的隨沖洗水流走。如果濾池很多、沖洗管又長(zhǎng)、控制設(shè)備就需為每一濾池或一組濾池在泵上安裝不同的開停定時(shí)器。聚合物的數(shù)量和類型可用試探的方法決定。投加聚合物到進(jìn)入濾站的入口上收效不大，這種投加藥劑結(jié)構(gòu)物要做成能單獨(dú)的把藥劑投加到每個(gè)濾池的進(jìn)口上，這樣做要增加管子費(fèi)用。在自動(dòng)沖洗濾池里，用聚合物調(diào)整也要有這種程序。
濾池?cái)?shù)目
從濾池造價(jià)的觀點(diǎn)上看，只用一個(gè)濾池是最理想的。然而，實(shí)際上考慮到在濾池沖洗時(shí)還得有一個(gè)濾池作維護(hù)備用時(shí)，就要使其他濾池增加流量，所以四個(gè)濾池應(yīng)是最小的數(shù)目。如果自動(dòng)沖洗濾池以最低濾速運(yùn)轉(zhuǎn)，并要有一個(gè)備用濾池時(shí)，余下的濾池必須濾出足夠于沖洗時(shí)所能濾出的流量。濾站在濾速為12m/h及沖洗強(qiáng)度為48m/h的情況下，最少要有六個(gè)濾池。尚若濾池濾速小或沖洗強(qiáng)度大，就得更需要多些濾池。
如果打算回收沖洗污水，平衡水缶和水泵大小及其造價(jià)要根據(jù)池子數(shù)目而定。濾池非常多，水缶和水泵就可極小。反之，只有一個(gè)濾池，水缶和水泵規(guī)模就要最大。所以數(shù)目與平衡污水缶數(shù)目多少，要合在一起評(píng)價(jià)，以決定造價(jià)與效果最合算的綜合值。
濾池布置
濾池布置有多種形式，最重要的是選擇造價(jià)最低且運(yùn)行最佳的形式。
濾池可以排成一行，采用封閉管廓并與沉淀池末端平行。另一方法是，如果濾池管子是暴露在空氣中，管廓放在的對(duì)面，后者僅能布置在溫暖地帶。
濾池也可對(duì)稱的布置在公用管廓的兩旁，管廓的軸可以平行于沉淀池水流方向，也可與水流方向成直角。
濾池最合適深度根據(jù)已經(jīng)做了結(jié)論的因素而定。濾池形式即其長(zhǎng)寬比、進(jìn)口與沖洗水渠的位置、處理后水水槽都受到濾池布置的影響。舉例說(shuō)，如果沒有場(chǎng)地限制，濾池可以與其他結(jié)構(gòu)物分開，中間以管道與渠道聯(lián)系。然而，如果場(chǎng)地受限制，如果由于氣候關(guān)系，濾池必須封閉，或者如果設(shè)計(jì)人要結(jié)構(gòu)物作用公用坪壁相連，以減少操作人來(lái)往多費(fèi)操作時(shí)間，濾站附加的形式也會(huì)影響濾池布置。
Amirtharajah指明，如何根據(jù)長(zhǎng)寬比的變數(shù)，使造價(jià)降到最低。澳大利亞、悉尼市都市給水排水局(Metropolitan Water Sewerage and Drainge Board)計(jì)劃建造的378.5萬(wàn)噸／日直接濾池濾站用計(jì)算機(jī)程序選擇濾池合理的數(shù)目、濾池對(duì)寬度的比例、濾站的形式。這種樣子的濾站需經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，但是，對(duì)于小型濾站，一個(gè)形式適宜的濾站，可能不是最合乎實(shí)際的設(shè)計(jì)，那就需要加以綜合考慮。
濾池運(yùn)行可以下列參數(shù)監(jiān)視。
利用穿過(guò)濾料的水頭損失值監(jiān)視濾池運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)方法。當(dāng)全部可用水頭即濾層上水位與濾池控制堰口頂上的水位的差數(shù)，小于穿過(guò)潔凈濾料、濾池渠道及閘門的水頭損失時(shí)，濾池就要停止運(yùn)行。最近更加以發(fā)展，它能提供給操作人濾池任何一處的水頭損失和穿過(guò)濾料的全部水頭損失。裝設(shè)中間水頭損失傳感器，可使水頭損失曲線計(jì)算機(jī)終端上顯示出來(lái)，這可以使操作人選擇最佳助凝劑量和恰當(dāng)?shù)臑V過(guò)周期，以避免早期濁度穿透。
所有現(xiàn)代化水廠對(duì)每一濾池都進(jìn)行監(jiān)視。當(dāng)濾后水濁度達(dá)到預(yù)定穿透濁度值時(shí)，濾池開始自動(dòng)沖洗。
一些濾站對(duì)雙層濾池濾料交界面和濾出水濁度進(jìn)行監(jiān)視。操作人能在每一水樣的濁度與時(shí)間曲線的關(guān)系上，找出濾池運(yùn)行最佳狀態(tài)。
在一些濾站里，對(duì)站每一單元顆粒數(shù)目都加以監(jiān)視，操作人聲稱顆粒計(jì)數(shù)使他們能得到比用一般通用的濁度計(jì)方法更早一些的濁度穿透預(yù)告。
濾池運(yùn)行好壞，通常以濾過(guò)周期長(zhǎng)短判斷。然而，濾過(guò)周期太長(zhǎng)對(duì)濾池運(yùn)行不利。濾期太長(zhǎng)，由于懸浮物被壓縮了的原故，使濾池沖洗乾浮相當(dāng)困難。加之，濾期太長(zhǎng)，濾期也不是在最合理的成本一效率的狀態(tài)下運(yùn)行。
結(jié) 語(yǔ)
在本文提出三個(gè)有代表性假設(shè)例子，示出選擇程序并示出當(dāng)在不同氣候和以社會(huì)經(jīng)濟(jì)等的見地設(shè)計(jì)濾池，應(yīng)用不同選擇方法的理由。必須按照成本評(píng)估，根據(jù)實(shí)際情況平衡加以選擇，得出成本最合理，效率最佳的設(shè)計(jì)。純水設(shè)備，工業(yè)純水設(shè)備, 蘇州水處理設(shè)備，醫(yī)用GMP純化水設(shè)備 ，醫(yī)用水處理設(shè)備。
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