第31卷第8期2015年4月
中国给水排水
CHINAWATEＲ＆WASTEWATEＲVol．31No．8Apr．
2015
翻板滤池在虹吸滤池改造中的应用
112
杨永志，赵小明，张德跃
（1．净化集团＜玉环＞给排水设计研究院有限公司，浙江台州317605；2．中国市政工程华北
设计研究总院有限公司，天津300074）传统虹吸滤池在运行过程中存在着反冲洗不彻底、滤料容易板结、过滤周期短、过滤
效果差等问题，随着供水水质要求的进一步提高，很多供水企业常常弃用已有的虹吸滤池，而改用
摘
其他过滤工艺。鉴于虹吸滤池的特殊构造，在技改中具有大池深和可扩大过滤面积的特点，将虹吸滤池改造成翻板滤池，采用恒水位过滤和气水联洗的反冲洗方式，可实现全自控运行。在满负荷运行时，滤池进水浊度为3NTU，滤后水浊度＜0．3NTU，过滤周期＞36h，滤料反冲洗彻底，过滤性能恢复较好。
虹吸滤池改造；翻板滤池；气水反冲洗；恒水位过滤；全自控运行
中图分类号：TU991文献标识码：C文章编号：1000－4602（2015）08－0077－04关键词：
要：
ApplicationofShutterFilterTechnologytoＲenovationofSiphonFilter
YANGYong-zhi1，ZHAOXiao-ming1，ZHANGDe-yue2
（1．JinghuaGroup＜Yuhuan＞WaterSupplyandSewageDrainageDesignandＲesearchInstitute
Co．Ltd．，Taizhou317605，China；2．NorthChinaMunicipalEngineeringDesignand
ＲesearchInstituteCo．Ltd．，Tianjin300074，China）
Abstract：
Duringtheoperationoftraditionalsiphonfilter，thereexistvariousproblemssuchasin-completebackwash，easyhardeningoffiltermedia，shortfiltercycle，poorfiltrationeffectandsoon．Withfurtherstringencyofwaterqualityrequirements，manywatersupplycompaniesoftenabandonexist-ingsiphonfilterandswitchtootherfiltrationprocess．Inconsiderationofthespecialstructureofsiphonfilteraswellasitsrenovationcharacteristicsofdeeptankandexpandablefilterarea，shutterfilterprocesswasdesignedbymeansofconstantwaterlevelfilteringandair-waterbackwashtorealizeautomaticrun-ning．Inthefullloadoperation，whentheinflowturbiditywasthe3NTU，theturbidityoffiltratedwaterwas0．3NTU，thefiltercyclewasmorethan36hour，thecompletebackwashoffiltermediaandbetterrecoveryoffilterperformancewerealsoachieved．
Keywords：filtering；
siphonfilterrenovation；
shutterfilter；
air-waterbackwash；
constantwaterlevel
automaticrunning
43
投产，供水规模为2×10m/d，后于1997年扩建，43
总供水能力达到7×10m/d。由于一期工程建成
周口银龙水务有限公司始建于1968年，属省中型二类供水企业，担负着全市工业生产和居民用水其中二水厂采用地表任务。该公司现有水厂两座，
水作为水源，分两期实施完成，一期于1990年建成
时间较早，采用虹吸滤池工艺，工艺相对落后，出水
效果不理想，加之滤池设备锈蚀老化，已于2005年
第31卷第8期中国给水排水www．watergasheat．com
周口银龙水停用。随着周口市用水需求不断增加，
务有限公司决定对已停运的二水厂一期实施升级改［1～3］
造，使之重新投入运行，而虹吸滤池是此次技改的重点。1
吸进水管分配到各个滤池进水槽，然后溢流进入滤
池并穿过滤料层和配水装置，最后经配水孔汇总到清水总渠。
当滤池内水位逐渐上涨达到最高液位时，排水辅助虹吸管通过抽气三通不断抽气，使虹吸排水管
滤池概况
4
3
滤池二水厂一期虹吸滤池规模为2×10m/d，
共一座分6格，为双排布置，每格平面净空尺寸为4．5m×4．0m，滤池设进水、排水虹吸管各一根，由出水总渠内存水自行对任意一格进行反冲洗。改造前滤池见图1。
内水位较快地上升，形成虹吸排水，滤池内水位迅速下降，至接近排水槽上口时，清水总渠内的水即通过配水系统穿过滤层向上流动，从而达到反冲洗的目的。当计时水槽内的破坏虹吸管口露出时，空气会进入排水虹吸管内，虹吸被破坏，冲洗即停止，滤池进入过滤状态。
滤池运行状况见表1。
表1Tab．1
改造前（2004年）滤池部分运行数据
（2004）
Partialoperatingdataoffilterbeforerenovation
2存在的问题
①
反冲洗不彻底，滤料板结。原虹吸滤池采
用清水总渠内水冲洗，冲洗水头小，冲洗强度不够，致使冲洗不彻底，随着运行时间的增加
，滤料积泥也日渐严重，最终板结成块，失去过滤性能。过滤周期短。滤池采用级配石英砂滤料，粒径小，不均匀系数大，污物通常只被截留在表层约
②
15cm的砂层内，纳污能力有限，加上冲洗不彻底导致的叠加效应，虹吸滤池在运行一段时间后过滤周期都将缩短。
③质标准。
④滤料流失。部分滤池冲洗不均匀，发生“跑砂”现象。3
过滤效果差。出水浊度达不到新的供水水
改造目标
①
43
进滤池按处理规模为2×10m/d运行，
水浊度≤3NTU时，出水浊度≤0．5NTU，过滤周期
图1
Fig．1
改造前的滤池
≥36h。
②③
实现恒水位恒速过滤，全自控运行。
实现气水反冲洗且滤料不会流失。
Siphonfilterbeforerenovation
再由每格滤池的虹沉淀池出水自流入进水渠，
www．watergasheat．com等：翻板滤池在虹吸滤池改造中的应用杨永志，第31卷第8期
44.1
改造方案
改造的具体措施
拆除工程
拆除原进水、排水虹吸管及附属管路。拆除原①
从新建冲洗设备间的反冲水泵、鼓风机分别引
出反冲水管和风管至滤池，反冲水和反冲气为气动阀控制。
在每格滤池的反冲气管上设一根排气管，用电磁阀控制。
安装横向布水布气管（即面包管）装置，与竖向布水布气管对应。
自下而上依次敷设承托层和均质石英砂滤料。④
仪表系统
每格滤池配备一台超声波液位计，用来监测滤池水位；滤池进水渠和出水集水井内均设浊度仪。
⑤
自控系统
新增滤池控制系统PLC站，下挂6台就地控制柜，用于各组滤池阀门的手动及自动控制，各个控制站相对独立工作。
m
冲洗计时水槽。拆除池内排水槽及排水槽隔墙。清
除滤料，拆除滤板、滤梁等。
②
土建工程
在滤池底部新建配水配气渠廊道，并预埋竖向布水布气管。在原进水虹吸管的跨墙底开设进水孔。在原排水虹吸管的跨墙中部开设排水孔。新开反冲气管孔、反冲水管孔。加高原排水渠池壁，并增设顶板。降低原清水总渠出水溢流堰。拟敷设滤料高度区的池壁重新拉毛处理。
改造后滤池内各处标高见表2。
表2
Tab．2改造后滤池内各标高
Elevationsinsidefilterafterrenovation
本系统根据集中与就地控制相结合，自动控制与手动控制相结合，集中监测与分散控制相结合的原则，设置了滤站的自控系统，保证在控制系统正常运行的情况下高效、可靠地制水，在控制系统出现故障的情况下仍能够可靠制水。4.2改造后滤池工作原理
改造后滤池过滤过程：待滤水由进水总管自流至进水渠，再由进水管分配到各个滤池进水槽，溢流入滤池，再穿过滤料层和滤板，最后经清水支管汇总到清水总渠。
改造后滤池反冲洗过程：①关闭进水阀，待水位降到距砂面150mm处，关闭清水阀。
开启风机，开启反冲气阀门，进行单气冲洗，历时2min。
②③min。
④
单气冲洗完毕后，进行气水联洗，历时4
设备改造工程
改造后各进、出水管道和控制阀门情况如表3所示。
表3Tab．3
改造后各进、出水管道和控制阀门
renovation
Inletandoutletpipelinesandcontrolvalvesafter
③
气水联洗结束后，打开排气阀，进行单水冲
洗，历时1min。单水冲洗结束后，关闭水泵和反冲水气动
45°打阀。此时水位距砂面约1680mm，静止20s，
⑤
开翻板排水阀排水，一段时间后再90°全开翻板阀
排完。
排水结束后，关闭翻板阀，从A步骤开始
再进行一次反冲洗。
⑥4.3
改造后滤池的运行参数改造后滤池见图2。
进水方式改为气动进水蝶阀控制。
排水方式改为气动排水翻板阀控制。清水出水改为气动调节蝶阀控制，与滤池顶的液位计联动，达到恒水位恒速过滤。
清水总渠落水井处引一根DN500清水管至新建冲洗设备间作为冲洗水源。
第31卷第8期中国给水排水
5
www．watergasheat．com
改造后的运行情况
滤池改造工程历时3个月，于2014年10月完工并投入运行，在满负荷的情况下，滤池各运行指标均优于改造前，出水水质满足标准，滤料冲洗匀净，没有出现流失现象。滤池改造后运行状况见表4。
表4
Tab．4
改造后（2014年）滤池部分运行数据Partialoperatingdataoffilterafterrenovation（2014）
6结论
此次滤池改造，将虹吸滤池改造成恒水位恒速
并实现全自控运行。在满负荷运过滤的翻板滤池，
行的条件下，滤后水浊度＜0．3NTU，过滤周期＞36
h，采用闭阀冲洗，滤料不会流失。该技改工程的成功实施，对重启停用的滤池及需要进行提质改造的供水企业有很好的示范作用，可节省因新建滤池所需的资金、人力等，带来可观的经济效益。参考文献：
［1］CECS321：2012，．北京：中国翻板滤池设计规程［S］
2012．建筑工业出版社，
［2］储岳胜，袁东日．虹吸滤池改为气水反冲洗滤池的工
J］．中国给水排水，2006，22（20）：27－29．程实践［
［3］龚纯英．虹吸滤池改为无排水槽气水反冲翻板滤池
2003，
19
（11）：73－74．［J］．中国给水排水，
图2Fig．2
3
改造后的滤池
Filterafterrenovation
设计流量：917m/h（自用水系数取10%）；滤
2
速：6．9m/h；单池过滤面积：22m；改造后总过滤面
2
积为132m，分6个滤池。反冲洗方式采用单气－
32
t=2气水－单水，其中气洗：q气=54m/（h·m），
q水=14．4m3/min；气水联洗：q气=54m3/（h·m2），
t=4min；单水：q水=43．2m3/（h·m2），t（h·m2），
=1min。新增反冲风机和水泵安装在新建冲洗设备间。
滤料采用单层均质石英砂滤料，滤料有效粒径
d10=0．9～1．2mm，K80=1．35，厚为1．25m；承托层厚为0．45m，分两层，上层粒径为3～6mm，厚为100mm，下层粒径为8～12mm，厚为350mm。
作者简介：杨永志（1973－
），男，吉林九台人，
本科，工程师，主要从事水处理工程设计及产品研发工作。
E－mail：154006326@qq．com收稿日期：2014－12－22
第31卷第8期2015年4月
中国给水排水
CHINAWATEＲ＆WASTEWATEＲVol．31No．8Apr．
2015
翻板滤池在虹吸滤池改造中的应用
112
杨永志，赵小明，张德跃
（1．净化集团＜玉环＞给排水设计研究院有限公司，浙江台州317605；2．中国市政工程华北
设计研究总院有限公司，天津300074）传统虹吸滤池在运行过程中存在着反冲洗不彻底、滤料容易板结、过滤周期短、过滤
效果差等问题，随着供水水质要求的进一步提高，很多供水企业常常弃用已有的虹吸滤池，而改用
摘
其他过滤工艺。鉴于虹吸滤池的特殊构造，在技改中具有大池深和可扩大过滤面积的特点，将虹吸滤池改造成翻板滤池，采用恒水位过滤和气水联洗的反冲洗方式，可实现全自控运行。在满负荷运行时，滤池进水浊度为3NTU，滤后水浊度＜0．3NTU，过滤周期＞36h，滤料反冲洗彻底，过滤性能恢复较好。
虹吸滤池改造；翻板滤池；气水反冲洗；恒水位过滤；全自控运行
中图分类号：TU991文献标识码：C文章编号：1000－4602（2015）08－0077－04关键词：
要：
ApplicationofShutterFilterTechnologytoＲenovationofSiphonFilter
YANGYong-zhi1，ZHAOXiao-ming1，ZHANGDe-yue2
（1．JinghuaGroup＜Yuhuan＞WaterSupplyandSewageDrainageDesignandＲesearchInstitute
Co．Ltd．，Taizhou317605，China；2．NorthChinaMunicipalEngineeringDesignand
ＲesearchInstituteCo．Ltd．，Tianjin300074，China）
Abstract：
Duringtheoperationoftraditionalsiphonfilter，thereexistvariousproblemssuchasin-completebackwash，easyhardeningoffiltermedia，shortfiltercycle，poorfiltrationeffectandsoon．Withfurtherstringencyofwaterqualityrequirements，manywatersupplycompaniesoftenabandonexist-ingsiphonfilterandswitchtootherfiltrationprocess．Inconsiderationofthespecialstructureofsiphonfilteraswellasitsrenovationcharacteristicsofdeeptankandexpandablefilterarea，shutterfilterprocesswasdesignedbymeansofconstantwaterlevelfilteringandair-waterbackwashtorealizeautomaticrun-ning．Inthefullloadoperation，whentheinflowturbiditywasthe3NTU，theturbidityoffiltratedwaterwas0．3NTU，thefiltercyclewasmorethan36hour，thecompletebackwashoffiltermediaandbetterrecoveryoffilterperformancewerealsoachieved．
Keywords：filtering；
siphonfilterrenovation；
shutterfilter；
air-waterbackwash；
constantwaterlevel
automaticrunning
43
投产，供水规模为2×10m/d，后于1997年扩建，43
总供水能力达到7×10m/d。由于一期工程建成
周口银龙水务有限公司始建于1968年，属省中型二类供水企业，担负着全市工业生产和居民用水其中二水厂采用地表任务。该公司现有水厂两座，
水作为水源，分两期实施完成，一期于1990年建成
时间较早，采用虹吸滤池工艺，工艺相对落后，出水
效果不理想，加之滤池设备锈蚀老化，已于2005年
第31卷第8期中国给水排水www．watergasheat．com
周口银龙水停用。随着周口市用水需求不断增加，
务有限公司决定对已停运的二水厂一期实施升级改［1～3］
造，使之重新投入运行，而虹吸滤池是此次技改的重点。1
吸进水管分配到各个滤池进水槽，然后溢流进入滤
池并穿过滤料层和配水装置，最后经配水孔汇总到清水总渠。
当滤池内水位逐渐上涨达到最高液位时，排水辅助虹吸管通过抽气三通不断抽气，使虹吸排水管
滤池概况
4
3
滤池二水厂一期虹吸滤池规模为2×10m/d，
共一座分6格，为双排布置，每格平面净空尺寸为4．5m×4．0m，滤池设进水、排水虹吸管各一根，由出水总渠内存水自行对任意一格进行反冲洗。改造前滤池见图1。
内水位较快地上升，形成虹吸排水，滤池内水位迅速下降，至接近排水槽上口时，清水总渠内的水即通过配水系统穿过滤层向上流动，从而达到反冲洗的目的。当计时水槽内的破坏虹吸管口露出时，空气会进入排水虹吸管内，虹吸被破坏，冲洗即停止，滤池进入过滤状态。
滤池运行状况见表1。
表1Tab．1
改造前（2004年）滤池部分运行数据
（2004）
Partialoperatingdataoffilterbeforerenovation
2存在的问题
①
反冲洗不彻底，滤料板结。原虹吸滤池采
用清水总渠内水冲洗，冲洗水头小，冲洗强度不够，致使冲洗不彻底，随着运行时间的增加
，滤料积泥也日渐严重，最终板结成块，失去过滤性能。过滤周期短。滤池采用级配石英砂滤料，粒径小，不均匀系数大，污物通常只被截留在表层约
②
15cm的砂层内，纳污能力有限，加上冲洗不彻底导致的叠加效应，虹吸滤池在运行一段时间后过滤周期都将缩短。
③质标准。
④滤料流失。部分滤池冲洗不均匀，发生“跑砂”现象。3
过滤效果差。出水浊度达不到新的供水水
改造目标
①
43
进滤池按处理规模为2×10m/d运行，
水浊度≤3NTU时，出水浊度≤0．5NTU，过滤周期
图1
Fig．1
改造前的滤池
≥36h。
②③
实现恒水位恒速过滤，全自控运行。
实现气水反冲洗且滤料不会流失。
Siphonfilterbeforerenovation
再由每格滤池的虹沉淀池出水自流入进水渠，
www．watergasheat．com等：翻板滤池在虹吸滤池改造中的应用杨永志，第31卷第8期
44.1
改造方案
改造的具体措施
拆除工程
拆除原进水、排水虹吸管及附属管路。拆除原①
从新建冲洗设备间的反冲水泵、鼓风机分别引
出反冲水管和风管至滤池，反冲水和反冲气为气动阀控制。
在每格滤池的反冲气管上设一根排气管，用电磁阀控制。
安装横向布水布气管（即面包管）装置，与竖向布水布气管对应。
自下而上依次敷设承托层和均质石英砂滤料。④
仪表系统
每格滤池配备一台超声波液位计，用来监测滤池水位；滤池进水渠和出水集水井内均设浊度仪。
⑤
自控系统
新增滤池控制系统PLC站，下挂6台就地控制柜，用于各组滤池阀门的手动及自动控制，各个控制站相对独立工作。
m
冲洗计时水槽。拆除池内排水槽及排水槽隔墙。清
除滤料，拆除滤板、滤梁等。
②
土建工程
在滤池底部新建配水配气渠廊道，并预埋竖向布水布气管。在原进水虹吸管的跨墙底开设进水孔。在原排水虹吸管的跨墙中部开设排水孔。新开反冲气管孔、反冲水管孔。加高原排水渠池壁，并增设顶板。降低原清水总渠出水溢流堰。拟敷设滤料高度区的池壁重新拉毛处理。
改造后滤池内各处标高见表2。
表2
Tab．2改造后滤池内各标高
Elevationsinsidefilterafterrenovation
本系统根据集中与就地控制相结合，自动控制与手动控制相结合，集中监测与分散控制相结合的原则，设置了滤站的自控系统，保证在控制系统正常运行的情况下高效、可靠地制水，在控制系统出现故障的情况下仍能够可靠制水。4.2改造后滤池工作原理
改造后滤池过滤过程：待滤水由进水总管自流至进水渠，再由进水管分配到各个滤池进水槽，溢流入滤池，再穿过滤料层和滤板，最后经清水支管汇总到清水总渠。
改造后滤池反冲洗过程：①关闭进水阀，待水位降到距砂面150mm处，关闭清水阀。
开启风机，开启反冲气阀门，进行单气冲洗，历时2min。
②③min。
④
单气冲洗完毕后，进行气水联洗，历时4
设备改造工程
改造后各进、出水管道和控制阀门情况如表3所示。
表3Tab．3
改造后各进、出水管道和控制阀门
renovation
Inletandoutletpipelinesandcontrolvalvesafter
③
气水联洗结束后，打开排气阀，进行单水冲
洗，历时1min。单水冲洗结束后，关闭水泵和反冲水气动
45°打阀。此时水位距砂面约1680mm，静止20s，
⑤
开翻板排水阀排水，一段时间后再90°全开翻板阀
排完。
排水结束后，关闭翻板阀，从A步骤开始
再进行一次反冲洗。
⑥4.3
改造后滤池的运行参数改造后滤池见图2。
进水方式改为气动进水蝶阀控制。
排水方式改为气动排水翻板阀控制。清水出水改为气动调节蝶阀控制，与滤池顶的液位计联动，达到恒水位恒速过滤。
清水总渠落水井处引一根DN500清水管至新建冲洗设备间作为冲洗水源。
第31卷第8期中国给水排水
5
www．watergasheat．com
改造后的运行情况
滤池改造工程历时3个月，于2014年10月完工并投入运行，在满负荷的情况下，滤池各运行指标均优于改造前，出水水质满足标准，滤料冲洗匀净，没有出现流失现象。滤池改造后运行状况见表4。
表4
Tab．4
改造后（2014年）滤池部分运行数据Partialoperatingdataoffilterafterrenovation（2014）
6结论
此次滤池改造，将虹吸滤池改造成恒水位恒速
并实现全自控运行。在满负荷运过滤的翻板滤池，
行的条件下，滤后水浊度＜0．3NTU，过滤周期＞36
h，采用闭阀冲洗，滤料不会流失。该技改工程的成功实施，对重启停用的滤池及需要进行提质改造的供水企业有很好的示范作用，可节省因新建滤池所需的资金、人力等，带来可观的经济效益。参考文献：
［1］CECS321：2012，．北京：中国翻板滤池设计规程［S］
2012．建筑工业出版社，
［2］储岳胜，袁东日．虹吸滤池改为气水反冲洗滤池的工
J］．中国给水排水，2006，22（20）：27－29．程实践［
［3］龚纯英．虹吸滤池改为无排水槽气水反冲翻板滤池
2003，
19
（11）：73－74．［J］．中国给水排水，
图2Fig．2
3
改造后的滤池
Filterafterrenovation
设计流量：917m/h（自用水系数取10%）；滤
2
速：6．9m/h；单池过滤面积：22m；改造后总过滤面
2
积为132m，分6个滤池。反冲洗方式采用单气－
32
t=2气水－单水，其中气洗：q气=54m/（h·m），
q水=14．4m3/min；气水联洗：q气=54m3/（h·m2），
t=4min；单水：q水=43．2m3/（h·m2），t（h·m2），
=1min。新增反冲风机和水泵安装在新建冲洗设备间。
滤料采用单层均质石英砂滤料，滤料有效粒径
d10=0．9～1．2mm，K80=1．35，厚为1．25m；承托层厚为0．45m，分两层，上层粒径为3～6mm，厚为100mm，下层粒径为8～12mm，厚为350mm。
作者简介：杨永志（1973－
），男，吉林九台人，
本科，工程师，主要从事水处理工程设计及产品研发工作。
E－mail：154006326@qq．com收稿日期：2014－12－22