今天介绍一下滤池的另一个重要组成部分——配水系统。
配水系统的作用
在滤池的整个工作过程中,配水系统主要有两个作用:一是在冲洗过程中将反冲洗水均匀地分布在整个滤池上;二是在过滤的过程中,均匀的收集过滤水。
配水系统结构配水系统的不均匀性
如果配水不均匀,就会导致部分区域冲洗水量过小,冲洗不干净,而部分区域冲洗水量过大,冲动承托层,导致滤料流失等问题,所以配水系统的均匀性,对滤池的稳定运行是至关重要的。
我们来看一下滤池冲洗时的水流情况:
滤池冲洗的水流方向在冲洗过程中,冲洗水从滤池底部的配水系统进入,然后分配给承托层和滤料层。
我们设定靠近滤池进口A点的水流路线为Ⅰ,配水系统末端B点的水流路线为Ⅱ,A、B两点的冲洗强度(单位时间、单位面积滤层的冲洗水量,单位为L/(m2·s))分别为qA和qB,由于流线Ⅰ最短,流线Ⅱ最长,因此A、B两点的冲洗强度分别代表了滤池中最小和最大的冲洗强度。
假设A、B两点具有相等的微小单员面积Δa,则通过这两点的流量即为Δa分别与qA和qB的乘积。
再了解一下A、B两点的冲洗水头,首先是A点的冲洗水头H1的计算公式:
冲洗水头H1A点的冲洗水头H1即为配水系统的水头损失、配水系统出水孔眼的水头损失、承托层的水头损失、滤层的水头损失和流速水头的和。
同理,流线Ⅱ中B点的冲洗水头H2也适用于类似的计算公式。在这里由于流线Ⅰ和流线Ⅱ采用同一排水槽排水,所以H1与H2是相等的。配水系统中出水孔眼也可控制为各处基本一致,所以流线Ⅰ和Ⅱ中出水孔眼、承托层和滤层的水力阻抗系数都是相等的。
由以上这些,我们可以整理得到A、B两点冲洗强度的比值为:
冲洗强度比值我们可以看到,因为两条路线的路径不同,所以就导致了两者之间配水系统的阻抗系数S1A和S1B之间存在差异。从理论上来看,任何两点的冲洗强度都是不可能相等的,也就是说滤池的不均匀性是一定会存在的。
但是我们在设计中可以尽可能的使两者的冲洗强度接近,通过增大配水系统中出水孔眼的阻抗,尽可能的降低配水系统的水流阻抗,使得q最小/q最大≥95%,我们就可以认为这个滤池的配水基本上达到了相对均匀。而根据这两种方式,就出现了大阻力配水系统和这两种配水系统。
大阻力配水系统
由于出水孔眼水力阻抗较高,阻力较大,因此称为大阻力配水系统。其原理是通过增加配水系统中出水孔眼的水力阻抗,使其远远大于其他水力阻抗,大到其他水力阻抗对冲洗强度的贡献可以被忽略。
增大出水孔眼水力阻抗的方法一是增加孔眼流速,一般需要增加到5~6m/s;二是在冲洗水量不变的条件下,减少配水孔眼的面积,配水孔眼的开孔比控制在0.2~0.28%。
在实际工程应用中,大阻力配水系统一般为穿孔管式配水系统:
穿孔管配水系统结构穿孔管设置在滤池底部,通常在中心位置设有干管或干渠,在干管或干渠两侧接若干相互平行的支管。配合大阻力配水系统,一般需要设置采用天然卵石或砾石的承托层,主要用于阻挡滤料进入配水系统、同时在滤池冲洗时使配水更加均匀。配水系统的支管埋在承托层中间,距底部有一定的距离,其下方与中心线呈45°角的位置有两排小孔。
穿孔管大阻力配水系统的特点是特点是工作可靠、对滤池冲洗比较干净;但是对冲洗水头的要求较高,通常需要设置专门的冲洗水泵或水箱。
小阻力配水系统
我们在上面关于配水系统的不均匀性的部分说过,造成冲洗强度不均匀的原因是任何两点的配水系统水力阻抗存在差异。如果能降低配水系统的水力阻抗,就可以减少差异的产生,对配水系统均匀性的影响也会降低。
降低配水系统水力阻抗的方法是通过增大配水空间来降低配水系统的流速。配水系统水力阻抗的降低,使出水孔眼处水力阻抗也相应的降低,因此出水孔眼的开孔比需要控制在一个较大的数值,一般在1.25~2.0%。
在小阻力配水系统中,由于配水系统和出水孔眼的水头损失较低,一般不采用穿孔管配水系统。
我们来看一下几种常用的小阻力配水系统,首先是钢筋混凝土穿孔滤板:
钢混穿孔滤板在钢筋混凝土穿孔滤板上开有圆孔或条状缝隙,板上铺设一层或两层尼龙网。整个系统造价较低,配水均匀性较好,孔口不易堵塞,强度高,耐腐蚀性好;在施工中需要注意上层铺设的尼龙网接缝应搭接好,避免滤料流入配水系统。
第二种小阻力配水系统是穿孔滤砖:
穿孔滤砖上图是二次配水的穿孔滤砖,份上下两层,其中滤砖的下层相互连通起到配水渠的作用,滤砖的上层单独配水,被隔板分隔互不相通。还有另外一种称为复合气水反冲洗滤砖的二次配水、配气穿孔滤砖:
复合气水反冲洗这种方式的滤砖,既可以用于单独的水反冲洗,也可以用于气水联合反冲洗。
最后一种小阻力配水系统是滤头:
滤头由具有滤缝的滤帽和滤柄组成,上部滤帽的滤缝宽度一般在0.25~0.4mm,有用于单独水反冲洗滤池的短柄滤帽和用于气水反冲洗滤池的长柄滤帽两种形式。
滤头滤头安装在滤板中,在进行气水反洗时,在滤板下部的空间中,上部是气,下部是水。空气先从直管上部小孔进入滤头,反冲洗水则从滤柄下部直缝进入滤头,气水在滤头充分混合后,经滤帽的缝隙均匀配给给滤池,使滤池得到均匀冲洗。
与大阻力配水系统相比,小阻力配水系统要求的冲洗水头低,结构简单,而且系统中可以适当铺设粗砂或细砾石来替代承托层,也可以不设置承托成;但配水均匀性比较差,一般适用于面积较小的滤池。
结语
以上就是关于滤池配水系统的相关内容,我们再介绍下滤池的反洗系统,滤池的基本组成部分的介绍差不多就结束了。