虹吸濾池

虹吸濾池是由6～8個單元濾池組成一個整體。濾池的形狀主要是矩形，水量少時也可建成圓形。濾池的中心部分相當於普通快濾池的管廊，濾池的進水和沖洗水的排除由虹吸管完成。管廊上部設有真空控制系統14。

經過澄清的水由進水槽1流入濾池上部的配水槽2。經虹吸管3流入單元濾池的進水槽4，再經過進水堰5（調節單元濾池的進水量）和布水管6流入濾池。水經過濾層7和配水系統8而流入清水槽9，再經出水管10流入出水井11，通過控制堰流出濾池。濾池在過濾過程中濾層的含污量不斷增加，水頭損失不斷增長，要保持出水堰12上的水位，即維持一定的濾速，則濾池內的水位應該不斷地上升，才能克服濾層增長的水頭損失。當濾池內水位上升到預定的高度時，水頭損失達到了最大允許值，（一般採用1.5～2.0米）濾層就需要進行沖洗。

虹吸濾池在過濾時，由於濾后水位永遠高於濾層，保持正水頭過濾，所以不會發生負水頭現象。每個單元濾池內的水位，由於通過濾層的水頭損失不同而不同。

濾池的配水系統必須採用小阻力配水系統。因此可以利用濾池本身的濾過水的水位（清水槽內水位）即可沖洗。

濾池沖洗時的情況：首先破壞進水虹吸管3的真空，則配水槽2的水不再進入濾池，濾池繼續過濾。起初濾池內水位下降較快，但很快就無顯著下降，此時就可以開始沖洗。利用真空系統14抽出沖洗虹吸管15中的空氣，使它形成虹吸，並把濾池內的存水通過沖洗虹吸管15抽到池中心的下部，再由沖洗排水管16排走。此時濾池內水位降低，當清水槽的水位與池內水位形成一定的水位差時，沖洗工作就正式開始了。沖洗水的流程與普通快濾池相似。當濾料沖洗乾淨后，破壞沖洗虹吸管15的真空，沖洗立即停止，然後，再啟動虹吸管3，濾池又可以進行過濾。

沖洗水頭一般採用1.1～1.3米。是由清水槽9的水位與沖洗排水槽頂的高差來控制的。濾池平均沖洗強度一般採用10～15升/秒·米2，沖洗歷時5～6分鐘。一個單元濾池在沖洗時，其他濾池會自動調整增加濾速使總處理水量不變。由於濾池的沖洗水是直接由清水槽9供給，因此一個單元濾池沖洗時，其它單元濾池的總出水量必須滿足沖洗水量的要求。供給單元濾池沖洗強度的大小與採用的單元個數有關，它們的關係可表示如下：

q=nQ/F（3.38）

式中q——沖洗強度（L/S·m2）；

n——單元濾池個數；

Q——單元濾池的過濾水量（h/s）；

F——單元濾池的面積（平方米）。

上式也可以用濾速表示：

n≥3.6q/v（3.39）

式中v——過濾速度（m/h）。

當沖洗強度為10～15升/秒·米2;，濾速為8米/時。利用上式可以算出濾池至少需要5～7個單元。如採用的濾速再高一些，則需要的單元濾池數目可以少一些。

圓形或多邊形平面的虹吸濾池施工複雜。其單元池的平面為扇面形或梯形。沖洗時沿池壁處因離排水槽較遠，所以沖洗不幹凈，會有積泥。現標準圖都採用矩形平面。處理水量為160米3/時～2400米3;/時的虹吸濾池都有國家標準圖可以選用。

虹吸濾池在設計中有些問題考慮的原則與普通快濾池相同，不再重述，這裡把設計中特殊的問題進行討論。

虹吸濾池的深度因包括了沖洗水頭，故比普通快濾池要深，目前中國設計的虹吸濾池深4.5～5米。其組成尺寸如下：

濾池的總深度=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8（3.40）

式中H1——濾池底部集水空間的高度，一般採用0.3米；

H2——小阻力配水系統的高度；

H3——濾料層的厚度，按設計需要決定；

H4——沖洗時濾料層的膨脹高度，H4=H3*e%；

H5——沖洗排水槽總高度，H5=沖洗排水槽凈高+槽底結構厚度（約0.1米）；

H6——出水控制堰與沖洗排水槽槽頂的高度差，即沖洗水頭（1.0～1.3米）；

H7——最大過濾水頭採用1.5～2.0米；

H8——濾池保護高度，採用0.1～0.3米。

虹吸濾池的沖洗水頭，僅1.1～1.3米左右，它的配水系統只能採用小阻力配水系統。小阻力配水系統採用較多的有雙層孔板，孔板網、三角槽孔板、穿孔濾磚和縫隙式濾頭等。小面積濾池宜採用濾頭，大面積濾池宜採用雙層孔板。

縫隙式濾頭小阻力配水系統在虹吸濾池、無閥濾池、壓力濾池及離子交換器中普遍使用，通過生產實踐，證明它能保證運轉，並可省去礫石墊層，降低濾池深度；缺點是安裝較複雜、造價較高，每平方米約裝40～60個。每個濾頭的縫隙面積在100～350毫米2，總縫隙面積約佔濾池面積的0.5～2%。

濾頭與濾板的連接方式有兩種：當濾板用鋼板或鑄鐵板時，濾頭可以不用底座而直接擰在鋼板上孔的絲扣中，當濾水板採用鋼筋混凝土板時，可採用底座上予埋短管而後接濾頭的方式。

真空虹吸系統是虹吸濾池的重要組成部分，系由真空泵、真空罐、管路（包括控制閥門）和進水、沖洗虹吸管等組成。

真空系統中可以不用真空泵而用水射器來代替。可以設制真空罐集中控制，也可不設真空罐，直接用水射器或真空泵抽氣來形成虹吸。

進水虹吸管與沖洗虹吸管的尺寸按所通過的流量選定，其斷面可為圓形或矩形。材料可採用鋼板焊制，也可採用鑄鐵管材。真空泵按預定時間內完成虹吸管需要的真空抽氣量，並考慮適當的余量來選定，形成沖洗虹吸的時間以2～5分鐘左右為宜。

在標準設計中虹吸系統也可採用水力自動控制（也可手動操作）代替真空系統，不必另設真空泵。

虹吸濾池在工藝構造方面有許多優點，同時也存在一定問題，它與普通快濾池相比有以下的優缺點。

不需要大型的閘閥及相應的電動或水力等控制設備，可以利用濾池本身的出水量、水頭進行沖洗，不需要設置洗水塔或水泵；可以在一定範圍內，根據來水量的變化自動均衡地調節各單元濾池的濾速，不需要濾速控制裝置；濾過水位永遠高於濾層，可保持正水頭過濾，不至於發生負水頭現象；設備簡單，管廊面積小，控制閘閥和管路可集中在濾池中央的真空罐周圍，操作管理方便，易於自動化控制，減少生產管理人員，降低運轉費用；在投資上與同樣生產能力的普通快濾池相比能降低造價20～30%，且節約金屬材料30～40%。

與普通快濾池相比，池深較大（5～6米）；採用小阻力配水系統單元濾池的面積不宜過大，因沖洗水頭受池深的限制，最大在1.3米左右，沒有富餘的水頭調節，有時沖洗效果不理想。

虹吸濾池適用於中小型給水處理（一般在4000噸/日～5000噸/日），有較突出的優點。如水量小於4000噸/日，則採用重力式無閥濾池。虹吸濾池進水渾濁度的要求與普通濾池一樣，一般希望在10毫克/升以下，這種濾池可以採用砂濾料，也可以採用雙層濾料。虹吸濾池沖洗水頭不高，所以濾料顆粒不可選的太粗，否則將引起沖洗水頭不足，膨脹率很小，沖洗不凈的後患。