[科普中国]-虹吸滤池

虹吸滤池 siphon filter，以虹吸管代替进水和排水阀门的快滤池形式之一。滤池各格出水互相连通，反冲洗水由其他滤水补给。每个滤格均在等滤速变水位条件下运行。虹吸滤池是快滤池的一种形式，它的特点是利用虹吸原理进水和排走洗砂水，因此节省了两个闸门。此外，它利用小阻力配水系统和池子本身的水位来进行反冲洗，不需另设冲洗水箱或水泵，加之较易利用水力，自动控制池子的运行，所以已较多地得到应用。

构造及工作原理虹吸滤池是快滤池的一种形式，它的特点是利用虹吸原理进水和排走洗砂水，因此节省了两个闸门。此外，它利用小阻力配水系统和池子本身的水位来进行反冲洗，不需另设冲洗水箱或水泵，加之较易利用水力，自动控制池子的运行，所以已较多地得到应用。

虹吸滤池是由6～8个单元滤池组成一个整体。滤池的形状主要是矩形，水量少时也可建成圆形。滤池的中心部分相当于普通快滤池的管廊，滤池的进水和冲洗水的排除由虹吸管完成。管廊上部设有真空控制系统14。

经过澄清的水由进水槽1流入滤池上部的配水槽2。经虹吸管3流入单元滤池的进水槽4，再经过进水堰5（调节单元滤池的进水量）和布水管6流入滤池。水经过滤层7和配水系统8而流入清水槽9，再经出水管10流入出水井11，通过控制堰流出滤池。滤池在过滤过程中滤层的含污量不断增加，水头损失不断增长，要保持出水堰12上的水位，即维持一定的滤速，则滤池内的水位应该不断地上升，才能克服滤层增长的水头损失。当滤池内水位上升到预定的高度时，水头损失达到了最大允许值，（一般采用1.5～2.0米）滤层就需要进行冲洗。

虹吸滤池在过滤时，由于滤后水位永远高于滤层，保持正水头过滤，所以不会发生负水头现象。每个单元滤池内的水位，由于通过滤层的水头损失不同而不同。

滤池的配水系统必须采用小阻力配水系统。因此可以利用滤池本身的滤过水的水位（清水槽内水位）即可冲洗。

滤池冲洗时的情况：首先破坏进水虹吸管3的真空，则配水槽2的水不再进入滤池，滤池继续过滤。起初滤池内水位下降较快，但很快就无显著下降，此时就可以开始冲洗。利用真空系统14抽出冲洗虹吸管15中的空气，使它形成虹吸，并把滤池内的存水通过冲洗虹吸管15抽到池中心的下部，再由冲洗排水管16排走。此时滤池内水位降低，当清水槽的水位与池内水位形成一定的水位差时，冲洗工作就正式开始了。冲洗水的流程与普通快滤池相似。当滤料冲洗干净后，破坏冲洗虹吸管15的真空，冲洗立即停止，然后，再启动虹吸管3，滤池又可以进行过滤。

冲洗水头一般采用1.1～1.3米。是由清水槽9的水位与冲洗排水槽顶的高差来控制的。滤池平均冲洗强度一般采用10～15升/秒·米2，冲洗历时5～6分钟。一个单元滤池在冲洗时，其他滤池会自动调整增加滤速使总处理水量不变。由于滤池的冲洗水是直接由清水槽9供给，因此一个单元滤池冲洗时，其它单元滤池的总出水量必须满足冲洗水量的要求。供给单元滤池冲洗强度的大小与采用的单元个数有关，它们的关系可表示如下：

q=nQ/F（3.38）

式中 q——冲洗强度（L/S·m2）；

n——单元滤池个数；

Q——单元滤池的过滤水量（h/s）；

F——单元滤池的面积（平方米）。

上式也可以用滤速表示：

n≥3.6q/v（3.39）

式中 v——过滤速度（m/h）。

当冲洗强度为10～15升/秒·米2;，滤速为8米/时。利用上式可以算出滤池至少需要5～7个单元。如采用的滤速再高一些，则需要的单元滤池数目可以少一些。

圆形或多边形平面的虹吸滤池施工复杂。其单元池的平面为扇面形或梯形。冲洗时沿 池壁处因离排水槽较远，所以冲洗不干净，会有积泥。现标准图都采用矩形平面。处理水量为160米3/时～2400米3;/时的虹吸滤池都有国家标准图可以选用。1

设计虹吸滤池在设计中有些问题考虑的原则与普通快滤池相同，不再重述，这里把设计中特殊的问题进行讨论。

滤池深度虹吸滤池的深度因包括了冲洗水头，故比普通快滤池要深，目前中国设 计的虹吸滤池深4.5～5米。其组成尺寸如下：

滤池的总深度=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8 （3.40）

式中 H1——滤池底部集水空间的高度，一般采用0.3米；

H2——小阻力配水系统的高度；

H3——滤料层的厚度，按设计需要决定；

H4——冲洗时滤料层的膨胀高度，H4=H3*e%；

H5——冲洗排水槽总高度，H5=冲洗排水槽净高+槽底结构厚度（约0.1米）；

H6——出水控制堰与冲洗排水槽槽顶的高度差，即冲洗水头（1.0～1.3米）；

H7——最大过滤水头采用1.5～2.0米；

H8——滤池保护高度，采用0.1～0.3米。

配水系统虹吸滤池的冲洗水头，仅1.1～1.3米左右，它的配水系统只能采用小阻力配水系统。小阻力配水系统采用较多的有双层孔板，孔板网、三角槽孔板、穿孔滤砖和缝隙式滤头等。小面积滤池宜采用滤头，大面积滤池宜采用双层孔板。

缝隙式滤头小阻力配水系统在虹吸滤池、无阀滤池、压力滤池及离子交换器中普遍使用，通过生产实践，证明它能保证运转，并可省去砾石垫层，降低滤池深度；缺点是安装较复杂、造价较高，每平方米约装40～60个。每个滤头的缝隙面积在100～350毫米2，总缝隙面积约占滤池面积的0.5～2%。

滤头与滤板的连接方式有两种：当滤板用钢板或铸铁板时，滤头可以不用底座而直接拧在钢板上孔的丝扣中，当滤水板采用钢筋混凝土板时，可采用底座上予埋短管而后接滤头的方式。

真空虹吸系统真空虹吸系统是虹吸滤池的重要组成部分，系由真空泵、真空罐、管路（包括控制阀门）和进水、冲洗虹吸管等组成。

真空系统中可以不用真空泵而用水射器来代替。可以设制真空罐集中控制，也可不设真空罐，直接用水射器或真空泵抽气来形成虹吸。

进水虹吸管与冲洗虹吸管的尺寸按所通过的流量选定，其断面可为圆形或矩形。材料可采用钢板焊制，也可采用铸铁管材。真空泵按预定时间内完成虹吸管需要的真空抽气量，并考虑适当的余量来选定，形成冲洗虹吸的时间以2～5分钟左右为宜。

在标准设计中虹吸系统也可采用水力自动控制（也可手动操作）代替真空系统，不必另设真空泵。1

优缺点和适用条件虹吸滤池在工艺构造方面有许多优点，同时也存在一定问题，它与普通快滤池相比有以下的优缺点。

优点不需要大型的闸阀及相应的电动或水力等控制设备，可以利用滤池本身的出水量、水头进行冲洗，不需要设置洗水塔或水泵；可以在一定范围内，根据来水量的变化自动均衡地调节各单元滤池的滤速，不需要滤速控制装置；滤过水位永远高于滤层，可保持正水头过滤，不至于发生负水头现象；设备简单，管廊面积小，控制闸阀和管路可集中在滤池中央的真空罐周围，操作管理方便，易于自动化控制，减少生产管理人员，降低运转费用；在投资上与同样生产能力的普通快滤池相比能降低造价20～30%，且节约金属材料30～40%。

缺点与普通快滤池相比，池深较大（5～6米）；采用小阻力配水系统单元滤池的面积不宜过大，因冲洗水头受池深的限制，最大在1.3米左右，没有富余的水头调节，有时冲洗效果不理想。

适用条件虹吸滤池适用于中小型给水处理（一般在4000吨/日～5000吨/日），有较突出的优点。如水量小于4000吨/日，则采用重力式无阀滤池。虹吸滤池进水浑浊度的要求与普通滤池一样，一般希望在10毫克/升以下，这种滤池可以采用砂滤料，也可以采用双层滤料。虹吸滤池冲洗水头不高，所以滤料颗粒不可选的太粗，否则将引起冲洗水头不足，膨胀率很小，冲洗不净的后患。1

本词条内容贡献者为:

胡芳碧 - 副教授 - 西南大学