虹吸滤池改造方案

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摘要：虹吸滤池是传统水处理工艺较常用的池型，它利用进水、排水虹吸，节省进水和排水阀门。传统虹吸滤池施工方法已经比较成熟了，但在土建施工和工艺管道安装时遇到了一些困难，对虹吸滤池设计进行改进，将对虹吸滤池的施工、运行带来好处。
关键词：虹吸滤池 排水虹吸 进水虹吸 设计改进方案
虹吸滤池是传统水处理工艺较常用的池型，它利用进水、排水虹吸，节省进水和排水阀门。但在施工时土方开挖、基础处理、模板制安、钢筋制安、施工缝留置、混凝土浇灌和工艺管安装增加了难度，对施工技术的要求也高。
现以一组设计处理能力为2万吨/日的虹吸滤池为例，详述对传统虹吸滤池设计改进方案。
一、原设计方案
1、设计处理能力：2万吨/日
2、虹吸滤池为矩形布置，分八单格，四格一边原点对称分布，单格面积为18m2；
3、设计滤速：6m/h；
4、配水区高度：0.5m；   
5、滤料及高度：卵石层厚100mm，粒径8~16mm；细石垫层厚50mm，粒径4~8mm；石英砂层厚450mm，粒径0.6~1.2mm；无烟煤厚350mm，粒径1.0~2.0mm。承托层、滤料层总高度为950mm；
6、排水槽顶距滤层顶高：1.0m；
7、滤池总高：5.6m。
8、反冲洗水排水渠是在±0.00底板下,每格滤池的排空管是埋在滤池底板钢筋混凝土内,统一往排水渠的水方向排；
9、滤后出水方向为往两格对称滤池之间方向，清水渠在两格对称滤池之间+2.7米处。
    二、设计改进方案一
1、设计处理能力：2万吨/日
2、虹吸滤池为矩形布置，分八单格，四格一边原点对称分布，单格面积为18m2；
3、设计滤速：6m/h；
4、配水区高度：0.5m；   
5、滤料及高度：卵石层厚100mm，粒径8~16mm；细石垫层厚50mm，粒径4~8mm；石英砂层厚450mm，粒径0.6~1.2mm；无烟煤厚350mm，粒径1.0~2.0mm。承托层、滤料层总高度为950mm；
6、排水槽顶距滤层顶高：1.0m；
7、滤池总高：5.6m。
8、反冲洗水排水渠是在±0.00底板以上两格对称滤池之间,每格滤池的排空管也在±0.00底板以上,对称的往中间排水渠里排，取消原设计中排水渠；
9、在滤池两侧增加两条清水渠，滤后出水方向往滤池外侧流。
三、设计改进方案二
1、设计处理能力：2万吨/日
2、虹吸滤池为矩形布置，分八单格，四格一边原点对称分布，单格面积为18m2；
3、设计滤速：6m/h；
4、配水区高度：0.5m；   
5、滤料及高度：卵石层厚100mm，粒径8~16mm；细石垫层厚50mm，粒径4~8mm；石英砂层厚450mm，粒径0.6~1.2mm；无烟煤厚350mm，粒径1.0~2.0mm。承托层、滤料层总高度为950mm；
6、排水槽顶距滤层顶高：1.0m；
7、滤池总高：5.6m。
8、在滤池两侧增加两条排水渠，反冲洗水排水渠是在±0.00底板以上滤池外侧,每格滤池的排空管也在±0.00底板以上,往外侧排水渠里排，取消原设计中排水渠；
9、滤后出水方向往流，清水渠是在滤池两格对称滤池之间+2.20米处；
10、把排水虹吸、进水虹吸、进水渠、计时槽等移到滤池外侧。
四、三方案施工对比
1、原方案施工：1土方开挖时，当开挖到池底土方高程后，要在中间往下再开挖排水渠，因为虹吸滤为半地下式构筑物，二次开挖较麻烦，现代施工土方开挖一般都是机械开挖，这时挖掘机必须下到虹吸滤池底，这样不但增加了土方开挖和回填量，而且为土方外运装车带来困难。2基础处：例如镇雄二水厂，水厂处于冲集层上，根据地质勘测报告地基土质较差，地基承载力小于设计地基承载力，因此设计者采用了砂石换填地基，在换填施工时由于滤池基础被分为不同高程的四块（如下图），而且都比较窄小，对采用机械夯实或机械压实都比较困难很多密实度达不到设计密实度的区域容易产生。 3钢筋和预埋管件安装时，排空管是在底板两层钢筋之间，这使底板钢筋安装和工艺管排空管安装成交差施工，给施工带来麻烦，如果工艺管和土建施工不是同一家施工单位时，还增加联系、协调和配合施工等工作；排水虹吸管在底板的预埋套管和排空管在底板处有局部交差，这给施工带来难度；排水虹吸套管安装时，要剪断底板钢筋后又对孔洞进行加固，增加了工程量还对结构不利。4为了满足工艺要求，在结构设计时有很多小结构，而且比较集中，在模板制作加工、模板安装、模板支撑和模板固定、加固时有很大的困难；底板排水渠处的底模拆除因为空间小也困难，当然也可以增加投入用预制板代替不拆除。5混凝土浇灌时要分好几次：排水渠浇灌一次，底板浇灌一次，2.5米高以下池壁浇灌一次，2.5米高以上池壁浇灌一次，排水槽、进水渠、滤板支撑墙等浇灌；主体浇灌次数多就增加了施工缝的留置，这对结构和水池抗渗都不利，也加长了施工工期。6工艺管安装时排水虹吸吊装困难，小吊车的吊装半径小不实用，而有些地方使用大吊车困难，如果提高产水量增加滤池的过滤面积时，那就更困难了，同样为了提高产水量而增加滤池的格数也较困难，因为排空管设置有困难空间不够。7进水和出水在滤池的同一侧，在过滤和反冲洗时容易产生短流现象。
2、方案一施工：取消了底下排水渠增加了两侧的清水渠，这样1土方开挖时，当开挖到池底土方高程后，就不要在中间往下再开挖排水渠，因为现在底土方开挖高程只有一个，二次开挖较麻烦，挖掘机必须下到虹吸滤池底，增加了土方开挖和回填量，土方外运装车带来困难等都已得到解决。2基础处：例如镇雄二水厂，水厂处于冲集层上，根据地质勘测报告地基土质较差，地基承载力小于设计地基承载力，因此设计者采用了砂石换填地基，在换填施工时底板是同一高程的一整块，采用机械夯实或机械压实时都比较容易达到设计密实度。3钢筋和预埋管件安装时，排空管是在底板以上，土建方只在壁上留孔即可，这样底板钢筋安装和工艺管排空管安装成交差施工，如果工艺管和土建施工不是同一家施工单位时，还增加联系、协调和配合施工等工作；排水虹吸管在底板的预埋套管和排空管在底板处有局部交差，排水虹吸套管安装时，要剪断底板钢筋后又对孔洞进行加固，增加了工程量还对结构不利等等问题也得到解决4为了满足工艺要求，在结构设计时有很多小结构，而且比较集中的问题也不突出了，在模板制作加工、模板安装、模板支撑和模板固定、加固时难度也降低了；底板排水渠处的底模拆除也没有了。5混凝土浇灌可以减少次数：施工缝也少留置，这对结构和水池抗渗都好，施工工期也可以缩短。6工艺管安装时排水虹吸吊装困难，小吊车的吊装半径小不实用，而有些地方使用大吊车困难，如果提高产水量增加滤池的过滤面积时，那就更困难了，这一问题还没得到解决；提高产水量而增加滤池的格数排空管设置有困难空间不够的问题可以解决。7进水和出水在滤池的各一侧，在过滤和反冲洗时产生短流现象不容易产生。
3、方案二施工：取消了底下排水渠增加了两侧的排水渠，把排水虹吸、进水虹吸、进水渠移至两侧。同样1土方开挖时，当开挖到池底土方高程后，就不要在中间往下再开挖排水渠，因为现在底土方开挖高程只有一个，二次开挖较麻烦，挖掘机必须下到虹吸滤池底，增加了土方开挖和回填量，土方外运装车带来困难等都已得到解决。2基础处：例如镇雄二水厂，水厂处于冲集层上，根据地质勘测报告地基土质较差，地基承载力小于设计地基承载力，因此设计者采用了砂石换填地基，在换填施工时底板是同一高程的一整块，采用机械夯实或机械压实时都比较容易达到设计密实度。3钢筋和预埋管件安装时，排空管是在底板以上，土建方只在壁上留孔即可，这样底板钢筋安装和工艺管排空管安装成交差施工，如果工艺管和土建施工不是同一家施工单位时，还增加联系、协调和配合施工等工作；排水虹吸管在底板的预埋套管和排空管在底板处有局部交差，排水虹吸套管安装时，要剪断底板钢筋后又对孔洞进行加固，增加了工程量还对结构不利等等问题也得到解决4为了满足工艺要求，在结构设计时有很多小结构，而且比较集中的问题也不突出了，在模板制作加工、模板安装、模板支撑和模板固定、加固时难度也降低了；底板排水渠处的底模拆除也没有了。5混凝土浇灌可以减少次数：施工缝也少留置，这对结构和水池抗渗都好，施工工期也可以缩短。6工艺管安装时排水虹吸吊装困难，小吊车的吊装半径小不实用，而有些地方使用大吊车困难，如果提高产水量增加滤池的过滤面积时，那就更困难了，这一问题此方案得到解决；提高产水量而增加滤池的格数排空管设置有困难空间不够的问题可以解决。7进水和出水在滤池的各一侧，在过滤和反冲洗时短流现象不容易产生。
综上所知，方案三是较此三方案中较好的虹吸滤池设计方案，它解决了其它两个方案在施工中的困难和运行、检修时问题，避免了短流现象的产生。而且三个方案的造价基本一样，原设计方案比较多一点。