虹吸濾池改造方案

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摘要：虹吸濾池是傳統(tǒng)水處理工藝較常用的池型，它利用進(jìn)水、排水虹吸，節(jié)省進(jìn)水和排水閥門。傳統(tǒng)虹吸濾池施工方法已經(jīng)比較成熟了，但在土建施工和工藝管道安裝時(shí)遇到了一些困難，對(duì)虹吸濾池設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，將對(duì)虹吸濾池的施工、運(yùn)行帶來好處。
關(guān)鍵詞：虹吸濾池 排水虹吸 進(jìn)水虹吸 設(shè)計(jì)改進(jìn)方案
虹吸濾池是傳統(tǒng)水處理工藝較常用的池型，它利用進(jìn)水、排水虹吸，節(jié)省進(jìn)水和排水閥門。但在施工時(shí)土方開挖、基礎(chǔ)處理、模板制安、鋼筋制安、施工縫留置、混凝土澆灌和工藝管安裝增加了難度，對(duì)施工技術(shù)的要求也高。
現(xiàn)以一組設(shè)計(jì)處理能力為2萬噸/日的虹吸濾池為例，詳述對(duì)傳統(tǒng)虹吸濾池設(shè)計(jì)改進(jìn)方案。
一、原設(shè)計(jì)方案
1、設(shè)計(jì)處理能力：2萬噸/日
2、虹吸濾池為矩形布置，分八單格，四格一邊原點(diǎn)對(duì)稱分布，單格面積為18m2；
3、設(shè)計(jì)濾速：6m/h；
4、配水區(qū)高度：0.5m；   
5、濾料及高度：卵石層厚100mm，粒徑8~16mm；細(xì)石墊層厚50mm，粒徑4~8mm；石英砂層厚450mm，粒徑0.6~1.2mm；無煙煤厚350mm，粒徑1.0~2.0mm。承托層、濾料層總高度為950mm；
6、排水槽頂距濾層頂高：1.0m；
7、濾池總高：5.6m。
8、反沖洗水排水渠是在±0.00底板下,每格濾池的排空管是埋在濾池底板鋼筋混凝土內(nèi),統(tǒng)一往排水渠的水方向排；
9、濾后出水方向?yàn)橥鶅筛駥?duì)稱濾池之間方向，清水渠在兩格對(duì)稱濾池之間+2.7米處。
    二、設(shè)計(jì)改進(jìn)方案一
1、設(shè)計(jì)處理能力：2萬噸/日
2、虹吸濾池為矩形布置，分八單格，四格一邊原點(diǎn)對(duì)稱分布，單格面積為18m2；
3、設(shè)計(jì)濾速：6m/h；
4、配水區(qū)高度：0.5m；   
5、濾料及高度：卵石層厚100mm，粒徑8~16mm；細(xì)石墊層厚50mm，粒徑4~8mm；石英砂層厚450mm，粒徑0.6~1.2mm；無煙煤厚350mm，粒徑1.0~2.0mm。承托層、濾料層總高度為950mm；
6、排水槽頂距濾層頂高：1.0m；
7、濾池總高：5.6m。
8、反沖洗水排水渠是在±0.00底板以上兩格對(duì)稱濾池之間,每格濾池的排空管也在±0.00底板以上,對(duì)稱的往中間排水渠里排，取消原設(shè)計(jì)中排水渠；
9、在濾池兩側(cè)增加兩條清水渠，濾后出水方向往濾池外側(cè)流。
三、設(shè)計(jì)改進(jìn)方案二
1、設(shè)計(jì)處理能力：2萬噸/日
2、虹吸濾池為矩形布置，分八單格，四格一邊原點(diǎn)對(duì)稱分布，單格面積為18m2；
3、設(shè)計(jì)濾速：6m/h；
4、配水區(qū)高度：0.5m；   
5、濾料及高度：卵石層厚100mm，粒徑8~16mm；細(xì)石墊層厚50mm，粒徑4~8mm；石英砂層厚450mm，粒徑0.6~1.2mm；無煙煤厚350mm，粒徑1.0~2.0mm。承托層、濾料層總高度為950mm；
6、排水槽頂距濾層頂高：1.0m；
7、濾池總高：5.6m。
8、在濾池兩側(cè)增加兩條排水渠，反沖洗水排水渠是在±0.00底板以上濾池外側(cè),每格濾池的排空管也在±0.00底板以上,往外側(cè)排水渠里排，取消原設(shè)計(jì)中排水渠；
9、濾后出水方向往流，清水渠是在濾池兩格對(duì)稱濾池之間+2.20米處；
10、把排水虹吸、進(jìn)水虹吸、進(jìn)水渠、計(jì)時(shí)槽等移到濾池外側(cè)。
四、三方案施工對(duì)比
1、原方案施工：1土方開挖時(shí)，當(dāng)開挖到池底土方高程后，要在中間往下再開挖排水渠，因?yàn)楹缥鼮V為半地下式構(gòu)筑物，二次開挖較麻煩，現(xiàn)代施工土方開挖一般都是機(jī)械開挖，這時(shí)挖掘機(jī)必須下到虹吸濾池底，這樣不但增加了土方開挖和回填量，而且為土方外運(yùn)裝車帶來困難。2基礎(chǔ)處：例如鎮(zhèn)雄二水廠，水廠處于沖集層上，根據(jù)地質(zhì)勘測報(bào)告地基土質(zhì)較差，地基承載力小于設(shè)計(jì)地基承載力，因此設(shè)計(jì)者采用了砂石換填地基，在換填施工時(shí)由于濾池基礎(chǔ)被分為不同高程的四塊（如下圖），而且都比較窄小，對(duì)采用機(jī)械夯實(shí)或機(jī)械壓實(shí)都比較困難很多密實(shí)度達(dá)不到設(shè)計(jì)密實(shí)度的區(qū)域容易產(chǎn)生。 3鋼筋和預(yù)埋管件安裝時(shí)，排空管是在底板兩層鋼筋之間，這使底板鋼筋安裝和工藝管排空管安裝成交差施工，給施工帶來麻煩，如果工藝管和土建施工不是同一家施工單位時(shí)，還增加聯(lián)系、協(xié)調(diào)和配合施工等工作；排水虹吸管在底板的預(yù)埋套管和排空管在底板處有局部交差，這給施工帶來難度；排水虹吸套管安裝時(shí)，要剪斷底板鋼筋后又對(duì)孔洞進(jìn)行加固，增加了工程量還對(duì)結(jié)構(gòu)不利。4為了滿足工藝要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有很多小結(jié)構(gòu)，而且比較集中，在模板制作加工、模板安裝、模板支撐和模板固定、加固時(shí)有很大的困難；底板排水渠處的底模拆除因?yàn)榭臻g小也困難，當(dāng)然也可以增加投入用預(yù)制板代替不拆除。5混凝土澆灌時(shí)要分好幾次：排水渠澆灌一次，底板澆灌一次，2.5米高以下池壁澆灌一次，2.5米高以上池壁澆灌一次，排水槽、進(jìn)水渠、濾板支撐墻等澆灌；主體澆灌次數(shù)多就增加了施工縫的留置，這對(duì)結(jié)構(gòu)和水池抗?jié)B都不利，也加長了施工工期。6工藝管安裝時(shí)排水虹吸吊裝困難，小吊車的吊裝半徑小不實(shí)用，而有些地方使用大吊車?yán)щy，如果提高產(chǎn)水量增加濾池的過濾面積時(shí)，那就更困難了，同樣為了提高產(chǎn)水量而增加濾池的格數(shù)也較困難，因?yàn)榕趴展茉O(shè)置有困難空間不夠。7進(jìn)水和出水在濾池的同一側(cè)，在過濾和反沖洗時(shí)容易產(chǎn)生短流現(xiàn)象。
2、方案一施工：取消了底下排水渠增加了兩側(cè)的清水渠，這樣1土方開挖時(shí)，當(dāng)開挖到池底土方高程后，就不要在中間往下再開挖排水渠，因?yàn)楝F(xiàn)在底土方開挖高程只有一個(gè)，二次開挖較麻煩，挖掘機(jī)必須下到虹吸濾池底，增加了土方開挖和回填量，土方外運(yùn)裝車帶來困難等都已得到解決。2基礎(chǔ)處：例如鎮(zhèn)雄二水廠，水廠處于沖集層上，根據(jù)地質(zhì)勘測報(bào)告地基土質(zhì)較差，地基承載力小于設(shè)計(jì)地基承載力，因此設(shè)計(jì)者采用了砂石換填地基，在換填施工時(shí)底板是同一高程的一整塊，采用機(jī)械夯實(shí)或機(jī)械壓實(shí)時(shí)都比較容易達(dá)到設(shè)計(jì)密實(shí)度。3鋼筋和預(yù)埋管件安裝時(shí)，排空管是在底板以上，土建方只在壁上留孔即可，這樣底板鋼筋安裝和工藝管排空管安裝成交差施工，如果工藝管和土建施工不是同一家施工單位時(shí)，還增加聯(lián)系、協(xié)調(diào)和配合施工等工作；排水虹吸管在底板的預(yù)埋套管和排空管在底板處有局部交差，排水虹吸套管安裝時(shí)，要剪斷底板鋼筋后又對(duì)孔洞進(jìn)行加固，增加了工程量還對(duì)結(jié)構(gòu)不利等等問題也得到解決4為了滿足工藝要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有很多小結(jié)構(gòu)，而且比較集中的問題也不突出了，在模板制作加工、模板安裝、模板支撐和模板固定、加固時(shí)難度也降低了；底板排水渠處的底模拆除也沒有了。5混凝土澆灌可以減少次數(shù)：施工縫也少留置，這對(duì)結(jié)構(gòu)和水池抗?jié)B都好，施工工期也可以縮短。6工藝管安裝時(shí)排水虹吸吊裝困難，小吊車的吊裝半徑小不實(shí)用，而有些地方使用大吊車?yán)щy，如果提高產(chǎn)水量增加濾池的過濾面積時(shí)，那就更困難了，這一問題還沒得到解決；提高產(chǎn)水量而增加濾池的格數(shù)排空管設(shè)置有困難空間不夠的問題可以解決。7進(jìn)水和出水在濾池的各一側(cè)，在過濾和反沖洗時(shí)產(chǎn)生短流現(xiàn)象不容易產(chǎn)生。
3、方案二施工：取消了底下排水渠增加了兩側(cè)的排水渠，把排水虹吸、進(jìn)水虹吸、進(jìn)水渠移至兩側(cè)。同樣1土方開挖時(shí)，當(dāng)開挖到池底土方高程后，就不要在中間往下再開挖排水渠，因?yàn)楝F(xiàn)在底土方開挖高程只有一個(gè)，二次開挖較麻煩，挖掘機(jī)必須下到虹吸濾池底，增加了土方開挖和回填量，土方外運(yùn)裝車帶來困難等都已得到解決。2基礎(chǔ)處：例如鎮(zhèn)雄二水廠，水廠處于沖集層上，根據(jù)地質(zhì)勘測報(bào)告地基土質(zhì)較差，地基承載力小于設(shè)計(jì)地基承載力，因此設(shè)計(jì)者采用了砂石換填地基，在換填施工時(shí)底板是同一高程的一整塊，采用機(jī)械夯實(shí)或機(jī)械壓實(shí)時(shí)都比較容易達(dá)到設(shè)計(jì)密實(shí)度。3鋼筋和預(yù)埋管件安裝時(shí)，排空管是在底板以上，土建方只在壁上留孔即可，這樣底板鋼筋安裝和工藝管排空管安裝成交差施工，如果工藝管和土建施工不是同一家施工單位時(shí)，還增加聯(lián)系、協(xié)調(diào)和配合施工等工作；排水虹吸管在底板的預(yù)埋套管和排空管在底板處有局部交差，排水虹吸套管安裝時(shí)，要剪斷底板鋼筋后又對(duì)孔洞進(jìn)行加固，增加了工程量還對(duì)結(jié)構(gòu)不利等等問題也得到解決4為了滿足工藝要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)有很多小結(jié)構(gòu)，而且比較集中的問題也不突出了，在模板制作加工、模板安裝、模板支撐和模板固定、加固時(shí)難度也降低了；底板排水渠處的底模拆除也沒有了。5混凝土澆灌可以減少次數(shù)：施工縫也少留置，這對(duì)結(jié)構(gòu)和水池抗?jié)B都好，施工工期也可以縮短。6工藝管安裝時(shí)排水虹吸吊裝困難，小吊車的吊裝半徑小不實(shí)用，而有些地方使用大吊車?yán)щy，如果提高產(chǎn)水量增加濾池的過濾面積時(shí)，那就更困難了，這一問題此方案得到解決；提高產(chǎn)水量而增加濾池的格數(shù)排空管設(shè)置有困難空間不夠的問題可以解決。7進(jìn)水和出水在濾池的各一側(cè)，在過濾和反沖洗時(shí)短流現(xiàn)象不容易產(chǎn)生。
綜上所知，方案三是較此三方案中較好的虹吸濾池設(shè)計(jì)方案，它解決了其它兩個(gè)方案在施工中的困難和運(yùn)行、檢修時(shí)問題，避免了短流現(xiàn)象的產(chǎn)生。而且三個(gè)方案的造價(jià)基本一樣，原設(shè)計(jì)方案比較多一點(diǎn)。