9.5 过滤

I 一般规定

9.5.1 本条对滤料的物理、化学性能作了规定。

9.5.2 关于选择滤池型式的原则规定。

影响滤池池型选择的因素很多，主要取决于生产能力、运行管理要求、出水水质和净水工艺流程布置。对于生产能力较大的滤池，不宜选用单池面积受限制的池型；在滤池进水水质可能出现较高浊度或含藻类较多的情况下，不宜选用翻砂检修困难或冲洗强度受限制的池型。选择池型还应考虑滤池进、出水水位和水厂地坪高程间的关系、滤池冲洗水排放的条件等因素。

9.5.3 为避免滤池中一格滤池在冲洗时对其余各格滤池滤速的过大影响，滤池应有一定的分格数。为满足一格滤池检修、翻砂时不致影响整个水厂的正常运行，原条文规定滤池格数不得少于两格。本次修订，根据滤池运行的实际需要，将滤池的分格数规定为不得少于 4 格 ( 日本规定每 10 格滤池备用 1 格，包括备用至少 2 格以上；英国规定理想的应有 3 格同时停运，即一格排水、一格冲洗、一格检修，分格数最少为 6 格，但当维修时可降低水厂出水量的则可为 4 格；美国规定至少 4 格 ( 如滤速在 10/h，同时冲洗强度为 10.8L/(m²·s) 时，最少要 6 格，如滤速更低而冲洗强度较高，甚至需要更多滤池格数 ) 。

9.5.4 滤池的单格面积与滤池的池型、生产规模、操作运行方式等有关，而且也与滤后水汇集和冲洗水分配的均匀性有较大关系。单格面积小则分格数多，会增加土建工程量及管道阀门等设备数量，但冲洗设备能力小，冲洗泵房工程量小。反之则相反。因此，滤池的单格面积是影响滤池造价的主要因素之一。在设计中应根据各地土建、设备的价格作技术经济比较后确定。

9.5.5 滤池的过滤效果主要取决于滤料层构成，滤料越细，要求滤层厚度越小；滤料越粗，则要求滤层越厚。因此，滤料粒径与厚度之间存在着一定的组合关系。根据藤田贤二等的理论研究，滤层厚度 L 与有效粒径 d_e 存在一定的比例关系。

美国认为，常规细砂和双层滤料 L/d_e 应≥ 1000 ；三层滤料和深床单层滤料 (d_e＝1～1.5mm)，L/d_e 应≥ 1250 。英国认为： L/d_e应≥ 1000 。日本规定 L/d_平均 ≥ 800 。

本规范参照上述规定，结合目前应用的滤料组成和出水水质要求，对 L/d_e作了规定：细砂及双层滤料过滤 L/d_e＞ 1000 ；粗砂及三层滤料过滤 L/d_e＞ 1250 。

9.5.6 滤池在反冲洗后，滤层中积存的冲洗水和滤池滤层以上的水较为浑浊，因此在冲洗完成开始过滤时的初滤水水质较差、浊度较高，尤其是存在致病原生动物如贾弟氏虫和隐孢子虫的几率较高。因此，从提高滤后水卫生安全性考虑，初滤水宜排除或采取其他控制措施。 20 世纪 50～60 年代，不少水厂为了节水而不排放初滤水，滤池设计也多取消了初滤水的排放设施。为提高供水水质，本次修订中规定了滤池宜设初滤水排放设施。

Ⅱ 滤速及滤料组成

9.5.7 滤速是滤池设计的最基本参数，滤池总面积取决于滤速的大小，滤速的大小在一定程度上影响着滤池的出水水质。由于滤池是由各分格所组成，滤池冲洗、检修、翻砂一般均可分格进行，因此规定了滤池应按正常滤速设计并以强制滤速进行校核。

9.5.8 滤池出水水质主要决定于滤速和滤料组成，相同的滤速通过不同的滤料组成会得到不同的滤后水水质；相同的滤料组成、在不同的滤速运行下，也会得到不同的滤后水水质。因此滤速和滤料组成是滤池设计的最重要参数，是保证出水水质的根本所在。为此，在选择与出水水质密切相关的滤速和滤料组成时，应首先考虑通过不同滤料组成、不同滤速的试验以获得最佳的滤速和滤料组成的结合。

表 9.5.8 中所列单层细砂滤料、双层滤料和三层滤料的滤料组成数据，基本沿用原规范的规定，仅对粒径的表述用有效粒径 d₁₀ 了原来的最大、最小粒径，以及对滤料组成的个别数据按第 9.5.5 条规定作了适当调整。表中滤速的规定则根据水质提高的要求作了适当调低。

本次修订根据近 10 多年来国内已普遍使用的均匀级配粗砂滤料的实际情况，增列了均匀级配粗砂滤料的滤速、滤料组成。所列数据是根据近年设计的有关资料和本次修订调研的 38 座 V形滤池所得数据确定，为国内的常用数值。

9.5.9 滤料的承托层粒径和厚度与所用滤料的组成和配水系统型式有关，根据国内长期使用的经验，条文作了相应规定。由于大阻力配水系统孔眼距池底高度不一，故最底层承托层按从孔眼以上开始计算。

一般认为承托层最上层粒径宜采用 2～4mm，但也有认为再增加一层厚 50～100 粒径 1～2mm 的承托层为好。

9.5.10 由于三层滤料滤池承托层之上是重质矿石滤料，根据试验，为了避免反冲洗强度偏大且夹带少量小气泡时产生混层，粒径在 8mm 以下的承托层宜采用重质矿石；粒径在 8mm 以上的可采用砾石，以保证承托层的稳定。

9.5.11 滤头滤帽的缝隙通常都小于滤料最小粒径，从这点来讲，滤头配水系统可不设承托层。但为使冲洗配水更为均匀，不致扰动滤料，习惯上都设置厚 50～100mm 粒径 2～4mm 的粗砂作承托层。

Ⅲ 配水、配气系统

9.5.12 关于滤池配水、配气系统的选用的原则规定。

国内单水冲洗快滤池绝大多数使用大阻力穿孔管配水系统，滤砖是使用较多的中阻力配水系统，小阻力滤头配水系统则用于单格面积较小的滤池。

对于气水反冲，上海市政工程设计院于 20 世纪 80 年代初期在扬子石化水厂双阀滤池中首先设计使用了长柄滤头配气、配水系统，获得成功。 20 世纪 80 年代后期，南京上元门水厂等首批引进了长柄滤头配气、配水系统的 V形滤池，并在国内各地普遍使用，在技术上显示出了优越性。目前国内设计的 V形滤池基本上都采用长柄滤头配气、配水系统。气水反冲用塑料滤砖仅在少数水厂使用 ( 北京、大庆等 ) 。气水反冲采用穿孔管 ( 气水共用或气、水分开 ) 配水、配气的则不多。

9.5.13 本条文根据国内滤池运行经验，对大阻力、中阻力配水系统及小阻力配气、配水系统的开孔比作了规定。

小阻力滤头国内使用的有英国式的，其缝隙宽分别为 0.5mm、0.4mm、0.3mm，缝长 34mm，每只均 36 条，其缝隙面积各为 612mm^2、489.6mm² 和 367.2mm^2，按每平方米设 33 只计，其缝隙总面积与滤池面积之比各为 2.0％、 1.6％、 1.2％；还有法国式的，其缝宽为 0.4mm，缝隙面积为 288mm²，每平方米设 50只，其缝隙总面积与滤池面积之比为 1.44％；国产的缝宽为 0.25mm，缝隙面积为 250mm^2，每平方米设 50 只，其开孔比为 1.25％。据此将滤头的开孔比定为 1.25％～2.0％。

9.5.14 根据国内长期运行的经验，大阻力配水系统 ( 管式大阻力配水系统 ) 采用条文规定的流速设计，能在通常冲洗强度下，满足滤池冲洗水配水的均匀要求。配水总管 ( 渠 ) 顶设置排气装置是为了排除配水系统可能积存的空气。

9.5.15 本条根据国家现行标准《滤池气水冲洗设计规程》 CECS 50 的规定纳入。根据国内多年来设计和运行经验，采用条文规定的流速设计，在通常条件下均能获得均匀配气、配水的要求。其中，配气干管 ( 渠 ) 进口流速原规定为 5m/s 左右，近年来实际运行滤池的核算结果多为 10～15m/s，故作了相应调整。

在配气、配水干管 ( 渠 ) 顶应设排气装置，以保证能排尽残存的空气。

Ⅳ 冲 洗

9.5.16 20 世纪 80 年代以前，国内的滤池几乎都是采用单水冲洗方式，仅个别小规模滤池采用了穿孔管气水反冲。自从改革开放以来，在给水行业中较多地引进了国外技术，带来了冲洗方式的变革，几乎所有引进的滤池都采用气水反冲方式，并获得较好的冲洗效果。本条文在研究分析了国内外的有关资料后，列出了各种滤料适宜采用的冲洗方式。

9.5.17 本条为单水冲洗滤池冲洗强度和时间的规定，沿用原规范的数据。在对现有单层细砂级配滤料滤池进行技术改造时，可首先考虑增设表面冲洗。

9.5.18 本条文参照国家现行标准《滤池气水冲洗设计规程》 CECS 50 的规定纳入。根据近年来的有关资料和本次修订调研的 38 座 V形滤池所得数据，大部分与表列范围一致。但其中单层粗砂均匀级配滤料中气水同时冲洗的水冲强度和时间与原规定稍有出入，本条文作了相应调整。

对于单层细砂级配滤料和煤、砂双层滤料的冲洗强度，当砂粒直径大时，宜选较大的强度；粒径小者宜选择较小的强度。

根据修订调研所得资料， 38 座单层粗砂均匀级配滤料滤池，在气水同时冲洗阶段的水冲强度有 1/3 滤池与后水冲洗强度相同，其余 2/3 采用小于后水冲洗阶段强度。

9.5.19 本条文是对滤池工作周期的规定，其中单水冲洗滤池的冲洗周期沿用原规范的数值；粗砂均匀级配滤料并用气水反冲滤池的冲洗周期，国内一般采用 36～72h，但是从提高水质考虑，过长的周期会对出水水质产生不利影响，因此规定冲洗周期宜采用 24～36h 。

V 滤池配管 ( 渠 )

9.5.20 本条沿用原规范的规定，列出了滤池中各种管 ( 渠 ) 的设计流速值，并补充了初滤水排放和输气管的流速值。

Ⅵ 普通快滤池

9.5.21 根据国内滤池的运行经验，单层、双层滤料快滤池冲洗前水头损失多为 2.0～2.5m 。三层滤料过滤的水头损失较大，因此其冲洗前水头损失也相应增加，一般需 2.0～3.0m 才能保证滤池有 12～24h 的工作周期。

对冲洗前的水头损失，也有认为用滤过水头损失来表达。习惯上滤池冲洗前的水头损失是指流经滤料层和配水系统的水头损失总和，而滤过水头损失为流经滤料层的水头损失。条文中仍按习惯用冲洗前的水头损失。

9.5.22 为保证快滤池有足够的工作周期，避免滤料层产生负压，并从净水工艺流程的高程设置和构筑物造价考虑，条文规定滤层表面以上水深，宜采用 1.5～2.0m 。

9.5.23 由于小阻力配水系统一般不适宜用于单格滤池面积大的滤池。因此条文规定了单层滤料滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统。

由于三层滤料滤池的滤速较高，如采用大阻力配水系统，会使过滤水头损失过大；而采用小阻力配水系统，又会因单格面积较大而不易做到配水均匀，故条文规定宜采用中阻力配水系统。

9.5.24 为避免因冲洗排水槽平面面积过大而影响冲洗的均匀，以及防止滤料在冲洗膨胀时的流失所作的规定。

9.5.25 根据国内采用高位水箱 ( 塔 ) 冲洗的滤池，多为单水冲洗滤池，冲洗水箱 ( 塔 ) 容积一般按单格滤池冲洗水量的 1.5～2.0 倍计算，但实际运行中，即使滤池格数较多的水厂也很少出现两格滤池同时冲洗，故条文规定的按单格滤池冲洗水量的 1.5 倍计算，已留有了一定的富余度。

当采用水泵直接冲洗时，由于水泵能力需与冲洗强度相匹配，故水泵能力应按单格滤池冲洗水量设计。

Ⅶ V形滤池

9.5.26 V形滤池滤料采用粗粒均匀级配滤料，孔隙率较一般细砂级配滤料为大，因而水头损失增长较慢，工作周期可以达到 36～72h，甚至更长。但过长的过滤周期会导致滤层内有机物积聚和菌群的增长，使滤层内产生难以消除的粘滞物。因此根据国内的设计和运行经验，规定冲洗前的水头损失宜用 2.0m 左右。

9.5.27 为使滤池保持足够的过滤水头，避免滤层出现负压，根据国内设计和运行经验，规定滤层表面以上的水深不应小于 1.2m 。

9.5.28 V形滤池采用气水反冲，根据一般布置，气、水经分配干渠由气、水分配孔眼进入有一定高度的气水室。在气水室形成稳定的气垫层，通过长柄滤头均匀地将气、水分配于整个滤池面积。目前应用的 V形滤池均采用长柄滤头配气、配水系统，使用效果良好。条文据此作了规定。

9.5.29 V形滤池冲洗水的供给，一般都采用水泵直接自滤池出水渠取水。若采用水箱供应，因冲洗时水箱水位变化，将影响冲洗强度，不利于冲洗的稳定性。同时，采用水泵直接冲洗还能适应气水同冲的水冲强度与单水漂洗强度不同的灵活变化。水泵的能力和配置可按单格滤池气水同冲和单水漂洗的冲洗水量设计，当两者水量不同时，一般水泵宜配置二用一备。

9.5.30 冲洗空气一般可由鼓风机或空气压缩机与贮气罐组合两种方式来供应。

鼓风机直接供气的效率比空气压缩机与贮气罐组合供气的效率高，气冲时间可任意调节。大、中型水厂或单格滤池面积大时，宜用鼓风机直接供气。

鼓风机常用的有罗茨风机和多级离心风机，国内在气水反冲滤池中都有使用，两者都可正常工作。罗茨风机的特性是风量恒定，压力变化幅度大；而离心风机的特性曲线与离心水泵类似。

9.5.31 V形进水槽是 V形滤池构造上的特点之一，目的在于沿滤格长度方向均匀分配进水，同时亦起到均匀分配表面扫洗水的作用。 V形槽底配水孔口至中央排水槽边缘的水平距离过大，孔口出流推动力的作用减弱，将影响扫洗效果，结合，国内外的资料和经验，宜在 3.5m 以内，最大不超过 5m 。

国家现行标准《滤池气水冲洗设计规程》CECS 50 规定表面扫洗孔中心低于排水槽顶面 150mm，但根据各地实际运转和测试表明，这样的高度会出现滤料面由排水堰一侧向 V形槽一侧倾斜 ( 排水槽侧高， V形槽侧低 )，如广东某水厂及海口某水厂都出现这一现象；中山小榄镇水厂，因表扫孔偏低而出现扫洗水倒流，影响扫洗效果；吉林二水厂也由于表扫孔过低导致扫洗效果差，出现泡沫浮渣漂浮滞留。根据以上出现的问题，多数认为表扫孔高程宜接近中央排水槽的堰顶高程；有的认为应低于堰顶 30～50mm ；还有的认为应高于堰顶 30mm 。据此条文未对表面扫洗孔的高程作出规定，设计时可根据具体情况确定。

9.5.32 为使 V形槽能达到均匀配水目的，应使所有孔眼的直径和作用水头相等。孔径相等易于做到。作用水头则由于槽外滤池水位固定，而槽内水流为沿途非均匀流，水面不平，致使作用水头改变。因此设计时应按均匀度尽可能大 ( 例如 95％ ) 的要求，对 V形槽按非均匀流计算其过水断面，以确定 V形槽的起始和末端的水深。 V形槽斜面一侧与池壁的倾斜度根据国内常用数据规定宜采用 45°～50°。倾斜度小将导致过水断面小，增加槽内流速。

9.5.33 进水总渠和进入每格滤池的堰板相结合组成的进水系统是 V形滤池的特点之一，由于进水总渠的起始端与末端水位不同，通过同一高程堰板的过堰流量会有差异，萧山自来水公司的滤池就产生这种情况。因此为保证每格滤池的进水量相等，应设置可调整高度的堰板，以便在实际运行中调整。上海大场水厂采用这一措施，收到很好的效果。

9.5.34 气水反冲洗滤池的反冲洗空气总管的高程必须高出滤池的最高水位，否则就有可能产生滤池水倒灌进入风机。安徽马鞍山二水厂曾有此经验教训。

9.5.35 长柄滤头配气、配水系统的配气、配水均匀性取决于滤头滤帽顶面是否水平一致。目前国内主要有两种方法，一种是滤头安装在分块的滤板上，因此要求滤板本身平整，整个滤池滤板的水平误差小于± 5mm，以此来控制滤头滤帽顶面的水平；另一种是采用塑料制模板，再在其上整体浇筑混凝土滤板，并配有可调整一定高度的长柄滤头，以控制滤柄顶面的水平。条文规定设计中应采取有效措施，不管采用何种措施只要能使滤头滤帽或滤柄顶表面保持在同一水平高程，其误差不得大于± 5mm 。如果不能保证滤头滤帽或滤柄顶表面高程的一致，在同样的气垫层厚度下，每个滤头的进气面积会不同，将导致进气量的差异，无法均匀地将空气分配在整池滤层上，严重时还将出现脉冲现象或气流短路现象，势必导致不良的冲洗效果。

9.5.36 由于 V形滤池采用滤料层微膨胀的冲洗，因此其冲洗排水槽顶不必像膨胀冲洗时所要高出的距离。根据国内外资料和实践经验，在滤料层厚度为 1.20m 左右时，冲洗排水槽顶面多采用高于滤料层表面 500mm 。条文据此作了规定。

Ⅷ 虹吸滤池

9.5.37 虹吸滤池每格滤池的反冲洗水量来自其余相邻滤格的滤后水量，一般冲洗强度约为滤速的 5～6 倍，当滤池运行水量降低时，这一倍数将相应增加。因此，为保证滤池有足够的冲洗强度，滤池应有与这一倍数相应的最少分格数。

9.5.38 虹吸滤池是等滤速、变水头的过滤方式。冲洗前的水头损失过大，不易确保滤后出水水质，并将增加池深，提高造价；冲洗前的水头损失过低，则会缩短过滤周期，增加冲洗水率。根据国内多年设计及水厂运行经验，规定一般可采用 1.5m 。

9.5.39 虹吸滤池的冲洗水头，即虹吸滤池出水堰板高程与冲洗排水管淹没水面的高程差，应按要求的冲洗水量通过水力计算确定。国内使用的虹吸滤池型式大多采用 1.0～1.2m，据此条文作了规定。同时为适应冲洗水量变化的要求，规定要有调整冲洗水头的措施。

9.5.40 根据国内经验对虹吸滤池的虹吸进水管和排水管流速作了规定。

Ⅸ 重力式无阀滤池

9.5.41 无阀滤池一般适用于小规模水厂，其冲洗水箱设于滤池上部，容积一般按冲洗一次所需水量确定。通常每座无阀滤池都设计成数格合用一个冲洗水箱。实践证明，在一格滤池冲洗即将结束时，虹吸破坏管口刚露出水面不久，由于其余各格滤池不断向冲洗水箱大量供水，使管口又被上升水位所淹没，致使虹吸破坏不彻底，造成滤池持续不停地冲洗。滤池格数越多，问题越突出，甚至虹吸管口不易外露，虹吸不被破坏而延续冲洗。为保证能使虹吸管口露出水面，破坏虹吸及时停止冲洗，因此合用水箱的无阀滤池一般宜取 2 格，不宜多于 3 格。

9.5.42 无阀滤池是变水头、等滤速的过滤方式，各格滤池如不设置单独的进水系统，因各格滤池过滤水头的差异，势必造成各格滤池进水量的相互影响，也可能导致滤格发生同时冲洗现象。故规定每格滤池应设单独进水系统。在滤池冲洗后投入运行的初期，由于滤层水头损失较小，进水管中水位较低，易产生跌水和带入空气。因此规定要有防止空气进入的措施。

9.5.43 无阀滤池冲洗前的水头损失值将影响虹吸管的高度、过滤周期以及前道处理构筑物的高程。条文是根据长期设计经验规定的。

9.5.44 无阀滤池为防止冲洗时滤料从过滤室中流走，滤料表面以上的直壁高度除应考虑滤料的膨胀高度外，还应加上 100～150mm 的保护高度。

9.5.45 为加速冲洗形成时虹吸作用的发生，反冲洗虹吸管应设有辅助虹吸设施。为避免实际的冲洗强度与理论计算的冲洗强度有较大的出入，应设置可调节冲洗强度的装置。为使滤池能在未达到规定的水头损失之前，进行必要的冲洗，需设有强制冲洗装置。