一、总体设计原则

以原水水质、处理水量、出水指标、后端工艺要求为核心依据，兼顾场地条件、运维模式、投资及运行成本。

合理预留处理余量，水质波动大、高浊、污水类工况预留 15%~20% 余量，常规清水预留 10%~15%。

滤料、罐体、管路、反洗系统匹配统一，保证布水、布气均匀，杜绝偏流、跑料、滤料乱层。

区分室内 / 户外、常温 / 高低温、中性 / 腐蚀水质，针对性选用材质与防护结构。

运行、反洗、排污、排气流程逻辑清晰，兼顾操作便捷性与自动化拓展性。

二、设备形式与结构设计

（一）设备形式选型

压力式：工业纯水、中水、循环水、膜前置、污水预处理主流选用，立式为主，占地小、承压运行、适配密闭管路系统；大水量可采用多台立式并联，超大水量可选卧式。设计工作压力常规 0.20~0.40 MPa。

重力式：多用于大型市政水厂、地表水处理，依靠水位差过滤，运行能耗低，占地面积偏大，敞开式结构为主。

（二）罐体材质选用

碳钢 + 食品级环氧防腐：适用于中性清水、市政供水、常规循环水、普通中水，性价比高；焊缝、人孔、支座为防腐重点区域。

304 不锈钢：适用于轻度腐蚀、高盐、饮用水、食品行业水体，免后期防腐翻新。

316L 不锈钢：用于酸碱废水、高盐化工废水、强腐蚀水质，耐蚀性能最优。

（三）附属结构设计

上部设排气口，低点设排污、放空口，保证排气彻底、积水可完全排空。

配置人孔，满足滤料装填、检修、内部检查需求；户外设备增设防雨顶棚。

罐体支座做防潮、防沉降设计，户外落地部位加装垫板，减少底部锈蚀。

内部采用滤板 + 滤水帽布水结构，滤水帽缝隙根据最细滤料粒径选型，从源头防止跑砂、漏料。

三、滤料系统设计

（一）常用滤料组合及适用场景

双层滤料（无烟煤 + 石英砂）：通用配置，适用于市政清水、工业净水、循环水、一般中水回用。

三层滤料（无烟煤 + 石英砂 + 石榴石）：高浊原水、矿山取水、膜系统前置，提升截留精度，阻挡细颗粒穿透。

特种滤料：含油水质选用改性滤料；高黏泥、高有机物选用陶粒；酸碱水质选用耐酸碱专用滤料。

（二）滤料粒径与装填高度

无烟煤：粒径 0.8~1.8 mm，承担大颗粒截留，占滤层总高度约 50%。

石英砂：粒径 0.5~1.2 mm，提升过滤精度，占滤层总高度约 40%。

石榴石：粒径 0.3~0.6 mm，底层防护防漏料，占滤层总高度约 10%。

总滤层高度

常规清水：1.4~1.6 m

高浊、中水、污水：1.5~1.8 m

膜系统前置：1.5~1.7 m

卵石垫层：总厚度 0.3~0.5 m，由大粒径到小粒径分层铺设，作用为支撑滤料、均匀布水。

四、核心运行工艺参数

（一）设计滤速

按水质分级设定，滤速直接影响过滤效果与运行周期：

洁净地下水、市政自来水：8~12 m/h

普通工业水、循环水：7~10 m/h

高浊地表水、常规中水：5~8 m/h

膜系统前置、高胶体污水：5~7 m/h

（二）压力与压差

正常工作压力：压力式设备统一控制在 0.20~0.40 MPa。

初始压差（洁净滤层）：0.02~0.05 MPa。

反洗启动压差：常规工况 0.08~0.12 MPa；膜前置严苛工况 0.07~0.10 MPa，达到限值必须立即反洗。

（三）运行周期

采用压差 + 定时双重控制：

清水工况：8~16 h

循环水、一般中水：6~12 h

高悬浮物、污水、高黏泥水质：4~8 h

五、反洗系统设计与参数

（一）反洗形式选择

单水反洗：仅用于水质洁净、无生物黏泥的小型清水系统，结构简单、投资低。

气水联合反洗：行业主流，高浊、循环水、中水、污水、膜前置系统必须采用，清洗能力强，可打散板结滤层、剥离生物膜。

（二）反洗强度与滤料膨胀率

单独气洗强度：12~18 L/(m²・s)

气水联合洗水强度：4~8 L/(m²・s)

单独水洗强度：8~12 L/(m²・s)

滤料整体膨胀率：控制在 40%~50%，兼顾清洗效果与滤料分层稳定。

（三）标准反洗时序（气水联合工艺）

单独气洗：5~8 min，松动滤层、剥离积泥

气水联合反洗：4~6 min，强化污物剥离

单独清水反洗：8~12 min，直至排水清澈

滤料静置沉降：2~3 min，保证滤料自然分层

正洗复位：3~5 min，出水达标后切入正常过滤

（四）反洗设备配置

根据反洗流量、风压匹配罗茨风机、反洗水泵；高污染工况设备功率预留 10% 余量，管路管径按最大反洗流量核算。

六、管路、阀门与仪表设计

（一）管路设计

管路流速合理取值，减少水头损失，主干管、反洗管按峰值流量选型。

高点设置排气阀，低点设置放空、排污阀；户外管路考虑防冻、防腐、热胀冷缩。

管路走向简洁，减少死角，避免积污、积水。

（二）阀门配置

手动系统选用闸阀、蝶阀；全自动系统搭配气动 / 电动阀门。

阀门通径与管路匹配，所有阀门遵循缓开缓关设计逻辑，抵御水击、气击。

（三）仪表配置

基础配置：进出口压力表、压差表，实时监测运行阻力。

进阶配置：流量计、在线浊度仪；膜系统前置增设 SDI 检测接口。

户外、潮湿环境选用防水型仪表，仪表引压管做防堵、防护设计。

七、控制方式设计

手动控制：小型设备、启停频次低、运维人员充足的简易系统，造价最低。

半自动控制：电动阀门操作，人工设定反洗周期，适用于中小型工业水处理系统。

全自动 PLC 控制：根据压差、时间自动完成过滤、反洗、正洗全流程，无人值守，多用于大型水厂、膜系统、集中式中水、污水项目。

八、不同工况参数选配汇总

市政清水 / 地下水：双层滤料，滤速 8~12 m/h，碳钢防腐罐体，单水 / 简易气水反洗。

高浊地表水：三层滤料，滤速 5~8 m/h，强化气水反洗，前置预沉设施。

工业循环水：双层滤料，滤速 7~10 m/h，气水联合反洗，缩短运行周期。

中水 / 生化尾水：双层滤料，滤速 6~9 m/h，加强气洗，预留化学清洗接口。

膜系统前置：高强度低粉化滤料，滤速 5~7 m/h，严控反洗强度，后端增设保安过滤器。

酸碱 / 高盐废水：耐腐滤料 + 304/316L 罐体，滤速 5~8 m/h，低速运行。

九、设计常见注意事项

不可仅按水量选型，必须结合污染物种类、浓度确定滤速、滤层高度与反洗方案。

滤料粒径、级配、装填高度严格执行设计要求，随意改动易造成过滤失效、跑砂、乱层。

反洗系统能力与滤层负荷匹配，强度不足易板结，强度过大会破坏滤料分层。

户外、高低温、腐蚀等特殊工况，同步完成罐体、滤料、密封件、仪表的适配选型与防护设计。

多台并联机组，考虑单台检修工况，其余设备可承载系统满负荷水量。