水污染控制工程課件教學(xué)PPT作者孫體昌婁金生第7章過(guò)濾

1、第7章 過(guò)濾 2021-8-32 n過(guò)濾是廢水處理的單元操作之一，目的是截留廢水中所含過(guò)濾是廢水處理的單元操作之一，目的是截留廢水中所含 的懸浮顆粒，包括膠體粒子、細(xì)菌、各種浮游生物、濾過(guò)的懸浮顆粒，包括膠體粒子、細(xì)菌、各種浮游生物、濾過(guò) 性病毒與漂浮油、乳化油等，進(jìn)而降低廢水的濁度、性病毒與漂浮油、乳化油等，進(jìn)而降低廢水的濁度、COD 和和BOD等。等。 n根據(jù)不同的目的，廢水處理中過(guò)濾的主要作用是：根據(jù)不同的目的，廢水處理中過(guò)濾的主要作用是： 經(jīng)化學(xué)處理或生物處理后的出水，進(jìn)一步去除廢水中的經(jīng)化學(xué)處理或生物處理后的出水，進(jìn)一步去除廢水中的 懸浮顆粒和生物絮體，使出水濁度大幅降低；懸浮顆粒和

2、生物絮體，使出水濁度大幅降低； 進(jìn)一步降低出水的有機(jī)物含量，對(duì)重金屬、細(xì)菌、病毒進(jìn)一步降低出水的有機(jī)物含量，對(duì)重金屬、細(xì)菌、病毒 也有很高的去除率；也有很高的去除率； 去除化學(xué)除磷時(shí)產(chǎn)生的沉淀；去除化學(xué)除磷時(shí)產(chǎn)生的沉淀； 廢水活性炭處理或離子交換之前的預(yù)處理，可提高后續(xù)廢水活性炭處理或離子交換之前的預(yù)處理，可提高后續(xù) 處理設(shè)施的安全性和處理效率；處理設(shè)施的安全性和處理效率； 進(jìn)一步去除廢水中的污染物質(zhì)，可減少后續(xù)的殺菌消毒進(jìn)一步去除廢水中的污染物質(zhì)，可減少后續(xù)的殺菌消毒 費(fèi)用。費(fèi)用。 n過(guò)濾的種類(lèi)很多，本章僅介紹過(guò)濾的種類(lèi)很多，本章僅介紹粒狀介質(zhì)過(guò)濾粒狀介質(zhì)過(guò)濾，也稱(chēng)為，也稱(chēng)為深層深層 過(guò)濾。

3、過(guò)濾。 第第7 7章章 過(guò)過(guò) 濾濾 7.1深層過(guò)濾的工藝過(guò)程深層過(guò)濾的工藝過(guò)程 7.2普通快濾池的結(jié)構(gòu)普通快濾池的結(jié)構(gòu) 7.3過(guò)濾機(jī)理過(guò)濾機(jī)理 7.4深層過(guò)濾水力學(xué)特性深層過(guò)濾水力學(xué)特性 7.5影響過(guò)濾效果的主要因影響過(guò)濾效果的主要因 素素 7.5.1懸浮物的影響懸浮物的影響 7.5.2濾料的性質(zhì)和濾料層濾料的性質(zhì)和濾料層 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 7.6濾池反沖洗濾池反沖洗 7.7 其它形式的濾池其它形式的濾池 7.7.1虹吸濾池虹吸濾池 7.7.2無(wú)閥濾池?zé)o閥濾池 7.7.3均質(zhì)濾料氣、水反沖濾均質(zhì)濾料氣、水反沖濾 池池 7.7.4壓力濾池壓力濾池 7.8濾池主要設(shè)計(jì)指標(biāo)濾池主要設(shè)計(jì)指標(biāo) 7.8.1濾

4、池設(shè)計(jì)一般要求濾池設(shè)計(jì)一般要求 7.8.2濾速濾速 7.8.3濾池格數(shù)和單格面積濾池格數(shù)和單格面積 7.8.4沖洗方式和沖洗強(qiáng)度沖洗方式和沖洗強(qiáng)度 2021-8-33 7.1深層過(guò)濾的工藝過(guò)程深層過(guò)濾的工藝過(guò)程 p深層過(guò)濾的基本過(guò)程是廢水由上到下通過(guò)一定厚度的，由深層過(guò)濾的基本過(guò)程是廢水由上到下通過(guò)一定厚度的，由 一定粒度的粒狀介質(zhì)組成的床層，由于粒狀介質(zhì)之間存在一定粒度的粒狀介質(zhì)組成的床層，由于粒狀介質(zhì)之間存在 大小不同的孔隙，廢水中的懸浮物被這些孔隙截留而除去，大小不同的孔隙，廢水中的懸浮物被這些孔隙截留而除去， 如如圖圖7-1a。 p隨著過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行，孔隙中截留的污染物越來(lái)越多，到隨著

5、過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行，孔隙中截留的污染物越來(lái)越多，到 一定程度時(shí)過(guò)濾不能進(jìn)行，需要進(jìn)行反洗，目的是去除截一定程度時(shí)過(guò)濾不能進(jìn)行，需要進(jìn)行反洗，目的是去除截 留在介質(zhì)中的污染物。反洗的過(guò)程是通過(guò)上升水流的作用留在介質(zhì)中的污染物。反洗的過(guò)程是通過(guò)上升水流的作用 使濾料呈懸浮狀態(tài)，濾料間的孔隙變大，污染物隨水流帶使濾料呈懸浮狀態(tài)，濾料間的孔隙變大，污染物隨水流帶 走，如走，如圖圖7-1b。反洗完成后再進(jìn)行過(guò)濾。反洗完成后再進(jìn)行過(guò)濾。 p所以深層過(guò)濾過(guò)程是間斷進(jìn)行的。所以深層過(guò)濾過(guò)程是間斷進(jìn)行的。 2021-8-34 2021-8-35 濾料層濾料層 進(jìn)水進(jìn)水 出水出水 濾料層濾料層 反洗水反洗水 反洗廢反

6、洗廢 水水 圖圖7-1 7-1 深層過(guò)濾過(guò)程示意圖深層過(guò)濾過(guò)程示意圖 a a）過(guò)濾過(guò)程）過(guò)濾過(guò)程b b）反洗過(guò)程）反洗過(guò)程 p粒狀介質(zhì)過(guò)濾是在濾池中完成的，普通快濾池的結(jié)構(gòu)如粒狀介質(zhì)過(guò)濾是在濾池中完成的，普通快濾池的結(jié)構(gòu)如圖圖 7-2所示，以此為例介紹快濾池的工作過(guò)程。所示，以此為例介紹快濾池的工作過(guò)程。 p普通快濾池一般是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池內(nèi)有排水槽、濾料普通快濾池一般是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，池內(nèi)有排水槽、濾料 層、承托層和配水系統(tǒng)；池外有集中管廊，配有渾水進(jìn)水層、承托層和配水系統(tǒng)；池外有集中管廊，配有渾水進(jìn)水 管、清水出水管、沖洗水總管、沖洗水排出管等管道及閥管、清水出水管、沖洗水總管、沖洗水排

7、出管等管道及閥 門(mén)等附件。門(mén)等附件。 p其中，濾池沖洗廢水由排水槽排出，在過(guò)濾時(shí)排水槽也是其中，濾池沖洗廢水由排水槽排出，在過(guò)濾時(shí)排水槽也是 分配待濾水的裝置；濾料層是濾池中起過(guò)濾作用的主體；分配待濾水的裝置；濾料層是濾池中起過(guò)濾作用的主體； 承托層的作用主要是防止濾料從配水系統(tǒng)中流失，同時(shí)對(duì)承托層的作用主要是防止濾料從配水系統(tǒng)中流失，同時(shí)對(duì) 均分布沖洗水也有一定的作用；而配水系統(tǒng)的作用在于使均分布沖洗水也有一定的作用；而配水系統(tǒng)的作用在于使 沖洗水在整個(gè)濾池面積上均勻分布。沖洗水在整個(gè)濾池面積上均勻分布。 2021-8-36 2021-8-37 12 11 6 1 14 3 4 5 2 13

8、 10 9 7 8 圖圖7-2 7-2 普通決濾池構(gòu)造剖視圖普通決濾池構(gòu)造剖視圖 進(jìn)水總管進(jìn)水總管 排水閥排水閥 反沖洗水支管反沖洗水支管 進(jìn)水支管進(jìn)水支管 出水支管出水支管 廢水渠廢水渠 清水總管清水總管 沖洗水總管沖洗水總管 濾料層濾料層 沖洗排水槽沖洗排水槽 配水干管配水干管 進(jìn)水渠進(jìn)水渠 承托層承托層 配水支管配水支管 p在快濾池的運(yùn)行過(guò)程中，主要是在快濾池的運(yùn)行過(guò)程中，主要是過(guò)濾過(guò)濾和和沖洗沖洗兩個(gè)過(guò)程的重兩個(gè)過(guò)程的重 復(fù)循環(huán)。復(fù)循環(huán)。 過(guò)濾就是生產(chǎn)清水的過(guò)程，過(guò)濾時(shí)，開(kāi)啟進(jìn)水支管過(guò)濾就是生產(chǎn)清水的過(guò)程，過(guò)濾時(shí)，開(kāi)啟進(jìn)水支管2與與 清水支管清水支管3的閥門(mén)，關(guān)閉沖洗水支管的閥門(mén)，關(guān)閉

9、沖洗水支管4的閥門(mén)與排水閥的閥門(mén)與排水閥5。 進(jìn)水就經(jīng)進(jìn)水總管進(jìn)水就經(jīng)進(jìn)水總管1、支管、支管2從進(jìn)水渠從進(jìn)水渠6進(jìn)入濾池。進(jìn)水由進(jìn)入濾池。進(jìn)水由 集水渠進(jìn)入濾池時(shí)，從洗砂排水槽的兩邊溢流而出，通過(guò)集水渠進(jìn)入濾池時(shí)，從洗砂排水槽的兩邊溢流而出，通過(guò) 槽的作用使水均勻分布在濾池整個(gè)面積上。然后經(jīng)過(guò)濾料槽的作用使水均勻分布在濾池整個(gè)面積上。然后經(jīng)過(guò)濾料 層層7、承托層、承托層8后，由配水系統(tǒng)的配水支管后，由配水系統(tǒng)的配水支管9匯集起來(lái)再經(jīng)匯集起來(lái)再經(jīng) 配水系統(tǒng)干管配水系統(tǒng)干管10、出水支管、出水支管3、清水總管、清水總管12流往清水池。流往清水池。 p隨著過(guò)濾時(shí)間的延長(zhǎng)，可能會(huì)出現(xiàn)兩種情況：隨著過(guò)濾

10、時(shí)間的延長(zhǎng)，可能會(huì)出現(xiàn)兩種情況： 由于砂粒表面不斷吸附水中的雜質(zhì)，使砂粒間的孔隙不由于砂粒表面不斷吸附水中的雜質(zhì)，使砂粒間的孔隙不 斷減小，水流的阻力就會(huì)不斷增長(zhǎng)。當(dāng)水頭損失達(dá)到允許斷減小，水流的阻力就會(huì)不斷增長(zhǎng)。當(dāng)水頭損失達(dá)到允許 的最大值時(shí)，繼續(xù)過(guò)濾會(huì)使濾池產(chǎn)水量銳減；的最大值時(shí)，繼續(xù)過(guò)濾會(huì)使濾池產(chǎn)水量銳減； 水頭損失仍在允許范圍內(nèi)，但出水水質(zhì)參數(shù)不合格。水頭損失仍在允許范圍內(nèi)，但出水水質(zhì)參數(shù)不合格。 2021-8-38 出現(xiàn)上述任何一種情況，濾池都需停止過(guò)濾進(jìn)行沖洗。出現(xiàn)上述任何一種情況，濾池都需停止過(guò)濾進(jìn)行沖洗。 沖洗就是把砂粒上的截留的雜質(zhì)沖洗下來(lái)的過(guò)程。沖洗就是把砂粒上的截留的雜質(zhì)

11、沖洗下來(lái)的過(guò)程。 沖洗的流向與過(guò)濾完全相反，是從濾池的底部朝濾池上沖洗的流向與過(guò)濾完全相反，是從濾池的底部朝濾池上 部流動(dòng)的，所以叫部流動(dòng)的，所以叫反沖洗反沖洗，沖洗水是用過(guò)濾后的出水，沖洗水是用過(guò)濾后的出水(又又 稱(chēng)濾后水稱(chēng)濾后水)。 沖洗時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水支管沖洗時(shí)，關(guān)閉進(jìn)水支管2與清水支管與清水支管3的閥門(mén)，停止過(guò)濾，的閥門(mén)，停止過(guò)濾， 但要保持池子水位在砂面以上至少但要保持池子水位在砂面以上至少10cm處，以防止空氣處，以防止空氣 進(jìn)入濾層。開(kāi)啟排水閥進(jìn)入濾層。開(kāi)啟排水閥5與沖洗水支管與沖洗水支管4的閥門(mén)，沖洗水的閥門(mén)，沖洗水 即由沖洗水總管即由沖洗水總管11、支管、支管4，經(jīng)配水系統(tǒng)的干管

12、、支管及，經(jīng)配水系統(tǒng)的干管、支管及 支管上的許多孔眼流出，自下而上穿過(guò)承托層及濾料層，支管上的許多孔眼流出，自下而上穿過(guò)承托層及濾料層， 均勻地分布于整個(gè)濾池平面上。均勻地分布于整個(gè)濾池平面上。 2021-8-39 濾料層在自下而上均勻分布的水流中處于懸浮狀態(tài)，濾料得到濾料層在自下而上均勻分布的水流中處于懸浮狀態(tài)，濾料得到 清洗。沖洗廢水流入排水槽清洗。沖洗廢水流入排水槽13，再經(jīng)進(jìn)水渠，再經(jīng)進(jìn)水渠6、排水管和廢水、排水管和廢水 渠渠14排入下水道。沖洗一直進(jìn)行到?jīng)_洗排水變清，濾料基本洗排入下水道。沖洗一直進(jìn)行到?jīng)_洗排水變清，濾料基本洗 干凈為止。一般從停止過(guò)濾至沖洗完畢需干凈為止。一般從停止

13、過(guò)濾至沖洗完畢需2030min，在這段，在這段 時(shí)間內(nèi)，濾池停止生產(chǎn)。沖洗所消耗的清水，約占濾池生產(chǎn)水時(shí)間內(nèi)，濾池停止生產(chǎn)。沖洗所消耗的清水，約占濾池生產(chǎn)水 量的量的1%3(視處理規(guī)模而異視處理規(guī)模而異)。沖洗結(jié)束后，過(guò)濾重新開(kāi)始。沖洗結(jié)束后，過(guò)濾重新開(kāi)始。 從過(guò)濾開(kāi)始到過(guò)濾終止的運(yùn)行時(shí)間，稱(chēng)濾池的從過(guò)濾開(kāi)始到過(guò)濾終止的運(yùn)行時(shí)間，稱(chēng)濾池的過(guò)濾周期過(guò)濾周期，一般，一般 以小時(shí)計(jì)。以小時(shí)計(jì)。 沖洗操作包括反沖洗和其他輔助沖洗方法所需的時(shí)間稱(chēng)為濾池沖洗操作包括反沖洗和其他輔助沖洗方法所需的時(shí)間稱(chēng)為濾池 的的沖洗周期沖洗周期。 過(guò)濾周期與沖洗周期以及其他輔助時(shí)間之和稱(chēng)為濾池的工作周過(guò)濾周期與沖洗周期以

14、及其他輔助時(shí)間之和稱(chēng)為濾池的工作周 期或運(yùn)轉(zhuǎn)周期，也稱(chēng)為期或運(yùn)轉(zhuǎn)周期，也稱(chēng)為過(guò)濾循環(huán)過(guò)濾循環(huán)，一般為，一般為1224h。 快濾池單位時(shí)間的產(chǎn)水量取決于濾速?？鞛V池單位時(shí)間的產(chǎn)水量取決于濾速。濾速濾速也稱(chēng)濾池負(fù)荷，是也稱(chēng)濾池負(fù)荷，是 指單位時(shí)間、單位濾池橫截面積的過(guò)濾水量，單位為指單位時(shí)間、單位濾池橫截面積的過(guò)濾水量，單位為m3/(m2h） 或或m/h。 2021-8-310 7.2普通快濾池的結(jié)構(gòu)普通快濾池的結(jié)構(gòu) p從從圖圖7-2可見(jiàn)，快濾池本身包括集水渠、反沖洗排水槽，濾可見(jiàn)，快濾池本身包括集水渠、反沖洗排水槽，濾 料層、承托層（也稱(chēng)墊層）及配水系統(tǒng)五個(gè)部分，下面分料層、承托層（也稱(chēng)墊層）及

15、配水系統(tǒng)五個(gè)部分，下面分 別介紹各部分的結(jié)構(gòu)和作用。別介紹各部分的結(jié)構(gòu)和作用。 p普通快濾池普通快濾池又稱(chēng)四閥濾池，是應(yīng)用歷史最久和采用較廣泛又稱(chēng)四閥濾池，是應(yīng)用歷史最久和采用較廣泛 的一種濾池布置形式。每格濾池的進(jìn)水、出水、反沖洗水的一種濾池布置形式。每格濾池的進(jìn)水、出水、反沖洗水 和排水管上均設(shè)置閥門(mén)，用以控制過(guò)濾和反沖過(guò)程。為減和排水管上均設(shè)置閥門(mén)，用以控制過(guò)濾和反沖過(guò)程。為減 少閥門(mén)，可以用虹吸管取代進(jìn)水和排水閥，習(xí)慣上稱(chēng)為少閥門(mén)，可以用虹吸管取代進(jìn)水和排水閥，習(xí)慣上稱(chēng)為 “雙閥濾池雙閥濾池”。實(shí)際上它與四閥濾池的構(gòu)造和工藝過(guò)程完。實(shí)際上它與四閥濾池的構(gòu)造和工藝過(guò)程完 全相同，只是以?xún)?/p>

16、個(gè)虹吸管代替兩個(gè)閥門(mén)而已，故仍稱(chēng)之全相同，只是以?xún)蓚€(gè)虹吸管代替兩個(gè)閥門(mén)而已，故仍稱(chēng)之 為普通快濾池。為普通快濾池。 2021-8-311 p因?yàn)檫^(guò)濾過(guò)程是間斷進(jìn)行的，為保證整個(gè)處理過(guò)程的連續(xù)因?yàn)檫^(guò)濾過(guò)程是間斷進(jìn)行的，為保證整個(gè)處理過(guò)程的連續(xù) 性，實(shí)際使用時(shí)都是多個(gè)濾池并聯(lián)運(yùn)行，少數(shù)濾池在反沖性，實(shí)際使用時(shí)都是多個(gè)濾池并聯(lián)運(yùn)行，少數(shù)濾池在反沖 洗，多數(shù)濾池在過(guò)濾，所以就涉及到多個(gè)濾池如何布置的洗，多數(shù)濾池在過(guò)濾，所以就涉及到多個(gè)濾池如何布置的 問(wèn)題。普通快濾池的布置，根據(jù)其規(guī)模大小，可采用單排問(wèn)題。普通快濾池的布置，根據(jù)其規(guī)模大小，可采用單排 或雙排布置?；螂p排布置。 p濾池的布置應(yīng)使閥門(mén)相對(duì)集

17、中、管理簡(jiǎn)單，便于操作管理濾池的布置應(yīng)使閥門(mén)相對(duì)集中、管理簡(jiǎn)單，便于操作管理 和安裝維修。對(duì)于小型單排濾池，一般閥門(mén)集中布置在一和安裝維修。對(duì)于小型單排濾池，一般閥門(mén)集中布置在一 側(cè)，如側(cè)，如圖圖7-2所示。所示。 p快濾池的管廊內(nèi)主要是進(jìn)水、清水出水、沖洗來(lái)水、沖洗快濾池的管廊內(nèi)主要是進(jìn)水、清水出水、沖洗來(lái)水、沖洗 排水（或稱(chēng)廢水渠）等管道以及與其相應(yīng)的控制閥門(mén)。排水（或稱(chēng)廢水渠）等管道以及與其相應(yīng)的控制閥門(mén)。 2021-8-312 1. 1. 管廊的布置管廊的布置 集中布置濾池的管渠、配件及閥門(mén)的場(chǎng)所稱(chēng)為管廊。管廊集中布置濾池的管渠、配件及閥門(mén)的場(chǎng)所稱(chēng)為管廊。管廊 的上面為操作室，設(shè)有控制

18、臺(tái)。的上面為操作室，設(shè)有控制臺(tái)。 管廊的布置要滿(mǎn)足下列要求：管廊的布置要滿(mǎn)足下列要求： 保證設(shè)備安裝及維修所必要的空間，但同時(shí)布置要緊保證設(shè)備安裝及維修所必要的空間，但同時(shí)布置要緊 湊；湊； 管廊內(nèi)要有通道，管廊與過(guò)濾室要便于聯(lián)系；管廊內(nèi)要有通道，管廊與過(guò)濾室要便于聯(lián)系； 管廊內(nèi)要求適當(dāng)?shù)牟晒饧巴L(fēng)。管廊內(nèi)要求適當(dāng)?shù)牟晒饧巴L(fēng)。 管廊的布置與濾池的數(shù)目和排列有關(guān)，一般濾池的個(gè)數(shù)少管廊的布置與濾池的數(shù)目和排列有關(guān)，一般濾池的個(gè)數(shù)少 于于5個(gè)時(shí)宜用單行排列，管廊位于濾池的一側(cè)。超過(guò)個(gè)時(shí)宜用單行排列，管廊位于濾池的一側(cè)。超過(guò)5個(gè)時(shí)個(gè)時(shí) 宜用雙行排列，管廊在兩排濾池中間。后者布置緊湊，但宜用雙行排列，

19、管廊在兩排濾池中間。后者布置緊湊，但 采光、通風(fēng)不如前者，檢修也不方便。管廊中有管道、閥采光、通風(fēng)不如前者，檢修也不方便。管廊中有管道、閥 門(mén)及測(cè)量?jī)x表等設(shè)備，主要管道有進(jìn)水管、清水管、沖洗門(mén)及測(cè)量?jī)x表等設(shè)備，主要管道有進(jìn)水管、清水管、沖洗 水管及排水管等。管道可采用金屬材料也可用鋼筋混凝土水管及排水管等。管道可采用金屬材料也可用鋼筋混凝土 渠道代替。渠道代替。 2021-8-313 2. 2. 濾池配水系統(tǒng)濾池配水系統(tǒng) 濾池配水系統(tǒng)的作用是均勻收集濾后水和均勻分配反沖洗濾池配水系統(tǒng)的作用是均勻收集濾后水和均勻分配反沖洗 水，后者更為重要。水，后者更為重要。 目前快濾池常用的配水方式為大阻力配

20、水系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)目前快濾池常用的配水方式為大阻力配水系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng) 的水頭損失一般大于的水頭損失一般大于3m，主要形式為帶有配水干管（渠），主要形式為帶有配水干管（渠） 和配水支管（穿孔管）組成的配水系統(tǒng)。大阻力配水系統(tǒng)和配水支管（穿孔管）組成的配水系統(tǒng)。大阻力配水系統(tǒng) 具有布局簡(jiǎn)單、配水均勻性較好和造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。其缺具有布局簡(jiǎn)單、配水均勻性較好和造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。其缺 點(diǎn)是水頭損失大，因而耗能較其他方式高。點(diǎn)是水頭損失大，因而耗能較其他方式高。 圖圖7-3所示為穿孔管式大阻力配水系統(tǒng)布置。所示為穿孔管式大阻力配水系統(tǒng)布置。 2021-8-314 2021-8-315 1 (b) 2 2 1-

21、1 (a) 1 2-2 45 45 圖圖7-3 7-3 穿孔管式大阻力配水系統(tǒng)示意圖穿孔管式大阻力配水系統(tǒng)示意圖 1反沖洗排水槽反沖洗排水槽 2濾料層濾料層 3承托層承托層 4穿孔配水管穿孔配水管 5清水管清水管 6沖洗水總管沖洗水總管 7沖洗水支管沖洗水支管 a) 大阻力配水系統(tǒng)布置大阻力配水系統(tǒng)布置 b) 大阻力配水系統(tǒng)穿孔配水管大阻力配水系統(tǒng)穿孔配水管 3. 3. 濾池排水設(shè)施濾池排水設(shè)施 濾池排水包括反沖洗排水槽和集水渠兩部分。濾池排水包括反沖洗排水槽和集水渠兩部分。 集水渠將排水槽的排水收集排出，排水槽布置在濾層表面集水渠將排水槽的排水收集排出，排水槽布置在濾層表面 上方，主要用于均

22、勻收集濾層反沖洗水，斷面一般有三角上方，主要用于均勻收集濾層反沖洗水，斷面一般有三角 形槽底和半圓形槽底兩種形式。形槽底和半圓形槽底兩種形式。 2021-8-316 4. 4. 承托層承托層 承托層的作用是防止過(guò)濾時(shí)濾料通過(guò)配水系統(tǒng)的孔眼進(jìn)入承托層的作用是防止過(guò)濾時(shí)濾料通過(guò)配水系統(tǒng)的孔眼進(jìn)入 出水中，同時(shí)在反沖洗時(shí)保持穩(wěn)定，并對(duì)均勻配水起協(xié)助出水中，同時(shí)在反沖洗時(shí)保持穩(wěn)定，并對(duì)均勻配水起協(xié)助 的作用。的作用。 承托層由若干層卵石，或者經(jīng)破碎的石塊、重質(zhì)礦石構(gòu)成，承托層由若干層卵石，或者經(jīng)破碎的石塊、重質(zhì)礦石構(gòu)成， 承托層中的顆粒粒度按上小下大的順序排列。承托層常用承托層中的顆粒粒度按上小下大的

23、順序排列。承托層常用 的為卵石，因此也稱(chēng)卵石層。的為卵石，因此也稱(chēng)卵石層。 最上一層承托層與濾料直接接觸，根據(jù)濾料底部的粒度確最上一層承托層與濾料直接接觸，根據(jù)濾料底部的粒度確 定卵石粒度的大小。定卵石粒度的大小。 最下一層承托層與配水系統(tǒng)接觸，須根據(jù)配水孔的大小來(lái)最下一層承托層與配水系統(tǒng)接觸，須根據(jù)配水孔的大小來(lái) 定粒度的大小，大致按孔徑的定粒度的大小，大致按孔徑的4倍考慮。最下一層承托層的倍考慮。最下一層承托層的 頂部至少應(yīng)高于配水孔眼頂部至少應(yīng)高于配水孔眼100mm。常用于管式大阻力配水。常用于管式大阻力配水 系統(tǒng)的承托層規(guī)格見(jiàn)系統(tǒng)的承托層規(guī)格見(jiàn)表表7-1。 2021-8-317 表表7

24、-1 承托層規(guī)格承托層規(guī)格 層次（自上而下）層次（自上而下）粒徑粒徑/mm厚度厚度/mm 124100 248 8100 381616100 4163232100 2021-8-318 p為了保證承托層的穩(wěn)定，并對(duì)配水的均勻性起充分的作用，為了保證承托層的穩(wěn)定，并對(duì)配水的均勻性起充分的作用， 對(duì)于材料的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、形狀和密度都有一定對(duì)于材料的機(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、形狀和密度都有一定 的要求。的要求。 p前三者的要求與對(duì)濾料的要求類(lèi)似，承托層應(yīng)由堅(jiān)硬的、前三者的要求與對(duì)濾料的要求類(lèi)似，承托層應(yīng)由堅(jiān)硬的、 不被水溶解的、形狀接近球形的材料構(gòu)成。不被水溶解的、形狀接近球形的材料構(gòu)成。 p承

25、托層的密度直接與濾層的密度有關(guān)。為了防止在反沖洗承托層的密度直接與濾層的密度有關(guān)。為了防止在反沖洗 時(shí)，承托層中那些與濾料粒度接近的層次可能發(fā)生的浮動(dòng)，時(shí)，承托層中那些與濾料粒度接近的層次可能發(fā)生的浮動(dòng)， 或者處于不穩(wěn)定狀態(tài)，這部分承托層料的密度必須至少與或者處于不穩(wěn)定狀態(tài)，這部分承托層料的密度必須至少與 濾料的密度一樣。濾料的密度一樣。 p例如，當(dāng)用卵石做石英砂濾層或雙層濾料的承托時(shí)，其比例如，當(dāng)用卵石做石英砂濾層或雙層濾料的承托時(shí)，其比 重必須大于重必須大于2.25。當(dāng)采用三層濾料或單層重質(zhì)濾料（如錳。當(dāng)采用三層濾料或單層重質(zhì)濾料（如錳 砂）時(shí)，至少承托層中粒度小于砂）時(shí)，至少承托層中粒度

26、小于8mm的部分要由同樣的重的部分要由同樣的重 質(zhì)材料構(gòu)成。質(zhì)材料構(gòu)成。 p同樣的道理，當(dāng)采用無(wú)煙煤一類(lèi)比重較小的材料為單層濾同樣的道理，當(dāng)采用無(wú)煙煤一類(lèi)比重較小的材料為單層濾 料或多層材料的底層時(shí)，承托層就不一定要采用卵石那樣料或多層材料的底層時(shí)，承托層就不一定要采用卵石那樣 比重大的材料了。比重大的材料了。 2021-8-319 5. 5. 單池面積和濾池深度單池面積和濾池深度 濾池個(gè)數(shù)直接涉及濾池造價(jià)、沖洗效果和運(yùn)行管理等方面。濾池個(gè)數(shù)直接涉及濾池造價(jià)、沖洗效果和運(yùn)行管理等方面。 池子多則沖洗效果好，不會(huì)超過(guò)允許的強(qiáng)制濾速，保證總池子多則沖洗效果好，不會(huì)超過(guò)允許的強(qiáng)制濾速，保證總 出水量

27、。出水量。 而且，因?yàn)V速增加對(duì)水質(zhì)的影響也會(huì)小一些，運(yùn)轉(zhuǎn)上的靈而且，因?yàn)V速增加對(duì)水質(zhì)的影響也會(huì)小一些，運(yùn)轉(zhuǎn)上的靈 活性也比較大。但如池子太多，也會(huì)引起沖洗工作過(guò)于頻活性也比較大。但如池子太多，也會(huì)引起沖洗工作過(guò)于頻 繁，運(yùn)轉(zhuǎn)管理也不方便；反之，若濾池個(gè)數(shù)過(guò)少，單池面繁，運(yùn)轉(zhuǎn)管理也不方便；反之，若濾池個(gè)數(shù)過(guò)少，單池面 積較大，則在個(gè)別濾池檢修期間對(duì)出水量影響較大，沖洗積較大，則在個(gè)別濾池檢修期間對(duì)出水量影響較大，沖洗 水分布不均勻，沖洗效果欠佳。目前，我國(guó)建造的比較大水分布不均勻，沖洗效果欠佳。目前，我國(guó)建造的比較大 的濾池面積為的濾池面積為130m2左右。左右。 設(shè)計(jì)中，濾池的個(gè)數(shù)一般經(jīng)過(guò)技術(shù)

28、經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定，并考設(shè)計(jì)中，濾池的個(gè)數(shù)一般經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定，并考 慮其他處理構(gòu)筑物和總體布局等因素，但不得少于慮其他處理構(gòu)筑物和總體布局等因素，但不得少于2個(gè)。個(gè)。 濾池深度包括保護(hù)高濾池深度包括保護(hù)高0.250.3m；濾層表面以上水深；濾層表面以上水深 1.52.0m；濾層厚度；濾層厚度0.70.8m；承托層厚度；承托層厚度0.4m。 據(jù)此，濾池總深度一般為據(jù)此，濾池總深度一般為3.03.5m左右。單層砂濾池深度左右。單層砂濾池深度 一般稍小，雙層和三層濾料的濾池的池深稍大。一般稍小，雙層和三層濾料的濾池的池深稍大。 2021-8-320 第第7 7章章 過(guò)過(guò) 濾濾 7.1深層過(guò)濾的工

29、藝過(guò)程深層過(guò)濾的工藝過(guò)程 7.2普通快濾池的結(jié)構(gòu)普通快濾池的結(jié)構(gòu) 7.3過(guò)濾機(jī)理過(guò)濾機(jī)理 7.4深層過(guò)濾水力學(xué)特性深層過(guò)濾水力學(xué)特性 7.5影響過(guò)濾效果的主要因影響過(guò)濾效果的主要因 素素 7.5.1懸浮物的影響懸浮物的影響 7.5.2濾料的性質(zhì)和濾料層濾料的性質(zhì)和濾料層 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 7.6濾池反沖洗濾池反沖洗 7.7 其它形式的濾池其它形式的濾池 7.7.1虹吸濾池虹吸濾池 7.7.2無(wú)閥濾池?zé)o閥濾池 7.7.3均質(zhì)濾料氣、水反沖濾均質(zhì)濾料氣、水反沖濾 池池 7.7.4壓力濾池壓力濾池 7.8濾池主要設(shè)計(jì)指標(biāo)濾池主要設(shè)計(jì)指標(biāo) 7.8.1濾池設(shè)計(jì)一般要求濾池設(shè)計(jì)一般要求 7.8.2濾速濾速 7

30、.8.3濾池格數(shù)和單格面積濾池格數(shù)和單格面積 7.8.4沖洗方式和沖洗強(qiáng)度沖洗方式和沖洗強(qiáng)度 2021-8-321 7.3過(guò)濾機(jī)理過(guò)濾機(jī)理 p為說(shuō)明問(wèn)題，首先以簡(jiǎn)化的球形濾料的單層砂濾池為例，為說(shuō)明問(wèn)題，首先以簡(jiǎn)化的球形濾料的單層砂濾池為例， 其濾料粒徑通常為其濾料粒徑通常為0.5mm至至1.2mm，經(jīng)反沖洗水力分選后，經(jīng)反沖洗水力分選后， 濾料粒徑自上而下大致按由細(xì)到粗依次排列，稱(chēng)濾料的水濾料粒徑自上而下大致按由細(xì)到粗依次排列，稱(chēng)濾料的水 力分級(jí)，濾層中孔隙尺寸也因此由上而下逐漸增大。力分級(jí)，濾層中孔隙尺寸也因此由上而下逐漸增大。 p假設(shè)砂濾料的直徑為假設(shè)砂濾料的直徑為0.5mm（以球體計(jì)）

31、，以最緊密的方（以球體計(jì)），以最緊密的方 式規(guī)則排列，濾料間孔隙直徑約為式規(guī)則排列，濾料間孔隙直徑約為80 m。而進(jìn)入濾池的。而進(jìn)入濾池的 懸浮物顆粒尺寸大部分小于懸浮物顆粒尺寸大部分小于30 m，仍然能被濾層截留下，仍然能被濾層截留下 來(lái)，而且在濾層深處（孔隙大于來(lái)，而且在濾層深處（孔隙大于80 m）也會(huì)被截留，說(shuō)）也會(huì)被截留，說(shuō) 明過(guò)濾顯然不是簡(jiǎn)單的機(jī)械篩濾作用的結(jié)果。經(jīng)過(guò)眾多研明過(guò)濾顯然不是簡(jiǎn)單的機(jī)械篩濾作用的結(jié)果。經(jīng)過(guò)眾多研 究者的研究，認(rèn)為過(guò)濾主要是懸浮顆粒與濾料顆粒之間粘究者的研究，認(rèn)為過(guò)濾主要是懸浮顆粒與濾料顆粒之間粘 附作用的結(jié)果。附作用的結(jié)果。 2021-8-322 p水流中

32、的懸浮顆粒能夠粘附于濾料顆粒表面上，涉及兩個(gè)水流中的懸浮顆粒能夠粘附于濾料顆粒表面上，涉及兩個(gè) 問(wèn)題：?jiǎn)栴}： 首先，被水流挾帶的顆粒如何與濾料顆粒表面接近或接觸，首先，被水流挾帶的顆粒如何與濾料顆粒表面接近或接觸， 這就涉及顆粒脫離水流流線而向?yàn)V料顆粒表面靠近的遷移這就涉及顆粒脫離水流流線而向?yàn)V料顆粒表面靠近的遷移 機(jī)理；機(jī)理； 第二，當(dāng)顆粒與濾粒表面接觸或接近時(shí)，依靠哪些力的作第二，當(dāng)顆粒與濾粒表面接觸或接近時(shí)，依靠哪些力的作 用使得他們粘附于濾粒表面上，這就涉及粘附機(jī)理。用使得他們粘附于濾粒表面上，這就涉及粘附機(jī)理。 p應(yīng)說(shuō)明的是，過(guò)濾過(guò)程非常復(fù)雜，目前還沒(méi)有完全清楚，應(yīng)說(shuō)明的是，過(guò)濾過(guò)程

33、非常復(fù)雜，目前還沒(méi)有完全清楚， 以下只是一些假說(shuō)。以下只是一些假說(shuō)。 2021-8-323 1. 1. 遷移機(jī)理遷移機(jī)理 懸浮顆粒脫離流線與濾料接觸的過(guò)程就是遷移機(jī)理。在過(guò)懸浮顆粒脫離流線與濾料接觸的過(guò)程就是遷移機(jī)理。在過(guò) 濾過(guò)程中，濾層孔隙中的水流速度較慢，被水流挾帶的顆濾過(guò)程中，濾層孔隙中的水流速度較慢，被水流挾帶的顆 粒由于受到某種或幾種物理力學(xué)作用就會(huì)脫離流線而與粒由于受到某種或幾種物理力學(xué)作用就會(huì)脫離流線而與 濾料顆粒表面接近，懸浮顆粒脫離流線而與濾料接觸的過(guò)濾料顆粒表面接近，懸浮顆粒脫離流線而與濾料接觸的過(guò) 程，就是遷移過(guò)程。程，就是遷移過(guò)程。 一般認(rèn)為，遷移過(guò)程由一般認(rèn)為，遷移過(guò)

34、程由篩濾、攔截、沉淀、慣性、擴(kuò)散篩濾、攔截、沉淀、慣性、擴(kuò)散和和 水動(dòng)力作用水動(dòng)力作用等產(chǎn)生。等產(chǎn)生。 1）篩濾）篩濾 n 比孔隙大的顆粒被機(jī)械篩分，截留于濾料層的表面上，然比孔隙大的顆粒被機(jī)械篩分，截留于濾料層的表面上，然 后這些被截留的顆粒形成孔隙更小的濾餅層，使過(guò)濾水頭后這些被截留的顆粒形成孔隙更小的濾餅層，使過(guò)濾水頭 增加，甚至發(fā)生堵塞。顯然，這種表面篩濾沒(méi)能發(fā)揮整個(gè)增加，甚至發(fā)生堵塞。顯然，這種表面篩濾沒(méi)能發(fā)揮整個(gè) 濾層的作用。濾層的作用。 2021-8-324 2）攔截）攔截 u 沿流線流動(dòng)的顆粒，在流線會(huì)聚處與濾料表面接觸產(chǎn)生攔沿流線流動(dòng)的顆粒，在流線會(huì)聚處與濾料表面接觸產(chǎn)生攔

35、截作用。其去除率與顆粒直徑的平方成正比，與濾料粒徑截作用。其去除率與顆粒直徑的平方成正比，與濾料粒徑 的立方成反比。的立方成反比。 3）重力沉降）重力沉降 u 如果懸浮物的粒徑和密度較大，將存在一個(gè)沿重力方向的如果懸浮物的粒徑和密度較大，將存在一個(gè)沿重力方向的 相對(duì)沉降速度。在重力作用下，顆粒偏離流線沉淀到濾料相對(duì)沉降速度。在重力作用下，顆粒偏離流線沉淀到濾料 表面上。沉淀效率取決于顆粒沉速和過(guò)濾水流速的相對(duì)大表面上。沉淀效率取決于顆粒沉速和過(guò)濾水流速的相對(duì)大 小和方向。此時(shí)，濾層中的每個(gè)小孔隙起著一個(gè)淺層沉淀小和方向。此時(shí)，濾層中的每個(gè)小孔隙起著一個(gè)淺層沉淀 池的作用。池的作用。 4）慣性）

36、慣性 u 當(dāng)流線繞過(guò)濾料表面時(shí)，具有較大動(dòng)量和密度的顆粒因慣當(dāng)流線繞過(guò)濾料表面時(shí)，具有較大動(dòng)量和密度的顆粒因慣 性沖擊而脫離流線與濾料表面接觸。性沖擊而脫離流線與濾料表面接觸。 5）擴(kuò)散作用）擴(kuò)散作用 u 對(duì)于微小懸浮顆粒，布朗運(yùn)動(dòng)較劇烈時(shí)會(huì)擴(kuò)散至濾料表對(duì)于微小懸浮顆粒，布朗運(yùn)動(dòng)較劇烈時(shí)會(huì)擴(kuò)散至濾料表 面。面。 2021-8-325 6）水力作用）水力作用 也稱(chēng)為水動(dòng)力作用，是因?yàn)樵跒V粒表面附近存在速度也稱(chēng)為水動(dòng)力作用，是因?yàn)樵跒V粒表面附近存在速度 梯度，非球體顆粒在速度梯度作用下，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)而脫離梯度，非球體顆粒在速度梯度作用下，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)而脫離 流線與濾料顆粒表面接觸。流線與濾料顆粒表面接

37、觸。 n對(duì)于上述遷移機(jī)理，目前只能定性描述，其相對(duì)作用大小對(duì)于上述遷移機(jī)理，目前只能定性描述，其相對(duì)作用大小 尚無(wú)法定量估算。尚無(wú)法定量估算。 n雖然也有某些數(shù)學(xué)模式，但還不能解決實(shí)際問(wèn)題。雖然也有某些數(shù)學(xué)模式，但還不能解決實(shí)際問(wèn)題。 n在實(shí)際過(guò)濾中，懸浮顆粒的遷移將受到上述各種機(jī)理的作在實(shí)際過(guò)濾中，懸浮顆粒的遷移將受到上述各種機(jī)理的作 用，可能幾種機(jī)理同時(shí)存在，也可能只有其中某些機(jī)理起用，可能幾種機(jī)理同時(shí)存在，也可能只有其中某些機(jī)理起 作用。作用。 n它們的相對(duì)重要性取決于顆粒本身的性質(zhì)（粒度、形狀、它們的相對(duì)重要性取決于顆粒本身的性質(zhì)（粒度、形狀、 密度等）、水流狀況、濾層孔隙形狀等。密度

38、等）、水流狀況、濾層孔隙形狀等。 2021-8-326 2. 2. 粘附機(jī)理粘附機(jī)理 粘附作用是一種物理化學(xué)作用。上述遷移過(guò)程與濾料接觸粘附作用是一種物理化學(xué)作用。上述遷移過(guò)程與濾料接觸 的懸浮顆粒，被粘附于濾料顆粒表面上，或者粘附在濾粒的懸浮顆粒，被粘附于濾料顆粒表面上，或者粘附在濾粒 表面上原先粘附的顆粒上，就是附著過(guò)程。表面上原先粘附的顆粒上，就是附著過(guò)程。 引起顆粒附著的因素主要有如下幾種：引起顆粒附著的因素主要有如下幾種： 1）范德華引力和靜電力）范德華引力和靜電力 p 由于顆粒表面上所附電荷和由此形成的雙電層產(chǎn)生靜電力，由于顆粒表面上所附電荷和由此形成的雙電層產(chǎn)生靜電力， 同時(shí)顆粒

39、之間還存在范德華引力、某些化學(xué)鍵和某些特殊同時(shí)顆粒之間還存在范德華引力、某些化學(xué)鍵和某些特殊 的化學(xué)吸附力，從而顆粒之間產(chǎn)生粘附。的化學(xué)吸附力，從而顆粒之間產(chǎn)生粘附。 2021-8-327 2）接觸凝聚）接觸凝聚 l 在原水中投加混凝劑，壓縮懸浮顆粒和濾料顆粒表面的雙在原水中投加混凝劑，壓縮懸浮顆粒和濾料顆粒表面的雙 電層，但尚未生成微絮凝體時(shí)，立即進(jìn)行過(guò)濾。此時(shí)水中電層，但尚未生成微絮凝體時(shí)，立即進(jìn)行過(guò)濾。此時(shí)水中 脫穩(wěn)的膠體很容易與濾料表面凝聚，即發(fā)生接觸凝聚作用。脫穩(wěn)的膠體很容易與濾料表面凝聚，即發(fā)生接觸凝聚作用。 原水經(jīng)加藥后直接進(jìn)入濾池過(guò)濾，即采用直接過(guò)濾的方式原水經(jīng)加藥后直接進(jìn)入濾

40、池過(guò)濾，即采用直接過(guò)濾的方式 時(shí)，接觸凝聚是主要附著機(jī)理。時(shí)，接觸凝聚是主要附著機(jī)理。 3）吸附）吸附 懸浮顆粒細(xì)小，具有很強(qiáng)的吸附趨勢(shì)，吸附作用也可能通懸浮顆粒細(xì)小，具有很強(qiáng)的吸附趨勢(shì)，吸附作用也可能通 過(guò)絮凝劑的架橋作用實(shí)現(xiàn)。絮凝物的一端附著在濾料表面，過(guò)絮凝劑的架橋作用實(shí)現(xiàn)。絮凝物的一端附著在濾料表面， 而另一端附著在懸浮顆粒上。某些聚合電解質(zhì)能降低雙電而另一端附著在懸浮顆粒上。某些聚合電解質(zhì)能降低雙電 層的排斥力或者在兩表面活性點(diǎn)間起鍵的作用而改善附著層的排斥力或者在兩表面活性點(diǎn)間起鍵的作用而改善附著 性能。性能。 當(dāng)然，在顆粒粘附的同時(shí)，還存在由于孔隙中水流的剪切當(dāng)然，在顆粒粘附的同

41、時(shí)，還存在由于孔隙中水流的剪切 力作用導(dǎo)致從濾料表面脫落的趨勢(shì)，粘附與脫落的程度往力作用導(dǎo)致從濾料表面脫落的趨勢(shì)，粘附與脫落的程度往 往決定于粘附力和水流剪應(yīng)力的相對(duì)大小。隨著過(guò)濾進(jìn)行，往決定于粘附力和水流剪應(yīng)力的相對(duì)大小。隨著過(guò)濾進(jìn)行， 懸浮顆粒的粘附，濾料間的孔隙逐漸減小，水流速度加快，懸浮顆粒的粘附，濾料間的孔隙逐漸減小，水流速度加快， 水流剪力增大，最后粘附的顆粒由于粘附力較弱就可能優(yōu)水流剪力增大，最后粘附的顆粒由于粘附力較弱就可能優(yōu) 先脫落。脫落的顆粒以及沒(méi)有粘附的顆粒會(huì)被水流挾帶向先脫落。脫落的顆粒以及沒(méi)有粘附的顆粒會(huì)被水流挾帶向 下層推移，下層濾料的截留作用得到發(fā)揮。下層推移，下

42、層濾料的截留作用得到發(fā)揮。 2021-8-328 3. 3. 脫落機(jī)理脫落機(jī)理 過(guò)濾一定時(shí)間后，由于濾層阻力過(guò)大或出水水質(zhì)惡化，過(guò)過(guò)濾一定時(shí)間后，由于濾層阻力過(guò)大或出水水質(zhì)惡化，過(guò) 濾必須停止進(jìn)行濾層清洗，使濾池恢復(fù)工作能力。濾池通濾必須停止進(jìn)行濾層清洗，使濾池恢復(fù)工作能力。濾池通 常用高速水進(jìn)行反沖洗或氣、水反沖洗或表面助沖加高速常用高速水進(jìn)行反沖洗或氣、水反沖洗或表面助沖加高速 水流沖洗。水流沖洗。 無(wú)論采用何種方式，在反沖洗時(shí)，濾層均膨脹一定高度，無(wú)論采用何種方式，在反沖洗時(shí)，濾層均膨脹一定高度， 濾料處于流化狀態(tài)，截留和附著于濾料上的懸浮物受到高濾料處于流化狀態(tài)，截留和附著于濾料上的懸

43、浮物受到高 速反洗水或氣的沖刷而脫落。濾料顆粒在水流中旋轉(zhuǎn)，碰速反洗水或氣的沖刷而脫落。濾料顆粒在水流中旋轉(zhuǎn)，碰 撞和摩擦，也是懸浮物脫落的主要原因之一。撞和摩擦，也是懸浮物脫落的主要原因之一。 反沖洗效果主要取決于沖洗強(qiáng)度、時(shí)間及濾層膨脹度。反沖洗效果主要取決于沖洗強(qiáng)度、時(shí)間及濾層膨脹度。 2021-8-329 7.4深層過(guò)濾水力學(xué)特性深層過(guò)濾水力學(xué)特性 p濾層是由大量濾料顆粒組成，在過(guò)濾過(guò)程中，濾料顆粒對(duì)濾層是由大量濾料顆粒組成，在過(guò)濾過(guò)程中，濾料顆粒對(duì) 水流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻力，同時(shí)濾層中所截留的懸浮顆粒量不斷水流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生阻力，同時(shí)濾層中所截留的懸浮顆粒量不斷 增加，導(dǎo)致過(guò)濾過(guò)程中水力條件改變。

44、增加，導(dǎo)致過(guò)濾過(guò)程中水力條件改變。 p水頭損失及濾速是設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作中的重要參數(shù)。水頭損失及濾速是設(shè)計(jì)和運(yùn)行操作中的重要參數(shù)。 p過(guò)濾水力學(xué)所闡述的即是過(guò)濾時(shí)水流通過(guò)濾層的水頭損失過(guò)濾水力學(xué)所闡述的即是過(guò)濾時(shí)水流通過(guò)濾層的水頭損失 變化及濾速的變化。變化及濾速的變化。 1.1.清潔濾層水頭損失清潔濾層水頭損失 過(guò)濾開(kāi)始時(shí)，濾層是干凈的，水流通過(guò)干凈濾層的水頭損過(guò)濾開(kāi)始時(shí)，濾層是干凈的，水流通過(guò)干凈濾層的水頭損 失稱(chēng)失稱(chēng)“清潔濾層水頭損失清潔濾層水頭損失”或稱(chēng)或稱(chēng)“起始水頭損失起始水頭損失”。 就砂濾池而言，濾速為就砂濾池而言，濾速為810m/h810m/h時(shí)，該水頭損失僅約為時(shí)，該水頭損失僅約

45、為 3040cm3040cm。 2021-8-330 2.2.等速過(guò)濾中的水頭損失變化等速過(guò)濾中的水頭損失變化 當(dāng)濾池過(guò)濾速度保持不變，即濾池流量保持不變時(shí)，稱(chēng)當(dāng)濾池過(guò)濾速度保持不變，即濾池流量保持不變時(shí)，稱(chēng) “等速過(guò)濾等速過(guò)濾”。等速過(guò)濾一般采用下述。等速過(guò)濾一般采用下述3種方式：種方式： 1）變水位控制）變水位控制 在濾池進(jìn)水端設(shè)置進(jìn)水流量控制裝置，如流量分配堰等，在濾池進(jìn)水端設(shè)置進(jìn)水流量控制裝置，如流量分配堰等， 使每個(gè)濾池的進(jìn)水流量基本一致，在過(guò)濾周期的初期，因使每個(gè)濾池的進(jìn)水流量基本一致，在過(guò)濾周期的初期，因 濾層的水頭損失小，濾層上水深淺，隨著過(guò)濾的進(jìn)行，濾濾層的水頭損失小，濾層上

46、水深淺，隨著過(guò)濾的進(jìn)行，濾 層的水頭損失逐漸增加，濾層上水位也逐漸上升，見(jiàn)層的水頭損失逐漸增加，濾層上水位也逐漸上升，見(jiàn)圖圖7-4。 2021-8-331 2021-8-332 進(jìn)水最高水位 最低水位 h 出水 H0 maxH 圖圖7-4 7-4 等速過(guò)濾濾池結(jié)構(gòu)示意圖等速過(guò)濾濾池結(jié)構(gòu)示意圖 2 2）常水位控制）常水位控制 通過(guò)對(duì)過(guò)濾水位的測(cè)定（水位計(jì)或浮球）控制濾池出水通過(guò)對(duì)過(guò)濾水位的測(cè)定（水位計(jì)或浮球）控制濾池出水 閥門(mén)的開(kāi)啟度，減小出水閥門(mén)的阻力，使濾池的總水頭損閥門(mén)的開(kāi)啟度，減小出水閥門(mén)的阻力，使濾池的總水頭損 失不隨時(shí)間的延長(zhǎng)而下降。失不隨時(shí)間的延長(zhǎng)而下降。 3 3）進(jìn)水控制的等水位

47、控制）進(jìn)水控制的等水位控制 結(jié)合上述兩種控制方式，既對(duì)進(jìn)水流量分配進(jìn)行控制，結(jié)合上述兩種控制方式，既對(duì)進(jìn)水流量分配進(jìn)行控制， 同時(shí)控制出水，使過(guò)濾水位恒定。同時(shí)控制出水，使過(guò)濾水位恒定。 2021-8-333 濾池中水位的高低反映了濾層水頭損失的大小，在等速過(guò)濾池中水位的高低反映了濾層水頭損失的大小，在等速過(guò) 濾狀態(tài)下，水頭損失隨時(shí)間而逐漸增加，濾池中水位逐漸濾狀態(tài)下，水頭損失隨時(shí)間而逐漸增加，濾池中水位逐漸 上升，見(jiàn)圖上升，見(jiàn)圖7-4。當(dāng)水位上升至最高允許水位時(shí)，進(jìn)水堰室。當(dāng)水位上升至最高允許水位時(shí)，進(jìn)水堰室 不再進(jìn)水，過(guò)濾停止需進(jìn)行反沖洗。沖洗后剛開(kāi)始過(guò)濾時(shí)，不再進(jìn)水，過(guò)濾停止需進(jìn)行反沖洗

48、。沖洗后剛開(kāi)始過(guò)濾時(shí)， 濾層水頭損失為濾層水頭損失為H0。當(dāng)過(guò)濾時(shí)間為。當(dāng)過(guò)濾時(shí)間為t時(shí)，濾層中水頭損失增時(shí)，濾層中水頭損失增 加加Ht，于是過(guò)濾時(shí)濾池的總水頭損失為：，于是過(guò)濾時(shí)濾池的總水頭損失為： 2021-8-334 tt HhHH 0 （7-1） 式中，式中，H0 是清潔濾層水頭損失，是清潔濾層水頭損失，cm； h 是配水系統(tǒng)、承托層及管是配水系統(tǒng)、承托層及管(渠渠)水頭損失之和，水頭損失之和，cm； Ht 是在時(shí)間為是在時(shí)間為t時(shí)的水頭損失增加值，時(shí)的水頭損失增加值，cm。 式中式中H0和和h在整個(gè)過(guò)濾過(guò)程中保持不變，在整個(gè)過(guò)濾過(guò)程中保持不變，Ht則隨則隨t增加增加 而增大。而增大。

49、Ht與與t的關(guān)系，反映了濾層截留雜質(zhì)量與過(guò)濾時(shí)的關(guān)系，反映了濾層截留雜質(zhì)量與過(guò)濾時(shí) 間的關(guān)系，即濾層孔隙率的變化與時(shí)間的關(guān)系。間的關(guān)系，即濾層孔隙率的變化與時(shí)間的關(guān)系。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，Ht與與t一般呈直線關(guān)系，見(jiàn)圖一般呈直線關(guān)系，見(jiàn)圖7-5。 v v 水頭損失（m） 過(guò) 濾 時(shí) 間 （ h ） h 0 H H0 tH Hmax T T 2021-8-335 圖中圖中Hmax為水頭損失增值為水頭損失增值 為最大時(shí)的過(guò)濾水頭損失。為最大時(shí)的過(guò)濾水頭損失。 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件 決定，一般為決定，一般為l.52.0m。 圖中圖中T為過(guò)濾周期，隨濾為過(guò)濾周期，隨濾 料

50、組成、原水濃度、濾速而料組成、原水濃度、濾速而 異，一般控制在異，一般控制在1224h。 設(shè)過(guò)濾速度設(shè)過(guò)濾速度vv，一方面，一方面 H0H0，同時(shí)單位時(shí)間內(nèi)被，同時(shí)單位時(shí)間內(nèi)被 濾層截留的雜質(zhì)較多，水頭濾層截留的雜質(zhì)較多，水頭 損失增加也較快，因而過(guò)濾損失增加也較快，因而過(guò)濾 周期周期T t1）時(shí)的）時(shí)的 水壓線水壓線 直線直線1表示水流靜止時(shí)濾層內(nèi)壓力的分布。表示水流靜止時(shí)濾層內(nèi)壓力的分布。 按照流體力學(xué)靜力學(xué)原理，位能轉(zhuǎn)化為壓能，濾層內(nèi)壓力按照流體力學(xué)靜力學(xué)原理，位能轉(zhuǎn)化為壓能，濾層內(nèi)壓力 沿濾層深度線性增加，且為一條沿濾層深度線性增加，且為一條45的直線。的直線。 曲線曲線2為清潔濾料過(guò)

51、濾時(shí)壓力線。為清潔濾料過(guò)濾時(shí)壓力線。 這時(shí)濾層內(nèi)壓力分布沿濾層深度仍為線性關(guān)系，壓力沿濾這時(shí)濾層內(nèi)壓力分布沿濾層深度仍為線性關(guān)系，壓力沿濾 層深度而增加，由于要克服阻力消耗一部分水頭，故增加層深度而增加，由于要克服阻力消耗一部分水頭，故增加 的幅度小于靜止濾層。隨著過(guò)濾的進(jìn)行，由于濾層截污量的幅度小于靜止濾層。隨著過(guò)濾的進(jìn)行，由于濾層截污量 沿濾層深度呈指數(shù)分布，故濾層上部截污量遠(yuǎn)大于濾層下沿濾層深度呈指數(shù)分布，故濾層上部截污量遠(yuǎn)大于濾層下 部，而上部截污后孔隙變小，在流量不變的情況下濾速加部，而上部截污后孔隙變小，在流量不變的情況下濾速加 快，導(dǎo)致上層的水流阻力快速增加?？?，導(dǎo)致上層的水流阻

52、力快速增加。 從曲線從曲線3、曲線、曲線4可以看到，壓力的變化沿濾層深度增加開(kāi)可以看到，壓力的變化沿濾層深度增加開(kāi) 始是減小的，然后又逐漸增大，說(shuō)明下層的損失小于上層。始是減小的，然后又逐漸增大，說(shuō)明下層的損失小于上層。 2021-8-343 由曲線由曲線4可知，在砂面以下可知，在砂面以下c處處 (a處與之相同處與之相同)，水流通過(guò)，水流通過(guò)c 處以上砂面的水頭損失恰好等于處以上砂面的水頭損失恰好等于c處以上的水深處以上的水深 (a處亦相處亦相 同同)，而在，而在a處和處和c處之間，水頭損失則大于各相應(yīng)位置的水處之間，水頭損失則大于各相應(yīng)位置的水 深，于是在深，于是在ac范圍內(nèi)出現(xiàn)負(fù)水頭現(xiàn)象，

53、在砂面以下的范圍內(nèi)出現(xiàn)負(fù)水頭現(xiàn)象，在砂面以下的b 處，出現(xiàn)最大負(fù)水頭。處，出現(xiàn)最大負(fù)水頭。 負(fù)水頭會(huì)導(dǎo)致溶解于水中的氣體釋放出來(lái)而形成氣囊。氣負(fù)水頭會(huì)導(dǎo)致溶解于水中的氣體釋放出來(lái)而形成氣囊。氣 囊對(duì)過(guò)濾有破壞作用，囊對(duì)過(guò)濾有破壞作用， p一是減少有效過(guò)濾面積，使過(guò)濾時(shí)的水頭損失及濾速增一是減少有效過(guò)濾面積，使過(guò)濾時(shí)的水頭損失及濾速增 加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞濾后水質(zhì)；加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)破壞濾后水質(zhì)； p二是氣囊會(huì)穿過(guò)濾層上升，有可能把部分細(xì)濾料或輕質(zhì)二是氣囊會(huì)穿過(guò)濾層上升，有可能把部分細(xì)濾料或輕質(zhì) 濾料帶出，破壞濾層結(jié)構(gòu)。反沖洗時(shí)，氣囊更易將濾料濾料帶出，破壞濾層結(jié)構(gòu)。反沖洗時(shí)，氣囊更易將濾料 帶出濾池。帶

54、出濾池。 避免出現(xiàn)負(fù)水頭的方法是增加砂面上水深，或令濾池出口避免出現(xiàn)負(fù)水頭的方法是增加砂面上水深，或令濾池出口 位置等于或高于濾層表面。位置等于或高于濾層表面。 2021-8-344 第第7 7章章 過(guò)過(guò) 濾濾 7.1深層過(guò)濾的工藝過(guò)程深層過(guò)濾的工藝過(guò)程 7.2普通快濾池的結(jié)構(gòu)普通快濾池的結(jié)構(gòu) 7.3過(guò)濾機(jī)理過(guò)濾機(jī)理 7.4深層過(guò)濾水力學(xué)特性深層過(guò)濾水力學(xué)特性 7.5影響過(guò)濾效果的主要因影響過(guò)濾效果的主要因 素素 7.5.1懸浮物的影響懸浮物的影響 7.5.2濾料的性質(zhì)和濾料層濾料的性質(zhì)和濾料層 的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu) 7.6濾池反沖洗濾池反沖洗 7.7 其它形式的濾池其它形式的濾池 7.7.1虹吸濾池

55、虹吸濾池 7.7.2無(wú)閥濾池?zé)o閥濾池 7.7.3均質(zhì)濾料氣、水反沖濾均質(zhì)濾料氣、水反沖濾 池池 7.7.4壓力濾池壓力濾池 7.8濾池主要設(shè)計(jì)指標(biāo)濾池主要設(shè)計(jì)指標(biāo) 7.8.1濾池設(shè)計(jì)一般要求濾池設(shè)計(jì)一般要求 7.8.2濾速濾速 7.8.3濾池格數(shù)和單格面積濾池格數(shù)和單格面積 7.8.4沖洗方式和沖洗強(qiáng)度沖洗方式和沖洗強(qiáng)度 2021-8-345 7.5影響過(guò)濾效果的主要因素影響過(guò)濾效果的主要因素 p影響過(guò)濾效果的因素可以分成物理的和化學(xué)的兩大類(lèi)，影響過(guò)濾效果的因素可以分成物理的和化學(xué)的兩大類(lèi)， 這說(shuō)明過(guò)濾行為是全部影響因素的綜合表現(xiàn)，但在具這說(shuō)明過(guò)濾行為是全部影響因素的綜合表現(xiàn)，但在具 體情況下

56、，某幾個(gè)因素的影響會(huì)顯得更突出，其中包體情況下，某幾個(gè)因素的影響會(huì)顯得更突出，其中包 括懸浮物、濾料、濾速、反沖洗方式、水力波動(dòng)等。括懸浮物、濾料、濾速、反沖洗方式、水力波動(dòng)等。 2021-8-346 7.5.1懸浮物的影響懸浮物的影響 n懸浮物對(duì)過(guò)濾效果的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：懸浮物對(duì)過(guò)濾效果的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1 1）粒度）粒度 幾乎所有過(guò)濾機(jī)理都受懸浮物粒度的影響。粒度越幾乎所有過(guò)濾機(jī)理都受懸浮物粒度的影響。粒度越 大，通過(guò)篩濾的去除作用就越容易。通過(guò)向原水投加大，通過(guò)篩濾的去除作用就越容易。通過(guò)向原水投加 混凝劑，待其生成適當(dāng)粒度的絮體或微絮體后進(jìn)行過(guò)混凝劑，待其生成

57、適當(dāng)粒度的絮體或微絮體后進(jìn)行過(guò) 濾，可以提高過(guò)濾效果。因此，混凝效果的好壞也影濾，可以提高過(guò)濾效果。因此，混凝效果的好壞也影 響過(guò)濾效果；響過(guò)濾效果； 2 2）形狀）形狀 顆粒比表面積越大，其去除效率越高，因?yàn)榻切晤w顆粒比表面積越大，其去除效率越高，因?yàn)榻切晤w 粒比表面積大，其去除效率比球形顆粒高；粒比表面積大，其去除效率比球形顆粒高； 2021-8-347 2021-8-348 3）密度）密度 顆粒密度主要通過(guò)沉降、慣性及布朗運(yùn)動(dòng)機(jī)理影響過(guò)顆粒密度主要通過(guò)沉降、慣性及布朗運(yùn)動(dòng)機(jī)理影響過(guò) 濾效率，因這些機(jī)理對(duì)過(guò)濾貢獻(xiàn)不大，故影響程度較小；濾效率，因這些機(jī)理對(duì)過(guò)濾貢獻(xiàn)不大，故影響程度較??； 4）

58、濃度）濃度 過(guò)濾效率隨原水濃度升高而降低，濃度越高，越易穿透，過(guò)濾效率隨原水濃度升高而降低，濃度越高，越易穿透， 水頭損失增加越快；水頭損失增加越快； 5）表面性質(zhì)）表面性質(zhì) 懸浮物的絮凝特性、電動(dòng)電位等主要取決于表面性質(zhì)，懸浮物的絮凝特性、電動(dòng)電位等主要取決于表面性質(zhì)， 因此，顆粒表面性質(zhì)是影響過(guò)濾效率的重要因素。常通因此，顆粒表面性質(zhì)是影響過(guò)濾效率的重要因素。常通 過(guò)添加適當(dāng)?shù)哪蹌﹣?lái)改善表面性質(zhì)。凝聚過(guò)濾法就是過(guò)添加適當(dāng)?shù)哪蹌﹣?lái)改善表面性質(zhì)。凝聚過(guò)濾法就是 在原水加藥脫穩(wěn)后，尚未形成微絮體時(shí)，進(jìn)行過(guò)濾。這在原水加藥脫穩(wěn)后，尚未形成微絮體時(shí)，進(jìn)行過(guò)濾。這 種方法投藥量少，過(guò)濾效果好。種方

59、法投藥量少，過(guò)濾效果好。 7.5.2濾料的性質(zhì)和濾料層的結(jié)構(gòu)濾料的性質(zhì)和濾料層的結(jié)構(gòu) n濾料的選擇是影響濾池過(guò)濾效果的主要因素之一，有濾料的選擇是影響濾池過(guò)濾效果的主要因素之一，有 條件時(shí)應(yīng)通過(guò)對(duì)不同濾料進(jìn)行試驗(yàn)比較確定。條件時(shí)應(yīng)通過(guò)對(duì)不同濾料進(jìn)行試驗(yàn)比較確定。 n濾料選擇主要確定濾床深度、濾料品種、顆粒的大小濾料選擇主要確定濾床深度、濾料品種、顆粒的大小 和組成分布等。和組成分布等。 n常用的濾料有天然石英砂、無(wú)煙煤、顆?；钚蕴恳约俺Ｓ玫臑V料有天然石英砂、無(wú)煙煤、顆?；钚蕴恳约?石榴石、鈦鐵礦石等。選擇時(shí)還應(yīng)注意濾料的供應(yīng)來(lái)石榴石、鈦鐵礦石等。選擇時(shí)還應(yīng)注意濾料的供應(yīng)來(lái) 源和濾料的硬度、顆粒

60、形狀、抗腐性和含雜質(zhì)量等參源和濾料的硬度、顆粒形狀、抗腐性和含雜質(zhì)量等參 數(shù)。數(shù)。 2021-8-349 1. 1. 濾料的粒徑和濾層厚度濾料的粒徑和濾層厚度 采用的濾層厚度與濾料粒徑有關(guān)，濾料顆粒越小，濾層越采用的濾層厚度與濾料粒徑有關(guān)，濾料顆粒越小，濾層越 不易穿透，濾層厚度可較薄，相反采用濾料的粒徑越大，不易穿透，濾層厚度可較薄，相反采用濾料的粒徑越大， 濾層容易泄漏，需要的濾層厚度較深，但過(guò)濾的水頭損失濾層容易泄漏，需要的濾層厚度較深，但過(guò)濾的水頭損失 比較小。比較小。 因此從水質(zhì)保證考慮可采用較小的濾料粒徑和較薄的濾層因此從水質(zhì)保證考慮可采用較小的濾料粒徑和較薄的濾層 厚度或者較粗的