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1、 第一节第一节第一节第一节 过滤概述过滤概述过滤概述过滤概述 一一一一 过滤概念过滤概念过滤概念过滤概念 二二二二 过滤发展过滤发展过滤发展过滤发展 慢滤池慢滤池慢滤池慢滤池是最早出现用于水处理的过滤设备，能有效地去除是最早出现用于水处理的过滤设备，能有效地去除是最早出现用于水处理的过滤设备，能有效地去除是最早出现用于水处理的过滤设备，能有效地去除水的色度、嗅和味。由于慢滤池占地面积大、操作麻烦、寒水的色度、嗅和味。由于慢滤池占地面积大、操作麻烦、寒水的色度、嗅和味。由于慢滤池占地面积大、操作麻烦、寒水的色度、嗅和味。由于慢滤池占地面积大、操作麻烦、寒冷季节时其表层容易冰冻，逐渐被快滤池所代替
2、。冷季节时其表层容易冰冻，逐渐被快滤池所代替。冷季节时其表层容易冰冻，逐渐被快滤池所代替。冷季节时其表层容易冰冻，逐渐被快滤池所代替。第五章第五章 过过 滤滤 三三三三 普通快滤池普通快滤池普通快滤池普通快滤池1.1.构造构造构造构造 2.2.工作过程工作过程工作过程工作过程 由由由由过滤过滤过滤过滤与与与与反冲洗反冲洗反冲洗反冲洗两部分组成。两部分组成。两部分组成。两部分组成。3.3.滤速滤速滤速滤速 指单位时间、单位过滤面积上的过指单位时间、单位过滤面积上的过指单位时间、单位过滤面积上的过指单位时间、单位过滤面积上的过 滤水量。滤水量。滤水量。滤水量。单位为单位为单位为单位为mm3 3/（
3、mm2 2 h h）或）或）或）或m/hm/h。4.4.工作周期工作周期工作周期工作周期 从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为快滤池的从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为快滤池的从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为快滤池的从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为快滤池的工作周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。工作周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。工作周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。工作周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。滤池的工作周期为滤池的工作周期为滤池的工作周期为滤池的工作周期为1224h1224h。第二节 过滤理论一、过滤机理一、过滤机理一、过滤机理一、过滤机理 1.1.1.1
4、.迁移机理迁移机理迁移机理迁移机理（1 1 1 1）筛滤）筛滤）筛滤）筛滤 比滤层孔隙大的颗粒被机械筛分，截留于过滤比滤层孔隙大的颗粒被机械筛分，截留于过滤比滤层孔隙大的颗粒被机械筛分，截留于过滤比滤层孔隙大的颗粒被机械筛分，截留于过滤表面上，然后这些被截留的颗粒形成孔隙更小的滤饼层，表面上，然后这些被截留的颗粒形成孔隙更小的滤饼层，表面上，然后这些被截留的颗粒形成孔隙更小的滤饼层，表面上，然后这些被截留的颗粒形成孔隙更小的滤饼层，使过滤水头增加，甚至发生堵塞。使过滤水头增加，甚至发生堵塞。使过滤水头增加，甚至发生堵塞。使过滤水头增加，甚至发生堵塞。（2 2 2 2）拦截）拦截）拦截）拦截 随
5、流线流动的小颗粒，在流线会聚处与滤料表随流线流动的小颗粒，在流线会聚处与滤料表随流线流动的小颗粒，在流线会聚处与滤料表随流线流动的小颗粒，在流线会聚处与滤料表面接触。面接触。面接触。面接触。（3 3 3 3）惯性）惯性）惯性）惯性 当流线绕过滤料表面时，具有较大动量和密度当流线绕过滤料表面时，具有较大动量和密度当流线绕过滤料表面时，具有较大动量和密度当流线绕过滤料表面时，具有较大动量和密度的颗粒因惯性冲击而脱离流线碰撞到滤料表面上。的颗粒因惯性冲击而脱离流线碰撞到滤料表面上。的颗粒因惯性冲击而脱离流线碰撞到滤料表面上。的颗粒因惯性冲击而脱离流线碰撞到滤料表面上。（4 4 4 4）沉淀）沉淀）沉
6、淀）沉淀 如果悬浮物的粒径和密度较大，将存在一个沿重如果悬浮物的粒径和密度较大，将存在一个沿重如果悬浮物的粒径和密度较大，将存在一个沿重如果悬浮物的粒径和密度较大，将存在一个沿重力方向的相对沉淀速度。在净重力作用下，颗粒偏离流线沉力方向的相对沉淀速度。在净重力作用下，颗粒偏离流线沉力方向的相对沉淀速度。在净重力作用下，颗粒偏离流线沉力方向的相对沉淀速度。在净重力作用下，颗粒偏离流线沉淀到滤料表面上。淀到滤料表面上。淀到滤料表面上。淀到滤料表面上。（5 5 5 5）布朗运动）布朗运动）布朗运动）布朗运动 对于微小悬浮颗粒（如对于微小悬浮颗粒（如对于微小悬浮颗粒（如对于微小悬浮颗粒（如d d d
7、d1m1m1m1m），由于布），由于布），由于布），由于布朗运动而扩散到滤料表面。朗运动而扩散到滤料表面。朗运动而扩散到滤料表面。朗运动而扩散到滤料表面。（6 6 6 6）水力作用）水力作用）水力作用）水力作用 由于滤层中的孔隙和悬浮颗粒的形状是极不由于滤层中的孔隙和悬浮颗粒的形状是极不由于滤层中的孔隙和悬浮颗粒的形状是极不由于滤层中的孔隙和悬浮颗粒的形状是极不规则的，在不均匀的剪切流场中，颗粒受到不平衡力的作用规则的，在不均匀的剪切流场中，颗粒受到不平衡力的作用规则的，在不均匀的剪切流场中，颗粒受到不平衡力的作用规则的，在不均匀的剪切流场中，颗粒受到不平衡力的作用不断地转动而偏离流线。不断地
8、转动而偏离流线。不断地转动而偏离流线。不断地转动而偏离流线。2 2附着机理附着机理 （1 1 1 1）接触凝聚）接触凝聚）接触凝聚）接触凝聚 在原水中投加凝聚剂，压缩悬浮颗粒和滤料在原水中投加凝聚剂，压缩悬浮颗粒和滤料在原水中投加凝聚剂，压缩悬浮颗粒和滤料在原水中投加凝聚剂，压缩悬浮颗粒和滤料颗粒表面的双电层后，但尚未生成微絮凝体时，立即进行过滤。颗粒表面的双电层后，但尚未生成微絮凝体时，立即进行过滤。颗粒表面的双电层后，但尚未生成微絮凝体时，立即进行过滤。颗粒表面的双电层后，但尚未生成微絮凝体时，立即进行过滤。（2 2 2 2）静电引力）静电引力）静电引力）静电引力 由于颗粒表面上的电荷和由
9、此形成的双电层由于颗粒表面上的电荷和由此形成的双电层由于颗粒表面上的电荷和由此形成的双电层由于颗粒表面上的电荷和由此形成的双电层产生静电引力和斥力。当悬浮颗粒和滤料颗粒带异号电荷则相产生静电引力和斥力。当悬浮颗粒和滤料颗粒带异号电荷则相产生静电引力和斥力。当悬浮颗粒和滤料颗粒带异号电荷则相产生静电引力和斥力。当悬浮颗粒和滤料颗粒带异号电荷则相吸，反之，则相斥。吸，反之，则相斥。吸，反之，则相斥。吸，反之，则相斥。（3 3 3 3）吸附）吸附）吸附）吸附 悬浮颗粒细小，具有很强的吸附趋势、吸附作用悬浮颗粒细小，具有很强的吸附趋势、吸附作用悬浮颗粒细小，具有很强的吸附趋势、吸附作用悬浮颗粒细小，具
10、有很强的吸附趋势、吸附作用也可能通过絮凝剂的架桥作用实现。絮凝物的一端附着在滤料也可能通过絮凝剂的架桥作用实现。絮凝物的一端附着在滤料也可能通过絮凝剂的架桥作用实现。絮凝物的一端附着在滤料也可能通过絮凝剂的架桥作用实现。絮凝物的一端附着在滤料表面，而另一端附着在悬浮颗粒上。表面，而另一端附着在悬浮颗粒上。表面，而另一端附着在悬浮颗粒上。表面，而另一端附着在悬浮颗粒上。（4 4 4 4）分子引力）分子引力）分子引力）分子引力 原子、分子间的引力在颗粒附着时起重要作原子、分子间的引力在颗粒附着时起重要作原子、分子间的引力在颗粒附着时起重要作原子、分子间的引力在颗粒附着时起重要作用。用。用。用。3脱
11、落机理 普通快滤池通常用水进行普通快滤池通常用水进行普通快滤池通常用水进行普通快滤池通常用水进行反冲洗反冲洗反冲洗反冲洗，有时先用或同，有时先用或同，有时先用或同，有时先用或同时用压缩空气进行辅助表面冲洗。在反冲洗时，时用压缩空气进行辅助表面冲洗。在反冲洗时，时用压缩空气进行辅助表面冲洗。在反冲洗时，时用压缩空气进行辅助表面冲洗。在反冲洗时，滤滤滤滤层膨胀一定高度层膨胀一定高度层膨胀一定高度层膨胀一定高度，滤料处于，滤料处于，滤料处于，滤料处于流化状态流化状态流化状态流化状态。截留和附着。截留和附着。截留和附着。截留和附着于滤料上的悬浮物受到高速反洗水的冲刷而脱落；于滤料上的悬浮物受到高速反洗
12、水的冲刷而脱落；于滤料上的悬浮物受到高速反洗水的冲刷而脱落；于滤料上的悬浮物受到高速反洗水的冲刷而脱落；滤料颗粒在水流中旋转，碰撞和摩擦，也使悬浮物滤料颗粒在水流中旋转，碰撞和摩擦，也使悬浮物滤料颗粒在水流中旋转，碰撞和摩擦，也使悬浮物滤料颗粒在水流中旋转，碰撞和摩擦，也使悬浮物脱落。反冲洗脱落。反冲洗脱落。反冲洗脱落。反冲洗效果主要取决于冲洗强度和时间效果主要取决于冲洗强度和时间效果主要取决于冲洗强度和时间效果主要取决于冲洗强度和时间。当。当。当。当采用同向流冲洗时，还与冲洗流速的变动有关。采用同向流冲洗时，还与冲洗流速的变动有关。采用同向流冲洗时，还与冲洗流速的变动有关。采用同向流冲洗时，
13、还与冲洗流速的变动有关。二二 滤层内杂质的分布规律滤层内杂质的分布规律1 1 滤层含污量：滤层含污量：滤层含污能力滤层含污能力:对整个滤层对整个滤层,单位体单位体积滤料中的平均含污积滤料中的平均含污量。量。单位单位:g/cm:g/cm3 3 或或 kg/mkg/m3 32 2 过滤终止的信号：过滤终止的信号：过滤终止的信号：过滤终止的信号：n n滤速减小滤速减小滤速减小滤速减小n n出水浊度明显增大出水浊度明显增大出水浊度明显增大出水浊度明显增大3 3 增大截污能力增大截污能力增大截污能力增大截污能力：l l双层滤料双层滤料双层滤料双层滤料l l三层滤料三层滤料三层滤料三层滤料l l均质滤料均
14、质滤料均质滤料均质滤料三三 滤池运行中的几个主要参数滤池运行中的几个主要参数1 滤速：滤速：即时滤速，平均滤速，强制滤速即时滤速，平均滤速，强制滤速.2 过滤水头损失：过滤水头损失：3 滤池工作周期：滤池工作周期：4 反冲洗强度反冲洗强度：单位时间单位滤池面积通过的反单位时间单位滤池面积通过的反冲洗水量称为反冲洗强度冲洗水量称为反冲洗强度q q，通常用，通常用L L/(m/(m2 2s)s)表示。表示。5 滤层膨胀率：滤层膨胀率：滤层膨胀后增加的厚度滤层膨胀后增加的厚度L与膨胀前厚度与膨胀前厚度L之比。之比。6 反冲洗时间：反冲洗时间：一般一般5 510min10min。7 杂质穿透深度：杂质
15、穿透深度：表示滤层利用率的指标。表示滤层利用率的指标。8 滤层截污能力：滤层截污能力：单位体积滤料所截留杂质的量。单位体积滤料所截留杂质的量。越大越好。越大越好。四四 过滤水力学过滤水力学 1 1快滤池滤层的发展与利用快滤池滤层的发展与利用快滤池滤层的发展与利用快滤池滤层的发展与利用 滤层含污能力：单位体积滤层中的平均含污量称滤层含污能力：单位体积滤层中的平均含污量称滤层含污能力：单位体积滤层中的平均含污量称滤层含污能力：单位体积滤层中的平均含污量称为为为为“滤层含污能力滤层含污能力滤层含污能力滤层含污能力”，单位，单位，单位，单位g/cmg/cm3 3或或或或kg/mkg/m3 3。采用单水
16、冲洗的采用单水冲洗的采用单水冲洗的采用单水冲洗的石英砂滤料滤池石英砂滤料滤池石英砂滤料滤池石英砂滤料滤池是典型的是典型的是典型的是典型的水力分水力分水力分水力分级级级级滤料滤池，其含污量随深度变化。滤料滤池，其含污量随深度变化。滤料滤池，其含污量随深度变化。滤料滤池，其含污量随深度变化。多层滤料多层滤料多层滤料多层滤料滤池接近理想滤料滤池，最常见为双层滤池接近理想滤料滤池，最常见为双层滤池接近理想滤料滤池，最常见为双层滤池接近理想滤料滤池，最常见为双层和三层滤料见图和三层滤料见图和三层滤料见图和三层滤料见图5-55-5。均质滤料均质滤料均质滤料均质滤料过滤目前在实际生产中已经实现，如过滤目前在
17、实际生产中已经实现，如过滤目前在实际生产中已经实现，如过滤目前在实际生产中已经实现，如V V型滤池型滤池型滤池型滤池,要实现均质滤料过滤，反冲洗时滤料层不能要实现均质滤料过滤，反冲洗时滤料层不能要实现均质滤料过滤，反冲洗时滤料层不能要实现均质滤料过滤，反冲洗时滤料层不能膨胀。膨胀。膨胀。膨胀。图5-5 2过滤过程中水头损失变化过滤过程中水头损失变化（1）清洁滤料层的水头损失）清洁滤料层的水头损失 均质滤料，卡曼均质滤料，卡曼-康采尼公式（康采尼公式（Carman-Kozony）公式：）公式：（5-1）非均质滤层按下式计算：非均质滤层按下式计算：（5-2）（2）过滤过程中的水头损失变化）过滤过程
18、中的水头损失变化 过滤时滤池的总水头损失为：过滤时滤池的总水头损失为：其中其中:H1-清洁滤料的水头损失清洁滤料的水头损失;H2-承托层和配水系统的水头损失承托层和配水系统的水头损失;H3-杂质的水头损失杂质的水头损失.（3）负水头负水头现象现象 当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一深当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一深当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一深当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一深度处的滤层的水头损失超过该深度处的水深，该深度处的滤层的水头损失超过该深度处的水深，该深度处的滤层的水头损失超过该深度处的水深，该深度处的滤层的水头损失超过该深度处的水深，该深度处就出
19、现负水头，度处就出现负水头，度处就出现负水头，度处就出现负水头，见图见图见图见图5-65-6。图5-6 n n 负水头负水头负水头负水头会导致空气释放出来，会导致空气释放出来，会导致空气释放出来，会导致空气释放出来，危害：危害：危害：危害：增加滤层局部阻力，增加了水头损失；增加滤层局部阻力，增加了水头损失；增加滤层局部阻力，增加了水头损失；增加滤层局部阻力，增加了水头损失；空气泡会穿过滤料层，上升到滤池表面，甚至把空气泡会穿过滤料层，上升到滤池表面，甚至把空气泡会穿过滤料层，上升到滤池表面，甚至把空气泡会穿过滤料层，上升到滤池表面，甚至把 煤粒等轻质滤料带走。煤粒等轻质滤料带走。煤粒等轻质滤料
20、带走。煤粒等轻质滤料带走。避免滤池中出现负水头的两个方法避免滤池中出现负水头的两个方法避免滤池中出现负水头的两个方法避免滤池中出现负水头的两个方法：增加砂面上的水深；增加砂面上的水深；增加砂面上的水深；增加砂面上的水深；滤池出口位置等于或高于滤层表面。滤池出口位置等于或高于滤层表面。滤池出口位置等于或高于滤层表面。滤池出口位置等于或高于滤层表面。3 3 3 3 过滤方式过滤方式过滤方式过滤方式（1 1）等速过滤等速过滤等速过滤等速过滤 在等速过滤中，由于滤层逐渐被堵塞，水头损失随过滤在等速过滤中，由于滤层逐渐被堵塞，水头损失随过滤在等速过滤中，由于滤层逐渐被堵塞，水头损失随过滤在等速过滤中，由
21、于滤层逐渐被堵塞，水头损失随过滤时间逐渐增加，滤池中水位逐渐上升，当水位上升到最高水时间逐渐增加，滤池中水位逐渐上升，当水位上升到最高水时间逐渐增加，滤池中水位逐渐上升，当水位上升到最高水时间逐渐增加，滤池中水位逐渐上升，当水位上升到最高水位时，过滤停止以待冲洗。位时，过滤停止以待冲洗。位时，过滤停止以待冲洗。位时，过滤停止以待冲洗。无阀滤池与虹吸滤池是典型的等速过滤滤池。无阀滤池与虹吸滤池是典型的等速过滤滤池。无阀滤池与虹吸滤池是典型的等速过滤滤池。无阀滤池与虹吸滤池是典型的等速过滤滤池。图5-7 （2 2）减速过滤减速过滤减速过滤减速过滤 滤速随过滤时间逐渐减小滤速随过滤时间逐渐减小滤速随
22、过滤时间逐渐减小滤速随过滤时间逐渐减小的过滤方式的过滤方式的过滤方式的过滤方式。设四个滤池组成一个滤池组，假设：设四个滤池组成一个滤池组，假设：设四个滤池组成一个滤池组，假设：设四个滤池组成一个滤池组，假设：进入滤池组的总流量进入滤池组的总流量进入滤池组的总流量进入滤池组的总流量不变；不变；不变；不变；每个池子的性能完全相同；每个池子的性能完全相同；每个池子的性能完全相同；每个池子的性能完全相同；每个滤池恰好按它的每个滤池恰好按它的每个滤池恰好按它的每个滤池恰好按它的编号顺序进行冲洗。则滤池的水位与滤速变化如图所示。编号顺序进行冲洗。则滤池的水位与滤速变化如图所示。编号顺序进行冲洗。则滤池的水
23、位与滤速变化如图所示。编号顺序进行冲洗。则滤池的水位与滤速变化如图所示。移动罩滤池是典型的减速过滤滤池移动罩滤池是典型的减速过滤滤池移动罩滤池是典型的减速过滤滤池移动罩滤池是典型的减速过滤滤池，当移动罩滤池的分格数，当移动罩滤池的分格数，当移动罩滤池的分格数，当移动罩滤池的分格数很多时，这格滤池冲冼与下一格滤池冲洗的间隔时间很近，很多时，这格滤池冲冼与下一格滤池冲洗的间隔时间很近，很多时，这格滤池冲冼与下一格滤池冲洗的间隔时间很近，很多时，这格滤池冲冼与下一格滤池冲洗的间隔时间很近，滤池水位变化不大，有可能达到近似的滤池水位变化不大，有可能达到近似的滤池水位变化不大，有可能达到近似的滤池水位变
24、化不大，有可能达到近似的“等水位变速过滤等水位变速过滤等水位变速过滤等水位变速过滤”。图5-8图5-9 4 4 4 4 直接过滤直接过滤直接过滤直接过滤 原水不经过沉淀而直接进入滤池的过滤称为原水不经过沉淀而直接进入滤池的过滤称为原水不经过沉淀而直接进入滤池的过滤称为原水不经过沉淀而直接进入滤池的过滤称为“直接过滤直接过滤直接过滤直接过滤”。有两。有两。有两。有两种方式：种方式：种方式：种方式：原水加药后只经过混合就直接进入滤池过滤，称原水加药后只经过混合就直接进入滤池过滤，称原水加药后只经过混合就直接进入滤池过滤，称原水加药后只经过混合就直接进入滤池过滤，称为为为为“接触过滤接触过滤接触过滤
25、接触过滤”。见图（。见图（。见图（。见图（a a）与（）与（）与（）与（b b）所示；）所示；）所示；）所示；原水加药后经过混合和微絮凝池后进入滤池过滤，称为原水加药后经过混合和微絮凝池后进入滤池过滤，称为原水加药后经过混合和微絮凝池后进入滤池过滤，称为原水加药后经过混合和微絮凝池后进入滤池过滤，称为“微微微微絮凝过滤絮凝过滤絮凝过滤絮凝过滤”，如图（，如图（，如图（，如图（c c）与（）与（）与（）与（d d）所示。）所示。）所示。）所示。图图图图5-10 5-10 直接过滤流程直接过滤流程直接过滤流程直接过滤流程 第三节第三节 滤料与承托层滤料与承托层一一一一 滤料基本要求滤料基本要求滤料
26、基本要求滤料基本要求 1.1.足够的机械强度足够的机械强度足够的机械强度足够的机械强度;2.2.足够的化学稳定性足够的化学稳定性足够的化学稳定性足够的化学稳定性;3.3.材料较便宜材料较便宜材料较便宜材料较便宜,来源较广来源较广来源较广来源较广;4.4.有一定的级配和适当的孔隙率有一定的级配和适当的孔隙率有一定的级配和适当的孔隙率有一定的级配和适当的孔隙率;4.4.外形接近于球状，表面比较粗糙而有棱角外形接近于球状，表面比较粗糙而有棱角外形接近于球状，表面比较粗糙而有棱角外形接近于球状，表面比较粗糙而有棱角.二二二二 滤料性能参数滤料性能参数滤料性能参数滤料性能参数 1.1.比表面积比表面积比
27、表面积比表面积 粒状滤料的比表面积可以表示为单位重量或体积的滤料所具粒状滤料的比表面积可以表示为单位重量或体积的滤料所具粒状滤料的比表面积可以表示为单位重量或体积的滤料所具粒状滤料的比表面积可以表示为单位重量或体积的滤料所具有的表面积，单位为有的表面积，单位为有的表面积，单位为有的表面积，单位为cmcm2 2/g/g或或或或cmcm2 2/cm/cm3 3。2.2.有效粒径与不均匀系数有效粒径与不均匀系数有效粒径与不均匀系数有效粒径与不均匀系数 粒径级配可用滤料的有效粒径和不均匀系数表示，关系如下粒径级配可用滤料的有效粒径和不均匀系数表示，关系如下粒径级配可用滤料的有效粒径和不均匀系数表示，关
28、系如下粒径级配可用滤料的有效粒径和不均匀系数表示，关系如下：（5-45-4）d80:通过滤料重量通过滤料重量80%的筛孔孔径的筛孔孔径d10:通过滤料重量通过滤料重量10%的筛孔孔径的筛孔孔径 3.3.最大粒径、最小粒径和不均匀系数最大粒径、最小粒径和不均匀系数最大粒径、最小粒径和不均匀系数最大粒径、最小粒径和不均匀系数 表表表表5-2 5-2 滤料级配与滤速滤料级配与滤速滤料级配与滤速滤料级配与滤速类别类别类别类别滤滤滤滤料料料料组组组组成成成成滤滤滤滤速速速速（m/hm/h）强强强强制制制制滤滤滤滤速速速速（m/hm/h）粒径粒径粒径粒径（mmmm）不均匀系数不均匀系数不均匀系数不均匀系数
29、KK8080厚度厚度厚度厚度（mmmm）单层单层单层单层石英石英石英石英砂砂砂砂滤滤滤滤料料料料d dmaxmax=1.2=1.2d dminmin=0.5=0.52.02.070070081081010141014双双双双层滤层滤层滤层滤料料料料无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤d dmaxmax=1.8=1.8d dminmin=0.8=0.82.02.0300400300400 1014 101414181418石英砂石英砂石英砂石英砂d dmaxmax=1.2=1.2d dminmin=0.5=0.52.02.0400400三三三三层滤层滤层滤层滤料料料料无烟煤无烟煤无烟煤无烟煤d dmaxma
30、x=1.6=1.6d dminmin=0.8=0.81.71.74504501820182020252025石英砂石英砂石英砂石英砂d dmaxmax=0.8=0.8d dminmin=0.5=0.51.51.5230230重重重重质矿质矿质矿质矿石石石石d dmaxmax=0.5=0.5d dminmin=0.25=0.251.71.77070 4球度系数与形状系数球度系数与形状系数 球度系数球度系数 滤料颗粒的形状系数为：滤料颗粒的形状系数为：5滤料孔隙率滤料孔隙率 指整个滤层中指整个滤层中指整个滤层中指整个滤层中孔隙总体积孔隙总体积孔隙总体积孔隙总体积与与与与滤料层体积之比滤料层体积之比
31、滤料层体积之比滤料层体积之比。测定方法：取一定量的滤料，在测定方法：取一定量的滤料，在测定方法：取一定量的滤料，在测定方法：取一定量的滤料，在105105o oC C下烘干称重，下烘干称重，下烘干称重，下烘干称重，并测出其密度，然后放入过滤筒中，用清水过滤一并测出其密度，然后放入过滤筒中，用清水过滤一并测出其密度，然后放入过滤筒中，用清水过滤一并测出其密度，然后放入过滤筒中，用清水过滤一段时间后，量出滤层体积，则孔隙率为段时间后，量出滤层体积，则孔隙率为段时间后，量出滤层体积，则孔隙率为段时间后，量出滤层体积，则孔隙率为（5-8）式中，式中，式中，式中，G G 烘干后的滤料烘干后的滤料烘干后的
32、滤料烘干后的滤料,g,g；滤料的密度，滤料的密度，滤料的密度，滤料的密度，g/cmg/cm3 3；V V 滤料层的堆积体积，滤料层的堆积体积，滤料层的堆积体积，滤料层的堆积体积，cmcm3 3。6 6滤料的筛分方法滤料的筛分方法滤料的筛分方法滤料的筛分方法 (1)(1)筛分试验记录筛分试验记录筛分试验记录筛分试验记录表表表表5-4 5-4 筛分试验记录筛分试验记录筛分试验记录筛分试验记录筛筛筛筛孔孔孔孔（mmmm）留在留在留在留在筛筛筛筛上的砂量上的砂量上的砂量上的砂量通通通通过该过该过该过该号号号号筛筛筛筛的砂量的砂量的砂量的砂量质质质质量量量量（g g）%质质质质量量量量（g g）%2.3
33、622.3620.80.80.40.4199.2199.299.699.61.6511.65118.418.49.329.32180.8180.890.490.40.9910.99140.640.620.320.3140.2140.270.170.10.5890.58985.085.042.542.555.255.227.627.60.2460.24643.443.421.721.711.811.85.95.90.2080.2089.29.24.64.62.62.61.31.3筛筛筛筛底底底底盘盘盘盘2.62.61.31.3 合合合合计计计计200200100100 (2)(2)筛分方法筛分方
34、法筛分方法筛分方法 见图见图见图见图5-125-12，大粒径（）颗粒约筛除，大粒径（）颗粒约筛除，大粒径（）颗粒约筛除，大粒径（）颗粒约筛除13.0%13.0%，小粒径（）颗粒，小粒径（）颗粒，小粒径（）颗粒，小粒径（）颗粒约筛除约筛除约筛除约筛除19.0%19.0%。图5-12 7.滤层的设计滤层的设计 （1）材料）材料 （2）级配：）级配：（3）厚度）厚度:d10 K80dmax dmin K80与混凝效果有关与混凝效果有关与滤速有关与滤速有关与滤后水水质有关与滤后水水质有关 三三 承托层承托层作用作用作用作用：防止滤料层从配水系统流失；防止滤料层从配水系统流失；防止滤料层从配水系统流失；
35、防止滤料层从配水系统流失；均匀布置反冲洗水。均匀布置反冲洗水。均匀布置反冲洗水。均匀布置反冲洗水。表表表表5-5 5-5 快滤池大阻力配水系统承托层粒径和厚度快滤池大阻力配水系统承托层粒径和厚度快滤池大阻力配水系统承托层粒径和厚度快滤池大阻力配水系统承托层粒径和厚度层层层层次（自上而下）次（自上而下）次（自上而下）次（自上而下）粒径（粒径（粒径（粒径（mmmm）厚度厚度厚度厚度1 124241001002 248481001003 38168161001004 416321632本本本本层顶层顶层顶层顶面高度至少面高度至少面高度至少面高度至少应应应应高于配系高于配系高于配系高于配系统统统统孔孔
36、孔孔眼眼眼眼100100 表表表表5-6 5-6 三层滤料滤池承托层材料、粒径与厚度三层滤料滤池承托层材料、粒径与厚度三层滤料滤池承托层材料、粒径与厚度三层滤料滤池承托层材料、粒径与厚度注注注注:配水系统如用滤砖且孔径为配水系统如用滤砖且孔径为配水系统如用滤砖且孔径为配水系统如用滤砖且孔径为4mm4mm时，第时，第时，第时，第6 6层可不设。层可不设。层可不设。层可不设。如果采用小阻力配水系统，承托层可以不设，或者适当铺如果采用小阻力配水系统，承托层可以不设，或者适当铺如果采用小阻力配水系统，承托层可以不设，或者适当铺如果采用小阻力配水系统，承托层可以不设，或者适当铺设一些粗砂或细砾石，视配水
37、系统的具体情况而定。设一些粗砂或细砾石，视配水系统的具体情况而定。设一些粗砂或细砾石，视配水系统的具体情况而定。设一些粗砂或细砾石，视配水系统的具体情况而定。层层层层次次次次（自上而（自上而（自上而（自上而下）下）下）下）材料材料材料材料粒径粒径粒径粒径（mmmm）厚度厚度厚度厚度（mmmm）1 1重重重重质矿质矿质矿质矿石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁铁矿铁矿铁矿铁矿等）等）等）等）0.51.00.51.050502 2重重重重质矿质矿质矿质矿石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁铁矿铁矿铁矿铁矿等）等）等）等）121250503 3
38、重重重重质矿质矿质矿质矿石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁铁矿铁矿铁矿铁矿等）等）等）等）242450504 4重重重重质矿质矿质矿质矿石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁石（如石榴石、磁铁矿铁矿铁矿铁矿等）等）等）等）484850505 5砾砾砾砾石石石石8168161001006 6砾砾砾砾石石石石16321632本本本本层顶层顶层顶层顶面高度至少面高度至少面高度至少面高度至少应应应应高于高于高于高于配系配系配系配系统统统统孔眼孔眼孔眼孔眼100100第四节 滤池冲洗uu 目的：目的：恢复过滤能力恢复过滤能力;uu 常用的反冲洗方法：常用的反冲洗方
39、法：单水高速反冲洗；单水高速反冲洗；气气-水联合反冲洗；水联合反冲洗；表面助冲加高速水流反冲洗。表面助冲加高速水流反冲洗。uu 冲洗质量的要求：冲洗质量的要求：一一一一 单水高速反冲洗单水高速反冲洗单水高速反冲洗单水高速反冲洗 1.1.反冲洗强度反冲洗强度反冲洗强度反冲洗强度 指单位面积滤层所通过的反冲洗流量，单位为指单位面积滤层所通过的反冲洗流量，单位为指单位面积滤层所通过的反冲洗流量，单位为指单位面积滤层所通过的反冲洗流量，单位为2 2。2.2.滤层膨胀度滤层膨胀度滤层膨胀度滤层膨胀度（5-105-10）由于滤层膨胀前、后单位面积上滤料体积不变，于是：由于滤层膨胀前、后单位面积上滤料体积不
40、变，于是：由于滤层膨胀前、后单位面积上滤料体积不变，于是：由于滤层膨胀前、后单位面积上滤料体积不变，于是：（5-115-11）故：故：故：故：（5-125-12）3.常用数据常用数据 表表5-7 冲洗强度、膨胀度和冲洗时间冲洗强度、膨胀度和冲洗时间 序号序号序号序号滤层类滤层类滤层类滤层类型型型型冲洗冲洗冲洗冲洗强强强强度度度度(L/s(L/s mm2 2)膨膨膨膨胀胀胀胀度度度度（%）冲洗冲洗冲洗冲洗时间时间时间时间（minmin）1 1石英砂石英砂石英砂石英砂滤滤滤滤料料料料12151215454575752 2双双双双层滤层滤层滤层滤料料料料13161316505086863 3三三三三
41、层滤层滤层滤层滤料料料料1617161755557575 二二 配水系统配水系统 常见的有常见的有大阻力配水系统、小阻力配水系大阻力配水系统、小阻力配水系统、中阻力配水系统统、中阻力配水系统等，其作用：等，其作用：反冲洗时，均匀分布反冲洗水；反冲洗时，均匀分布反冲洗水；过滤时，均匀集水。过滤时，均匀集水。1.1.大阻力配水系统的原理大阻力配水系统的原理大阻力配水系统的原理大阻力配水系统的原理（1 1）构造）构造）构造）构造 大阻力配水系统的构造如图所示。大阻力配水系统的构造如图所示。大阻力配水系统的构造如图所示。大阻力配水系统的构造如图所示。图5-13图5-14（2 2）沿途泄流管道）沿途泄流
42、管道）沿途泄流管道）沿途泄流管道 干管和支管均可近似看作沿途泄流管道，因此，干管和支管均可近似看作沿途泄流管道，因此，干管和支管均可近似看作沿途泄流管道，因此，干管和支管均可近似看作沿途泄流管道，因此，（5-135-13）沿途均匀泄流管道中的水头损失为沿途均匀泄流管道中的水头损失为沿途均匀泄流管道中的水头损失为沿途均匀泄流管道中的水头损失为（5-145-14）代入上式得：代入上式得：代入上式得：代入上式得：（5-155-15）因为因为因为因为管道的比阻，管道的比阻，管道的比阻，管道的比阻，故故故故 （5-165-16）设，则当设，则当设，则当设，则当 时，时，时，时，在快滤池的配水系统中，在快
43、滤池的配水系统中，在快滤池的配水系统中，在快滤池的配水系统中，这一条件，因而，这一条件，因而，这一条件，因而，这一条件，因而，如图如图如图如图5-155-15所示。所示。所示。所示。图5-15（3 3）配水系统的能量的变化配水系统的能量的变化配水系统的能量的变化配水系统的能量的变化 在图在图在图在图5-145-14所示的大阻力配水系统中，干管起端所示的大阻力配水系统中，干管起端所示的大阻力配水系统中，干管起端所示的大阻力配水系统中，干管起端OO点、干管点、干管点、干管点、干管末端末端末端末端I I点、最前一根支管起端点、最前一根支管起端点、最前一根支管起端点、最前一根支管起端a a点、最后一根
44、支管起端点、最后一根支管起端点、最后一根支管起端点、最后一根支管起端b b点、点、点、点、最后一根支管末端最后一根支管末端最后一根支管末端最后一根支管末端c c点之间的能量关系见式（点之间的能量关系见式（点之间的能量关系见式（点之间的能量关系见式（5-175-17）至式（）至式（）至式（）至式（5-5-1818），也可形象地用图），也可形象地用图），也可形象地用图），也可形象地用图5-165-16来描述。来描述。来描述。来描述。（5-175-17）（5-185-18）（5-195-19）（5-205-20）图5-16（4 4）大阻力配水系统的原理）大阻力配水系统的原理）大阻力配水系统的原理）大
45、阻力配水系统的原理 c c点与点与点与点与a a点之间的压力关系为点之间的压力关系为点之间的压力关系为点之间的压力关系为（5-215-21）假定：假定：假定：假定：沿程水头损失沿程水头损失沿程水头损失沿程水头损失 0 0，0 0；各支管的进口局部水头损失基本相等，即各支管的进口局部水头损失基本相等，即各支管的进口局部水头损失基本相等，即各支管的进口局部水头损失基本相等，即h ha a h hb b。并。并。并。并取取取取 =1=1，则式（，则式（，则式（，则式（5-215-21）可简化为：）可简化为：）可简化为：）可简化为：（5-225-22）在图在图在图在图5-145-14所示的配水系统中，
46、所示的配水系统中，所示的配水系统中，所示的配水系统中，压力水头差别最大的两个点为压力水头差别最大的两个点为压力水头差别最大的两个点为压力水头差别最大的两个点为孔口孔口孔口孔口a a与孔口与孔口与孔口与孔口c c。设两孔口的终点水头为。设两孔口的终点水头为。设两孔口的终点水头为。设两孔口的终点水头为HH终终终终，孔口，孔口，孔口，孔口a a与孔口与孔口与孔口与孔口c c的总水头损失分别为的总水头损失分别为的总水头损失分别为的总水头损失分别为HHa a、HHc c （5-235-23）（5-245-24）将式（将式（将式（将式（5-235-23）、（）、（）、（）、（5-245-24）代入式（）代
47、入式（）代入式（）代入式（5-225-22）得：）得：）得：）得：（5-255-25）由于：由于：由于：由于：（5-265-26）（5-275-27）将式（将式（将式（将式（5-265-26），（），（），（），（5-275-27）代入式（）代入式（）代入式（）代入式（5-225-22）可得：）可得：）可得：）可得：（5-285-28）假设假设假设假设S2S2 S2S2，则式（，则式（，则式（，则式（5-285-28）可简化为）可简化为）可简化为）可简化为：（5-295-29）上式说明上式说明上式说明上式说明QQc c大于大于大于大于QQa a。增加。增加。增加。增加S S1 1+S+S2 2
48、 值，能减小上式右值，能减小上式右值，能减小上式右值，能减小上式右边第二项的值，从而使边第二项的值，从而使边第二项的值，从而使边第二项的值，从而使QQa a尽量接近尽量接近尽量接近尽量接近QQc c。由于承托层与滤料层的阻力系数之和由于承托层与滤料层的阻力系数之和由于承托层与滤料层的阻力系数之和由于承托层与滤料层的阻力系数之和S S2 2 不能改变，不能改变，不能改变，不能改变，只有通过减小孔口总面积来增大孔口阻力系数只有通过减小孔口总面积来增大孔口阻力系数只有通过减小孔口总面积来增大孔口阻力系数只有通过减小孔口总面积来增大孔口阻力系数S S1 1，才，才，才，才能增大能增大能增大能增大S S
49、1 1+S+S2 2。增大孔口阻力系数增大孔口阻力系数增大孔口阻力系数增大孔口阻力系数S S1 1就削弱了承托层、就削弱了承托层、就削弱了承托层、就削弱了承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力水头不均匀对孔口出滤料层阻力系数及配水系统压力水头不均匀对孔口出滤料层阻力系数及配水系统压力水头不均匀对孔口出滤料层阻力系数及配水系统压力水头不均匀对孔口出流量的影响，这就是流量的影响，这就是流量的影响，这就是流量的影响，这就是大阻力配水系统的原理。大阻力配水系统的原理。大阻力配水系统的原理。大阻力配水系统的原理。(5)(5)大阻力配水系统的设计要点大阻力配水系统的设计要点大阻力配水系统的设计要点大阻力配水
50、系统的设计要点：干管起端流速为，支管起端流速为干管起端流速为，支管起端流速为干管起端流速为，支管起端流速为干管起端流速为，支管起端流速为1.41.8 m/s1.41.8 m/s，孔，孔，孔，孔眼流速为眼流速为眼流速为眼流速为3.55 m/s3.55 m/s。支管中心距为支管中心距为支管中心距为支管中心距为0.250.3 m0.250.3 m，支管长度与其直径之比，支管长度与其直径之比，支管长度与其直径之比，支管长度与其直径之比一般不应大于一般不应大于一般不应大于一般不应大于6060。孔口直径约为孔口直径约为孔口直径约为孔口直径约为912 mm912 mm，设于支管两侧，设于支管两侧，设于支管两