給排水09水質(zhì)工程學(xué)過濾部分作業(yè)和答案

.過濾作業(yè)（書本p357359）1、為什么粒徑小于濾層孔隙尺寸的顆粒會被濾層攔截下來？答：粒徑小于濾層孔隙尺寸的顆粒會被濾層攔截下來， 不是濾層的機械篩濾作用， 而是水中顆粒的遷移作用和顆粒粘附作用。 在過濾時， 小顆粒會因重力作用、 慣性作用，布朗運動的擴散作用和顆粒表面的水動力作用而使顆粒與濾料層接觸，此即為遷移作用； 當(dāng)顆粒與濾料層接觸后， 則在范德華引力和靜電斥力的相互作用下，以及某些化學(xué)鍵和化學(xué)吸附力下， 被粘附于濾料表面或濾料表面上原先粘附的顆粒上。2、從濾層中雜質(zhì)分布規(guī)律，分析改善快濾池的幾種途徑和發(fā)展趨勢。答：濾層雜質(zhì)分布規(guī)律：過濾初期，濾料較干凈，孔隙率大，空隙流速較小，水 流剪力較小，因而粘附作用占優(yōu)勢。隨著時間的延長，濾層中雜質(zhì)逐漸增多，孔 隙率逐漸減小， 水流剪力逐漸增大， 以至最后粘附顆粒先脫落下來，或則不再有粘附現(xiàn)象，于是，懸浮顆粒便向下層推移，下層濾料截留作用漸次得到發(fā)揮。然 而，濾料經(jīng)過反沖洗后，濾層因膨脹而分層，表面濾料粒徑最小，粘附比表面積 大，截留懸浮顆粒量最多，而孔隙尺寸又小，因而，過濾一段時間后，表面濾料 間孔隙將逐漸被堵塞， 使過濾阻力劇增， 造成下層濾料截留懸浮顆粒作用遠(yuǎn)未得到充分發(fā)揮時， 過濾就停止。 為了改善濾料層中雜質(zhì)分布狀況，提高濾層含污能力，而采取雙層、三層或均質(zhì)濾料。5、什么叫等速過濾和變速過濾？兩者分別在什么情況下形成？分析兩種過濾方式的優(yōu)缺點。答：等速過濾：當(dāng)濾池過濾速度保持恒定不變的過濾方式； 變速過濾：濾速隨過濾時間而逐漸減少的過濾方式。當(dāng)濾料粒徑， 形狀濾層級配和厚度以及水溫已定時，隨著過濾時間的延長， 濾層中截留的懸浮物量逐漸增多， 濾層孔隙率逐漸減少， 在水頭損失保持不變的條件下，將引起濾速減少；反之，濾速保持不變時，將引起水頭損失的增加，這樣就 產(chǎn)生了等速過濾和變速過濾。優(yōu)缺點：等速過濾各層濾料水頭損失的不均勻可能會導(dǎo)致某一深度出現(xiàn)負(fù)水頭而影響過濾，采用虹吸濾池和無閥濾池的出水口高于濾層的方式可以解決負(fù)水頭的 問題；變速過濾濾后水質(zhì)較好， 過濾初期，濾速較大可使懸浮雜質(zhì)深入下層濾料，;.過濾后期濾速減少，可防止懸浮顆粒穿透濾層，普通快濾池和v 形濾池即是。6、什么叫負(fù)水頭？它對過濾和沖洗有何影響？如何避免過濾過程中負(fù)水頭的產(chǎn) 生？答：負(fù)水頭： 在過濾過程中， 當(dāng)濾層截留了大量雜質(zhì)以至砂面以下某一深度處的水頭損失超過該處水深時，便出現(xiàn)負(fù)水頭現(xiàn)象。危害：負(fù)水頭溶解于水中的氣體釋放出來而形成氣囊，氣囊對過濾有破壞作用， 一是減少有效過濾面積使過濾時水頭損失及濾層空隙流速增加，嚴(yán)重時會影響濾后水質(zhì)： 二是氣囊會穿過濾層上升，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，氣囊更易將濾料出濾池。措施：增加砂面上水深或令濾池出口位置等于或高于濾層表面。7、什么叫濾料“有效粒徑”和“不均勻系數(shù)”？，不均勻系數(shù)過大對過濾和反沖洗有何影響？“均質(zhì)濾料”的含義是什么？答：濾料粒徑級配是指濾料中各種粒徑顆粒所占的重量比例，粒徑是指正好可通過某一篩孔的孔徑，有效粒徑是指通過濾料重量某百分比的篩孔孔徑，有d10 和 d80 兩種， d10 反映濾料中細(xì)顆粒尺寸，d80 反映濾料中粗顆粒尺寸。不均勻 系數(shù) k80=d80/d10，k80 越大，表示濾料的粗細(xì)顆粒尺寸相關(guān)越大，濾料越不均勻，過濾時，濾料層的含污能力減小，同時反沖時，如滿足粗顆粒沖洗需要，則細(xì)顆粒會沖走， 如滿足細(xì)顆粒沖洗需要，則粗顆粒得不到充分的沖洗。k80 越接近 1，濾料越均勻，過濾的反沖好，但價格高。所謂“均質(zhì)濾料”，并不是指濾料粒徑完全相同，濾料粒徑仍舊存在一定差別， 只是粒徑差別比單層濾料小，均質(zhì)濾料在整個濾層深度 （高度） 方向的任一斷面上，濾料組成和平均粒徑均勻一致，而要做到這一點，反沖時濾料層不能膨脹。 大多采用氣水反沖。均質(zhì)濾料的含污能力大于上細(xì)下粗的濾料級配。10、濾層反沖洗強度和濾層膨脹度之間的關(guān)系如何？濾層全部膨脹起來后，反沖洗強度增大，水流通過濾層的水頭損失是否同時增大，為什么？答：當(dāng)反沖洗流速小于最小流態(tài)化流速時，濾層不發(fā)生膨脹。 當(dāng)反沖洗流速大于最小流態(tài)化流速時，濾層膨脹起來，此時，沖洗強度愈大，膨脹度愈大。當(dāng)濾層 膨脹到一定程度后，不再發(fā)生膨脹，此時濾層全部膨脹。當(dāng)濾層全部膨脹起來后， 反沖洗強度增加， 水流通過濾層的水頭損失不變。因為增大沖洗強度只是使濾層膨脹度增大，而水頭損失保持不變。12、什么叫最小流態(tài)化速度？當(dāng)反沖洗流速小于最小流態(tài)化速度時，反沖洗的濾層水頭損失是否與反沖洗強度有關(guān)？最小流態(tài)化速度：反沖洗時濾料剛剛開始流態(tài)化的沖洗流速。當(dāng)反沖洗流速小于最小流態(tài)化速度，濾層未膨脹， 水流通過濾料層的水頭損失按歐根公式可知：當(dāng)濾料粒徑，形狀，密度，厚度，孔隙率以及水溫等一定時，反 沖洗強度越大，水頭損失越大。13、氣、水反沖洗有哪幾種操作方式？各有何優(yōu)缺點？先用空氣反沖，然后再用水反沖；先用氣 -水同時反沖然后再用水反沖；先用空氣反沖，然后用氣-水同時反沖，最后再用水反沖。優(yōu)缺點： 單獨水沖耗水量大， 沖洗結(jié)束后濾料上細(xì)下粗分層明顯；氣水反沖保持原來濾層結(jié)構(gòu)，而提高濾層含污能力，又節(jié)省沖洗水量。但需增加氣沖設(shè)備，池 子結(jié)構(gòu)及沖洗操作復(fù)雜。14、大阻力配水系統(tǒng)和小阻力配水系統(tǒng)的含義是什么？各有何優(yōu)缺點？大阻力配水系統(tǒng)是減小孔口總面積以增加孔口阻力系數(shù)而使配水均勻系統(tǒng)；小阻力配水系統(tǒng)是減小干管和支管進口流速使配水均勻的系統(tǒng)。優(yōu)缺