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(jī)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(yùn)動的擴(kuò)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?yàn)V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(diǎn)。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(diǎn)：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(jià)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(diǎn)，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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度增加， 水流通過濾層的水頭損失不變。因?yàn)樵龃鬀_洗強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)？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(diǎn)： 單獨(dú)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(diǎn)？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(jìn)口流速使配水均勻的系統(tǒng)。優(yōu)缺