污染控制工程課件

污染控制工程課件第一頁，共五十六頁，2022年，8月28日第一節(jié)普通快濾池的構造圖5-1為普通快濾池的透視與剖面示意圖?？鞛V池一般用鋼筋混凝土建造，它內(nèi)有排水槽、濾料層、墊料層和配水系統(tǒng)；它外有集中管廊，配有進水管、出水管、沖洗水管、沖洗水排出管等管道及附件。過濾時，加入凝聚劑的渾水自進水管經(jīng)集水渠、排水槽進入濾池，自上而下穿過濾料層、墊料層，由配水系統(tǒng)收集，并經(jīng)出水管排出．此時開F1、F2，關F3、F4、F5。經(jīng)過一段時間過濾，濾料層截留的懸浮物數(shù)量增加；濾層孔隙率減小，使孔隙水流速增大，其結果一方面造成過濾阻力增大，另一方面水流對孔隙中截留的雜質(zhì)沖刷力增大，使出水水質(zhì)變差。當水頭損失超過允許值，或者出水的懸浮物濃度超過規(guī)定值，過濾即應終止，進行濾他反沖洗。反沖洗時，開F3、F4，關F1、F2。反沖洗水由沖洗水管經(jīng)配水系統(tǒng)過入濾池，由下而上穿過墊料層，濾料層，最后由排水槽經(jīng)集水渠排出。反沖洗完畢，又進入下一過濾周期．第二頁，共五十六頁，2022年，8月28日

第三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

一、濾料濾料是濾池的核心部分，它提供懸浮物接觸凝聚的表面和納污的空間．工業(yè)濾料應滿足下列要求：①有足夠的機械強度，在沖洗過程中不因碰撞、摩擦而破碎。②有足夠的化學穩(wěn)定性，不溶于水，對廢水中的化學成分足夠穩(wěn)定，不產(chǎn)生有害物質(zhì)。③具有一定的大小和級配，滿足截留懸浮物的要求。④外形近乎球形，表面粗糙，有棱角，能提供較大比表面和扎隙率。⑤價廉，易得。在水處理中最常用的濾料有石英砂、無煙煤粒、石榴石粒、磁鐵礦粒、白云石粒、花崗巖粒位以及聚苯乙烯發(fā)泡塑料對等。其中以石英砂使用最廣。第四頁，共五十六頁，2022年，8月28日濾池濾料的粒徑和級配應適應懸浮顆粒的大小和去除效率要求。級配表示不同粒徑的顆粒在濾料中的比例，濾料顆粒的級配關系可由篩分試驗求得；取一定濾料試樣，置于105℃的恒溫箱中烘干，準確稱量后置于一組分樣篩篩中過篩，最后稱出留在每一篩上的顆粒重量．以通過每一篩孔的顆粒重量占試樣總重量的百分數(shù)為縱坐標，以對應的篩孔孔徑為橫坐標作圖，得如圖5-2所示的濾濾料級配曲線。根據(jù)級配曲線，可以確定濾料的有效粒徑和不均勻系數(shù)兩個參數(shù)。有效粒徑表示通過10％濾料質(zhì)量的篩孔直徑，記作d10在圖5-1中，d10＝0.53mm。d10表示小顆粒的粒徑。

第五頁，共五十六頁，2022年，8月28日圖5-2濾料篩分級配曲線

實驗表明，若濾料的d10相等，即使其級配曲線不一樣，過濾時所產(chǎn)生的水頭損失仍舊相近。由此可知，起主要過濾作用的有效部分正是粒徑小于d10的那些顆粒，故將d10稱為有效粒徑．類似地，以d80表示通過80％濾料質(zhì)量的篩孔直徑，即濾料中粗顆粒的代表性粒徑。

在生產(chǎn)中也有規(guī)定最大和最小兩種粒徑的較為簡便的方法來表示濾料的規(guī)格。由于濾料顆粒大小形狀不一，進行水力計算時，常以當量粒徑de來反映粒徑的大小，為調(diào)和平均值，可按下式計算：(5-1)第六頁，共五十六頁，2022年，8月28日

其意義是將篩分曲線分為若干段，在粒徑di1和di2之間取其平均值di,de與平均粒徑ds0的數(shù)值接近。

考慮到篩孔和顆粒的不規(guī)則性，在理論計算時，需對篩孔進行如下核準。將干燥后濾料試樣放入篩孔為d的篩上，篩去細顆粒，然后放在一紙上，蓋好篩蓋，再振篩幾下，落下一些恰好能通過篩孔的顆粒，從中任取n個顆粒，準確稱其重量ω，按下式計算篩的核準孔徑d’：

d’相當于恰好通過篩孔d的濾料顆粒的等體積球體的直徑，d’應略小于d（見圖5-2）。上述de的計算通常以校準篩孔后級配曲線為準。濾層的含污能力和過濾效果除取決于濾料粒徑外，還與濾層厚度有關，即決定于濾層厚度和濾料粒徑的比值L/de。L/de值愈大，去除率也愈高，因為L/de值與單位過濾面積上濾料總表面積和顆粒數(shù)目成正比．(5-2)第七頁，共五十六頁，2022年，8月28日

表5-1列出了普通快濾池的濾料組成和濾速范圍。

單層濾料濾池在反沖洗后由于水力篩分作用，使得沿過濾水流方向的濾料粒徑逐漸變大。形成上部細，下部粗的濾床（如圖5-3）。孔隙尺寸及合污能力也是從上到下逐漸變大。在下向流過濾中，水流先經(jīng)過粒徑小的上部濾料層，再到粒徑大的下部濾料層。理想濾池濾料排列應是沿水流方向由粗到細。為了解決實際濾池與理想濾池的矛盾，途徑有三條。第八頁，共五十六頁，2022年，8月28日①改變水流方向，即原水自下向上穿過濾層。采用雙向進水、中部出水的辦法可以提高上流式濾池的濾速，但下層濾料仍然難以沖洗干凈，且結構和操作較復雜。②改用雙層或多層濾料．在砂層上部放置粒徑較大，密度較小的輕質(zhì)濾料．在砂層下部放置粒徑較小，密度較大的重質(zhì)濾料.濾料層數(shù)越多，愈趨近于理想濾池（見圖5－3）。③采用新型的密實度或孔隙率可變的濾料，這類濾料由柔性材料人工制成，如纖維球、輕質(zhì)泡沫塑料珠、橡膠粒等。纖維球在濾床上都比較松散，基本上呈球狀。整個床層．上部孔隙率較高，下部孔隙率較低，近似理想濾池孔隙率分布，實測纖維球濾床的孔隙率分布如圖5-4所示。第九頁，共五十六頁，2022年，8月28日實驗表明，纖維球濾池過濾速度為砂濾池的5～8倍，如果采用同樣的濾速，則纖維球過濾周期比砂濾池長3倍；能有效地去除0.5～10μm級的微小懸浮物；濾過水的懸浮物含量一般在10mg/L以下。但目前纖維球價格較貴；再生需用氣、水聯(lián)合反沖，氣起主要作用，控制氣量在4Q～50L/m2.s,水量在l0L/m2.s時，可沖洗干凈。第十頁，共五十六頁，2022年，8月28日

二、墊料層

墊料層主要起承托濾料的作用。故亦稱承托層，一般配合大阻力配水系統(tǒng)使用。由于濾料粒得徑小，而配水系統(tǒng)的孔眼較大，為了防上濾料隨過濾水流失，同時也幫助均勻配水，在濾料與配水系統(tǒng)之間增設一墊料層。如果配水系統(tǒng)的孔眼直徑很小、布水也很均勻，墊料層可以減薄或省去。墊料層要求不被反洗水沖動，形成的孔隙均勻，使布水均勻，化學穩(wěn)定性好，機械強度高。通常，墊料層采用天然卵石或碎石。目前濾料的最大粒徑為1～2mm，故墊料層的最小粒徑一般不小于2mm．而其最大粒徑以不破常規(guī)反洗強度下的水流沖動來考慮，一般為32mm。通常,不同粒徑的墊料分層布置、各層厚度如表5-2示。第十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日三、配水系統(tǒng)

配水系統(tǒng)的作用是均勻收集濾后水，更重要的是均勻分配反沖洗水，所以，它又稱為排水系統(tǒng).配水系統(tǒng)的合理設計是濾池正常工作，保持濾料層穩(wěn)定的重要保證。由于反沖洗水流量比正常過濾水的流量大得多，因此,配水系統(tǒng)應主要考慮反沖洗水均勻分布的要求．圖5-5表示反洗水進入后，靠近進口的A點及配水系統(tǒng)末端B點的水流路線Ⅰ和Ⅱ。第十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日圖5-5表示反洗水進入后，靠近進口的A點及配水系統(tǒng)末端B點的水流路線Ⅰ和Ⅱ。假定反洗水各處分布都是均勻的，各水流路線上單位面積、單位時間的反洗水量為q。個各水流路線的總水頭損失應包括配水系統(tǒng)的水頭損失s1q2、配水系統(tǒng)上出水孔眼的水頭損失s2q2、墊料層水頭損失s3q2、濾料層水頭損失s4q2，即進水壓力H為

流道Ⅰ：流速水頭（5-3）流道Ⅱ：流速水頭（5-4）第十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

兩個流道中的墊料層、濾料層雖然不能認為是絕對相同的，但其差異不大。配水系統(tǒng)的布水孔眼可孔制為各處是一致的，所以，可以認為上兩式中的s2A=s2B=s2；s3A=s3B=s3;s4A=s4B=s4，這樣，兩流道的反洗水單位面積流量之比(5-5)

式（5-5）中s1A總是不等于s1B，所以qA≠qB,但是，設計中必須盡可能使qA=qB。分析式(5-5)可知，為使qA=qB，可采取兩種方法。①盡可能增大配水系統(tǒng)中布水孔眼的阻力，即減小孔眼尺寸，使s2》s1+s3+s4，從而使式（5-5）右邊根號內(nèi)的分子接近于分母值。這種人為增大孔眼阻力的配水系統(tǒng)稱為大阻力配水系統(tǒng)。穿孔管式的配水系統(tǒng)就是大阻力配水系統(tǒng)。②盡可能減小s1的數(shù)值，亦即使水從進口端流到末端的水頭損失可以忽略不計，s1《s2+s3+s4，從而可使qA=qB。這種配水系統(tǒng)稱為小阻力配水系統(tǒng)，如豆石濾板，格柵板等就是小阻力配水系統(tǒng)。第十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日管式大阻力排水系統(tǒng)(圖5-6）由一條干管（或渠）和若干支管所組成，干管截面積為支管總截面積的1.5～2.0倍，支管長與直徑之比小于60。支管上開有向下成45度角的配水孔，相鄰兩孔的方向相錯開，孔間距75～200mm，配水孔總面積與濾池面積之比為0.2％～0.25%。支管底與池底距離不小于子管半徑。為了排除反洗水的空氣，干管應在末端頂部設排氣管，干管自進口端至末端傾斜向上。排氣管直徑40～50mm，末端應設閥門。第十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日當濾池面積較大，干管直徑較大時，為了保證干管頂部配水，可在千管項上開孔安裝濾頭（圖5-7a），或將干管埋設在濾池底板以下，干管須連接短管，穿過底板與支管相連（圖5-7b）。第十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日小阻力配水系統(tǒng)的形式很多，最常用的是穿孔板上安裝濾頭。常見的濾頭為圓柱型和塔型兩種（圖5-8和5-9），廢水從穿孔板下空間流入濾頭，通過濾頭的縫隙分配入濾池。穿孔板與濾池底的空間為集水空間，高度為0.3m，水在集水空間內(nèi)流動的阻力可以忽略不計。通常，每平方米濾池面積，安裝濾頭40～60個，總縫隙面積為濾池面積的0.5％～2％。第十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日四、排水槽及集水渠排水槽用以均勻收集和輸送反沖洗污水，因此，排水槽的分布應使排水槽溢水周邊的服務面積相等，并且濾池內(nèi)分布均勻。此外，排水槽應及時將反洗污水輸送到集水渠，不致產(chǎn)生壅水現(xiàn)象。在排水槽的末端，反洗污水應以自由跌落的形式流入集水渠，集水渠的水面不干擾排水槽的出流。排水槽與集水渠的水流狀態(tài)，如圖5-10所示。第十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日為了使所設置的排水槽不影響反洗水的均勻分布，糟的橫斷面一般采用圖5-11所示的形狀。每單位槽長溢流流量必須相等，槽頂溢流部分應盡量水平，標高的誤差應在±2mm范圍內(nèi)。兩排水槽中心線的間距一般為1.5～2.2m；糟長為5～6m。槽所占的面積應不超過濾池面積的25％。為保證足夠的過水能力，槽內(nèi)水面以上有一定超高（千舷），通常采用7cm。一般沿槽長方向槽寬不變，而是采用傾斜槽底，起端的槽深度為末端深度的一半，末端過水斷面的流速采用0.6m/s控制。排水槽面應高出濾層反洗時的最大膨脹高度，以免濾料流失．集水渠一方面用以收集各排水增進來的反洗污水，通過反洗排水管排入下水道，同時，它也起著連接進水管之用，故也稱之為進水渠。反洗排污時集水渠的水面應低于排水槽出口的底部標高，以保證洗水槽的水流暢通。Return第十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)過濾理論一、過濾機理

1.遷移機理（1）篩濾比濾層孔隙大的顆粒被機械篩分，截留于過濾表面上，然后這些被截留的顆粒形成孔隙更小的濾餅層，使過濾水頭增加，甚至發(fā)生堵塞。（2）攔截隨流線流動的小顆粒，在流線會聚處與濾料表面接觸。其去除概率與顆粒直徑的平方成正比，與濾料粒徑的立方成反比，也是雷諾準數(shù)的函數(shù)。（3）慣性當流線繞過濾料表面時，具有較大動量和密度的顆粒因慣性沖擊而脫離流線碰撞到濾料表面上。第二十頁，共五十六頁，2022年，8月28日（4）沉淀如果懸浮物的粒徑和密度較大，將存在一個沿重力方向的相對沉淀速度。在凈重力作用下，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濾水速的相對大小和方向。此時，濾層中的每個小孔隙起著一個淺層沉淀池的作用（5）布朗運動對于微小懸浮顆粒（如d＜1μm），由于布朗運動而擴散到濾料表面。（6）水力作用由于濾層中的孔隙和懸浮顆粒的形狀是極不規(guī)則的，在不均勻的剪切流場中，顆粒受到不平衡力的作用不斷地轉動而偏離流線。在實際過濾中，懸浮顆粒的遷移將受到上述各機理的作用，它們的相對重要性取決于水流狀況、濾層孔隙形狀及顆粒本身的性質(zhì)（粒度、形狀、密度等）。第二十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日

2．附著機理（1）接觸凝聚在原水中投加凝聚劑，壓縮懸浮顆粒和濾料顆粒表面的雙電層后，但尚未生成微絮凝體時，立即進行過濾。（2）靜電引力由于顆粒表面上的電荷和由此形成的雙電層產(chǎn)生靜電引力和斥力。當懸浮顆粒和濾料顆粒帶異號電荷則相吸，反之，則相斥。（3）吸附懸浮顆粒細小，具有很強的吸附趨勢、吸附作用也可能通過絮凝劑的架橋作用實現(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。（4）分子引力原子、分子間的引力在顆粒附著時起重要作用。萬有引力可以疊加，其作用范圍有限（通常小于50μm），與兩分子的間距的6次方成反比。第二十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日

3．脫落機理普通快濾池通常用水進行反沖洗，有時先用或同時用壓縮空氣進行輔助表面沖洗。在反沖洗時，濾層膨脹一定高度，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速反洗水的沖刷而脫落；濾料顆粒在水流中旋轉，碰撞和摩擦，也使懸浮物脫落。反沖洗效果主要取決于沖洗強度和時間。當采用同向流沖洗時，還與沖洗流速的變動有關。第二十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

二、過濾方程

利用均勻濾料床過濾澄清含均勻分散的非絮凝性顆粒的懸濁液時，液相濃度隨濾層深度Z和過濾時間t而變化，即通常認為，懸浮物的去除速度與其濃度成立比，即-dc/dt=kc。因此，式（5-6）可寫為(5-6)(5-7)(5-8)第二十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日上式左邊第2項表示濾料孔隙水才懸浮物濃度隨時間的變化率，與第1項相比其值甚小，可忽略不計，則簡化為式（5-9）稱為過濾澄清方程，表明單位濾層厚度截留的懸浮物量與該處液相的懸浮物濃度成正比。在t=0時，積分上式得c=c0exp(-λ0Z)，c0為懸浮物入口濃度；λ為t＝0時過濾系數(shù)的初始值。由于顆粒沉積改變著孔隙流態(tài)和濾料表面性質(zhì)，因此，λ不是常數(shù)，而是沉積量σ的函數(shù)。艾夫斯（Ives，1969）導出了λ的如下通用計算式。(5-9)(5-10)第二十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日

2．連續(xù)過濾方程式在濾層中任取一厚度為dZ、體積為dV的均勻微元段。流量為Q，濃度為C的原水流過該段時，水平的懸浮物濃度和濾料上的懸浮物量都發(fā)生變化（如圖5-12所示）。根據(jù)物料平衡，在dt時間內(nèi)，流進與流出量之差應等于濾層上的增量，即(5-11)第二十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日式（5－11）稱為過濾的連續(xù)性方程。若忽略等式左邊第二項，則連續(xù)方程簡化成

(5-12)根據(jù)實測不同濾層深度處的水相濃度及運行時間，可用上述模式評價濾池的工作狀態(tài)．通過求解式（5-9）、（5-10）和（5-12）方程組，可解出濃度和沉積量在時間和空間上的分布，如圖5-13所示。第二十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日

3．阻力方程過濾的水頭損失包括干凈濾層的水頭損失和沉淀物產(chǎn)生的水頭損失兩部分?？ㄩT-柯鎮(zhèn)尼（Carimen－Kozeny）從管道水頭損失公式出發(fā)導出了計算干凈濾層阻力的公式：(5-13)隨著過濾的進行，濾料層孔隙率逐漸變小，水頭損失隨比沉積量σ增大而增大。納污濾層的水頭損失可用（ε-σ）代替上式中的ε0，仍用式（5-13）計算。第二十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日也可在干凈濾層水頭損失上疊加一個隨σ或t增大而增大的阻力項ΔH。計算水頭損失增值的公式很多，如格里哥利（Gregory）公式：(5-14)

由式（5-13）和（5-14）可得出如下結論。①水頭損失與濾速成正比，提高濾速將增大水頭損失，但懸浮物進入濾層的深度也加大，故對同一截留量而言，水頭損失增大較慢;②水頭損失與濾料粒徑的平方成正比，粒徑減小30％，水頭損失將增大一倍;③孔隙率對水頭損失影響較大，成(1-ε0)2/ε0關系。當ε從0.5減至0.4時，損失將增大2.8倍;④水頭損失與過濾時間和進水濃度成正比。第二十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日

三、過濾效率的影響因素

1、濾料的影響

（1）粒度過濾效率與粒徑dn（l＜n＜3）成反比，即粒度越小，過濾效率越高，但水頭損失也增加越快。（2）形狀角形濾料的表面積比同體積的球形濾料的表面積大、因此，當孔隙率相同時，角形濾料過濾效率高。（3）孔隙率球形濾料的孔隙率與粒徑關系不大，一般都在0.43右。但角形濾料的孔隙率取決于粒徑及其分布，一般約為0.48～0.55。（4）厚度濾床越厚，濾波越清，操作周期越長。（5）表面性質(zhì)濾料表面的不帶電荷或者帶有與懸浮顆粒表面電荷相反的電荷有利于懸浮顆粒在其表面上吸附和接觸凝聚。第三十頁，共五十六頁，2022年，8月28日

2．懸浮物的影響

（1）粒度幾乎所有過濾機理都受懸浮物粒度的影響。粒度越大，通過篩濾去除越易。（2）形狀角形顆粒因比表面積大，其去除效率比球形顆粒高。（3）密度顆粒密度主要通過沉淀，慣性及布朗運動機理影響過濾率．（4）濃度過濾效率隨原水濃度升高而降低，濃度越高，穿透越易，水頭損失增加越快。（5）溫度溫度影響密度及粘度，進而通過沉淀和附著機理影響過濾效率。降低溫度，對過濾不利。（6）表面性質(zhì)懸浮物的絮凝特性，電動電位等主要取決于表面性質(zhì)，因此，顆粒表面性質(zhì)是影響過濾效率的重要因素。Return第三十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日第三節(jié)快濾池的運行

一、濾速變化及其控制

在恒速過濾中，作用在濾池上的水頭恒定，而濾層中的阻力增加，由逐漸開大的出水閥（手控或自控）來補償，使總阻力和出水量維持不變。開始過濾時，濾層是干凈的，阻力很小。此時讓一部分水頭消耗在幾乎是關閉的出水閥上。繼續(xù)進行過濾，濾池逐漸被懸浮物阻塞，阻力增大，因而流量控制閥應逐漸開大。當出水閥全開時，則過濾必須停止，否則濾速將下降。也可以在每個濾池的進水端和出水閥后分別設進水堰室和出水堰室（如圖5-14所示）來實現(xiàn)變水位恒速過濾。

第三十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日如果將進水管設在排水槽以下，當濾池水位低于排水槽時，過濾速度是恒定的；而當池內(nèi)水位高出排水槽，則變?yōu)榻邓龠^濾。對一組并聯(lián)運行的濾池，各濾池內(nèi)的水位基本相同。當其中某個濾池阻力增大對，則總進水量在各濾池間重新分配，使濾池水位稍許上升．從而增加了較干凈濾池的水頭和流量。隨著濾層阻力增大，濾速相應降低，除濾層外的其余各部分阻力因隨濾速變化也有所減少。總的結果是濾速降低較為緩慢。采用這種降速過濾方式運行，需要的工作水頭（即濾池深度）可以小于恒速過濾。第三十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日

為了避免濾床脫水、出現(xiàn)濾層龜裂、偏流、受進水沖刷等問題，出水堰頂必須設在濾層以上。這種布置同時消除了濾層內(nèi)產(chǎn)生負水頭的可能性。隨過濾進行，濾池水頭損失和濾后水濃度逐漸上升，理想情況如圖5-15所示。當出水濃度超過允許值或水頭損失達到設定值，過濾階段即告結束，濾池需進行反洗。濾池的過濾時間也稱過濾周期，隨濾料組成、原水濃度、濾速而異。一般控制在12～24小時。第三十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日二、濾池沖洗

濾池沖洗的目的是清除截留在濾料孔隙中的懸浮物，恢復其過濾阻力。一般濾池采用濾后水反沖洗，并輔以表面沖洗或空氣沖洗。采用這種水-氣聯(lián)合沖洗方式不需要使濾層全部流化，所用的沖洗強度較小，不會產(chǎn)生濾料流失，濾料也不會分層，但沖洗不干凈。大多數(shù)濾池都采用了較高的沖洗強度，使濾層全部流化?？克羟泻皖w粒摩擦清洗濾料。

1．膨脹率當上升的反沖洗水流對濾料施加的拖曳力等于濾料的有效重量時，濾料呈臨界懸浮狀態(tài)，此后，隨沖洗強度加大，濾層進一步膨脹和流化。濾層膨脹率σ可表示為：(5-15)第三十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日

膨脹率測定簡單，常作為反沖洗澡作的控制指標。e太低，水流剪切力??；e過高，顆粒碰撞次數(shù)少，還會沖動墊料層及流失濾料，因此，e應適當。對砂濾床，最佳膨脹率E可由下式計算:E=(1.5-2.5ε0)(5-16）具有一定級配的分層濾床，在同一反沖洗強度下，不同粒徑的濾層其膨脹率不同。實驗表明，當最大顆粒的沉降速度u滿足下式時，整個濾層就完全膨脹起來。

εe=(v1/u)0.22

（5-17）完全膨脹后的厚度由下式確定：(5-18)第三十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日2、反沖洗強度

單位時間單位濾池面積通過的反沖洗水量稱為反沖洗強度q，通常用L/(m2·s)表示、其值與濾料粒徑、水溫、孔隙率和要求的膨脹率有關，可用式（5-19）計算，也可用試驗方法確定。(5-19)

根據(jù)經(jīng)驗，過濾一般的懸浮物時，要求q約在12～15L/(m2·s)之間，如過濾油質(zhì)懸浮物，則要求q增大至20

L/(m2.s)或更大。第三十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日

3．反沖洗時間

反沖洗時間依濾層污染程度而異，應根據(jù)運行情況來確定。在沖洗初期，出水濁度急劇升高，達最大值后，逐漸降低。通過測定反洗水濁度，可確定合適的沖洗時間。若沖洗時間不夠，污物來不及脫落和排走、一般反沖洗時間為5～10min，加上啟閉閥門和表面沖洗時間，總共需15～30min。

4、反沖洗水頭反沖洗所需水頭等于濾層、墊層、配水系統(tǒng)及管路的水頭損失之和，并留有1.5～2.0m的富余水頭。濾層阻力正好等于濾料在水中的重量，其水頭損失可由下式計算：(5-20)第三十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日

卵石墊料層的水頭損失可按以下經(jīng)驗公式計算：

h2=0.22L1q(m)（5-21）大阻力配水系統(tǒng)的孔眼水頭損失為:(5-22)采用雙層砌塊式濾磚的水頭損失也可用類似于式（5-22）的水力學公式計算，即h3=0.195q2。采用豆石濾水板，其水頭損失取經(jīng)驗值為0.25～0.4m。第三十九頁，共五十六頁，2022年，8月28日5．反沖洗水的供應和排除反沖洗水可用水塔或水泵供給。水塔安裝高度及水泵揚程取決于反沖洗水頭。反沖洗水量為濾池面積、反沖洗強度與時間的乘積，約占濾過水量的1%～2%。水塔的容量應為一次反沖洗用水量的1.5倍，水深不超過3m。當反洗水需要升溫時，可在水塔內(nèi)通入蒸汽。反沖洗排出的污水應及時排除，通常返回處理系統(tǒng)的首端。6．空氣沖洗到目前為止，還沒能從理論上推導出水－氣聯(lián)合沖洗的最佳空氣沖洗強度。根據(jù)經(jīng)驗，對單一濾料的石英砂及無煙煤濾池，采用的空氣沖洗強度范圍為160～27L/(m2·s)，沖洗歷時3～4min。第四十頁，共五十六頁，2022年，8月28日

7．表面沖洗

在過濾含有機物質(zhì)較多的原水時，濾層表面往往生成由濾料顆粒、懸浮物和粘性物質(zhì)結成的泥球。為了破壞泥球，提高沖洗質(zhì)量，常用壓力水進行表面沖洗。表面沖洗裝置有固定管式和旋轉管式兩種。固定式?jīng)_洗管設在濾層以上6～8cm處，每個噴水孔服務的面積應相同，沖洗強度為2.5～3.5L/(m2·s)，壓力15～20mH2O。旋轉式?jīng)_洗管設在濾層以上5cm處，利用射流產(chǎn)生的反力使噴水管旋轉、沖刷和攪拌濾層。對多層濾料濾池，常設雙層旋轉管。沖洗強度為1～1.5L/(m2·s)，壓力30～40mH2O。與固定管相比，旋轉管所用鋼材和沖洗水量較少。第四十一頁，共五十六頁，2022年，8月28日

三、常見故障及對策

1．氣阻在過濾末期，局部濾層的水頭損失可能大于該處實際的水壓力，即出現(xiàn)負水頭。此時，這部分濾層水平溶解的氣體將釋放出來，積聚在孔隙中，阻礙水流通過，以致濾水量顯著減少。為防止氣阻現(xiàn)象產(chǎn)主，首先應保持濾層上足夠的水深，消除負水頭。其次，在配水系統(tǒng)末端應設排氣管，防止反沖洗水中帶入氣體積聚在墊層或濾層中。有時也可適當加大濾速，促使整個濾層納污比較均勻。一旦發(fā)生氣阻，應停止過濾，進行反沖洗。2．結泥球濾層表面的顆粒較細，截留的懸浮物較多。如果沖洗不干凈，則互相粘結成球。球徑可達5～20cm。在下一次沖洗時，因質(zhì)量較大而沉入濾層深處，造成布水不勻和再結泥球的惡性循環(huán)。這種污泥的主要成分是有機物，結球嚴重時會腐化發(fā)臭。防止辦法是改善沖洗效果，增加表面沖洗。對已結促球的搖他，應潮他換濾料，也可在反沖洗時加氫浸泡12h，氧化污泥，加氧量約每平方米濾池師漂白粉。第四十二頁，共五十六頁，2022年，8月28日3．跑砂如果沖洗強度過大或濾料級配不當，反沖洗去沖走大量細濾料。另外，如果沖洗水分配不勻，墊料層可能發(fā)生平移，進一步促使市水不勻，最后局部墊料層被沖走淘空，過濾時，濾料通過這些部位的配水系統(tǒng)偏失到清水池中、遇到這種情況，應檢查配水系統(tǒng)，并適當調(diào)整沖洗強度。4．水生物繁殖在水溫較高時，沉淀他出水中常含多種微生物，極易在濾池中繁殖。在快濾池中，微生物繁殖是不利的，往往會使游展堵塞?？稍跒V前加氫解決。Return第四十三頁，共五十六頁，2022年，8月28日第四節(jié)快濾池的設計

一、設計濾速及濾池總面積計算

設計快濾池時，首先應當確定合適的過濾速度，再根據(jù)設計水量，計算出所需的濾池總面積。設計濾速直接涉及過濾水質(zhì)、處理成本及運行管理等一系列問題．應根據(jù)具體情況綜合考慮。飲用水過濾池的濾速應符合有關設計規(guī)范要求，我國規(guī)定單層砂濾池的正常濾速為8～12m/h；在其他濾池沖洗，檢修時，設計總水量通過工作濾池時的強制濾速為10～14m/h.多層濾池的濾速見表5-1。過濾廢水時的濾速主要取決于懸浮物的濃度和處理要求。濾速確定后，濾池總面積F由下式確定：

F=Q/v(m2)（5-23）第四十四頁，共五十六頁，2022年，8月28日

二、濾池個數(shù)及尺寸的確定

濾池個數(shù)應根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模、造價、運行等條件通過技術經(jīng)濟比較確定。池數(shù)較多，運轉靈活．強制濾速較低，布水易均勻，沖洗效果好，但單位面積濾池造價增加。根據(jù)設計經(jīng)驗，濾池個數(shù)可按表5-4確定。濾池個數(shù)和單池面積確定后，還應校核1～2個濾池停產(chǎn)時工作濾池的強制濾速。濾池總深度包括超高（0.25～0.3m）、濾層上水深（1.5～2.om）、濾料厚度、墊料層厚及配水系統(tǒng)的高度，總厚度一般為3.0～3.5m。第四十五頁，共五十六頁，2022年，8月28日三、管廊的布置

集中布置濾池主要管道、配件及閥門的池外場所稱為管廊。管廊的布置與濾池的數(shù)目和排列方式有關。一般濾池個數(shù)少于5個時，宜用單排布置，管廊位于濾池的一側。管廊布置應滿足下列要求：（1）保證設備安裝及維修的必要空間，同時應力求緊湊、簡捷；（2）要有通道，便于操作與聯(lián)系；（3）要有良好的采光、通風及排水設施。此外，在濾池設計中，每個濾池底部應設放空管，池底應有一定坡度，便于排空積水；密閉管渠上應設檢修入孔；池內(nèi)壁與濾料接觸處應拉毛，以防止水流短路。第四十六頁，共五十六頁，2022年，8月28日

幾種管廊布置方法見圖濾池數(shù)小于5個時，濾池宜采用單行排列，管廊位于濾池的一側。當濾池數(shù)超過5個時，濾池宜采用雙行排列，管廊位于兩排濾池的中間。后者布置緊湊，但管廊通風、采光不如前者，檢修也不太方便。第四十七頁，共五十六頁，2022年，8月28日

Return第四十八頁，共五十六頁，2022年，8月28日第五節(jié)其他濾池

一、無閥濾池一般快濾池都有復雜的管道系統(tǒng)，并設有各種控制閥門，操作步驟相當復雜，