[经管营销]第5章 过滤ppt课件

1、 5.1 5.1 过滤概述过滤概述 5.2 5.2 慢滤池和快滤池慢滤池和快滤池 5.3 5.3 颗粒滤料与承托层颗粒滤料与承托层 5.4 5.4 过滤实际过滤实际 5.5 5.5 滤层的反冲洗滤层的反冲洗 5.6 5.6 几种常见的滤池几种常见的滤池v过滤的目的：部分用来去除水中的悬浮物，以获得浊度过滤的目的：部分用来去除水中的悬浮物，以获得浊度更低的水；部分用来去掉污泥中的水，以获得含水量较更低的水；部分用来去掉污泥中的水，以获得含水量较低的污泥。低的污泥。v颗粒资料过滤：指水经过颗粒资料构成的滤层，以截流颗粒资料过滤：指水经过颗粒资料构成的滤层，以截流水中的悬浮物；水中的悬浮物；v粗滤：

2、以筛网或带孔眼的资料来截留水中较大的物体，粗滤：以筛网或带孔眼的资料来截留水中较大的物体，被截留物体的尺寸在被截留物体的尺寸在100m100m以上；以上；v细滤：以更小的筛网、多孔资料或在支撑构造上构成的细滤：以更小的筛网、多孔资料或在支撑构造上构成的滤饼，以截留滤饼，以截留0.10.1100m100m尺寸的杂质颗粒；尺寸的杂质颗粒；v膜滤：是用人工合成的具有不同孔径的滤膜来过滤水，膜滤：是用人工合成的具有不同孔径的滤膜来过滤水，以截留水中的细小杂质。以截留水中的细小杂质。5.2.1. 慢滤池慢滤池 慢滤池是最早出现的用于水处置的过滤设备，能有效慢滤池是最早出现的用于水处置的过滤设备，能有效地

3、去除水的色度、嗅和味。慢滤池的构造表示图地去除水的色度、嗅和味。慢滤池的构造表示图51所所示：示： v滤料：普通为砂，外表生长一层滤膜滤料：普通为砂，外表生长一层滤膜12个星期后能有效地去除水的色度、嗅和味，个星期后能有效地去除水的色度、嗅和味，浊度可降到浊度可降到0，可不消毒；，可不消毒； v滤速：指单位时间、单位过滤面积上的过滤水滤速：指单位时间、单位过滤面积上的过滤水量，单量，单 位为位为m3/m2 h或或m/h；v滤速慢：滤速慢：V0.1 0.3 m/h，重力运转；，重力运转；v任务原理：滤池任务时，将沉淀以后的水引入任务原理：滤池任务时，将沉淀以后的水引入滤池上部，由上向下经滤层过滤

4、，水中浊质被滤池上部，由上向下经滤层过滤，水中浊质被截留于滤层中，滤后的清水经下部集水系统搜截留于滤层中，滤后的清水经下部集水系统搜集后，引出池外。集后，引出池外。v适用的进水条件：适用的进水条件：v 浊度：浊度：10NTU10NTU以下；以下；v 总大肠菌类：总大肠菌类：10101000/100mL1000/100mLv 藻类：不太多；藻类：不太多；v 规模：规模：1000010000人以下的小型给水处置人以下的小型给水处置v出水水质：出水水质：v 小于小于1.0NTU1.0NTU，总大肠菌类，总大肠菌类1t1)时的水压线5-55-5 负水头危害及措施： 添加滤层部分阻力，添加了水头损失，滤

5、池的作用水头很快被用完，需中止过滤； 空气泡会穿过滤料层，上升到滤池外表，甚至把 煤粒这种轻质滤料带走。并且在冲洗时，空气更容易把 大量的滤料随水带走。 防止滤池中出现负水头方法是添加滤层上面的水深。v不均匀的石英砂的单层滤料滤池不均匀的石英砂的单层滤料滤池v 滤层含污才干：单位面积滤层在一个滤层含污才干：单位面积滤层在一个过滤周期里截留的悬浮物量称为过滤周期里截留的悬浮物量称为“滤层含污才滤层含污才干。干。v 采用不均匀的石英砂的单层滤料滤池采用不均匀的石英砂的单层滤料滤池在反冲洗时会产生典型的水力分级滤料上细在反冲洗时会产生典型的水力分级滤料上细下粗的景象，上部细滤料很快被堵塞，下部下粗的

6、景象，上部细滤料很快被堵塞，下部滤料还没发扬作用。滤层含污才干不高。其含滤料还没发扬作用。滤层含污才干不高。其含污量随深度的变化见图污量随深度的变化见图5-6曲线曲线1与坐标轴所包与坐标轴所包围的面积。围的面积。21(cm)滤层深度滤层含污量（g/cm2）双层滤料单层滤料石英砂石英砂无煤烟图 5-6 滤料层含污量变化v非均质滤池中杂质分布不均景象的改善非均质滤池中杂质分布不均景象的改善vA 均质滤料滤池和多层滤料滤池均质滤料滤池和多层滤料滤池v 均质滤料过滤目前在实践消费中曾经实现，如均质滤料过滤目前在实践消费中曾经实现，如V型滤池，降低了水力分级的程度；型滤池，降低了水力分级的程度；v 多层

7、滤料滤池如双层和三层滤料见图多层滤料滤池如双层和三层滤料见图5-7。v 双层滤池其含污量随深度的变化见图双层滤池其含污量随深度的变化见图5-6曲线曲线2。v 石英沙石英沙无烟煤石榴石无烟煤均质滤料（a）（b）（c）图 5-7 几种滤料组成示意图1 1上向流：当流速太大时，外表应加格网或格栅上向流：当流速太大时，外表应加格网或格栅 缺陷：冲洗水流与过滤水流方向一致，冲洗效缺陷：冲洗水流与过滤水流方向一致，冲洗效果不好，大量污泥需经过整个滤层才干排出，往往果不好，大量污泥需经过整个滤层才干排出，往往使污泥排除不净。使污泥排除不净。2 2双向流：苏联发明的。此种过滤方式效果虽好，双向流：苏联发明的。

8、此种过滤方式效果虽好，但滤池构造复杂。但滤池构造复杂。 上向流和双向流如图上向流和双向流如图5-85-8所示。所示。1过滤方式过滤方式等速过滤等速过滤 即在滤池的整个过滤周期内滤速不即在滤池的整个过滤周期内滤速不 变也即是变也即是滤池流量坚持不变溢流堰控制进水、滤速调滤池流量坚持不变溢流堰控制进水、滤速调理器调理出水。理器调理出水。 最常见的等速过滤如图最常见的等速过滤如图5-9所示。在等速过滤所示。在等速过滤形状，由于滤层逐渐被堵塞，水头损失随过滤形状，由于滤层逐渐被堵塞，水头损失随过滤时间逐渐添加，滤池中水位逐渐上升，当水位时间逐渐添加，滤池中水位逐渐上升，当水位上升到最高允许水位时，过滤

9、停顿以待冲洗。上升到最高允许水位时，过滤停顿以待冲洗。 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最 高 水 位最 低 水 位进水出水Hmaxh Ho图 5 - 9 恒 速 过 滤即在滤池的整个过滤周期内滤速逐渐减小。即在滤池的整个过滤周期内滤速逐渐减小。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不变；进入滤池组的总流量不变； 每个池子的性能完全一样；每个池子的性能完全一样； 每个滤池恰好按它的编号顺序进展冲每个滤池恰好按它的编号顺序进展冲洗。那么滤池的水位与滤速变化如图洗。那么滤池的水位与滤速变化如图5-10所所示。

10、示。 挪动冲洗罩滤池是典型的减速过滤滤池。挪动冲洗罩滤池是典型的减速过滤滤池。最高水位进水渠进水阀排水阀排水渠最低水位清水池0过滤时间t（h）滤速v（m/h）图 5-10 减速过滤（一组4座滤池）图5-10 一座滤池滤速变化（一组共4座滤池）1. 与等速过滤相比，在平均滤速一样的情况下，减速过滤与等速过滤相比，在平均滤速一样的情况下，减速过滤后的出水水质较好后的出水水质较好,产水量较大。这能够由于在过滤周期产水量较大。这能够由于在过滤周期后期，减速过滤滤速较低，因此相应的管道等的水损较后期，减速过滤滤速较低，因此相应的管道等的水损较小，在作用水头一样的条件下，提供应滤层的可利用的小，在作用水头

11、一样的条件下，提供应滤层的可利用的水头较大；同样在过滤后期，恒速过滤出水浊度较高，水头较大；同样在过滤后期，恒速过滤出水浊度较高，而减速过滤由于滤速较低，出水水质较好；而减速过滤由于滤速较低，出水水质较好；2. 在一样过滤周期内，过滤水损也较小。这是由于当滤料在一样过滤周期内，过滤水损也较小。这是由于当滤料干净时，滤层的孔隙率较大，虽然滤速较其它滤池较高，干净时，滤层的孔隙率较大，虽然滤速较其它滤池较高，但孔隙流速并非按流速增高倍数增大。相反滤层内截留但孔隙流速并非按流速增高倍数增大。相反滤层内截留杂质量较多时，虽然滤速较低，但因滤层孔隙滤减小，杂质量较多时，虽然滤速较低，但因滤层孔隙滤减小，

12、孔隙流速并未过多减小。因此，过滤初期，滤速较大可孔隙流速并未过多减小。因此，过滤初期，滤速较大可使悬浮物深化下层滤料；过滤后期滤速减小，可防止悬使悬浮物深化下层滤料；过滤后期滤速减小，可防止悬浮颗粒穿透滤层。等速过滤那么不具备这种调理功能。浮颗粒穿透滤层。等速过滤那么不具备这种调理功能。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“直接过滤。直接过滤。 直接过滤有两种方式：原水加药后只经过混合就直接进入滤直接过滤有两种方式：原水加药后只经过混合就直接进入滤池过滤，称为池过滤，称为“接触过滤。也可称为接触过滤。也可称为“直流过滤，见图直流过滤，见

13、图9-109-10中中a a与与b b所示；原水加药后经过混合和微絮凝池后进入滤池所示；原水加药后经过混合和微絮凝池后进入滤池过滤，称为过滤，称为“微絮凝过滤微絮凝过滤 ，如图，如图5-115-11中中c c与与d d所示。所示。图图5-11 5-11 直接过滤流程直接过滤流程 原水混合双层或三层滤料滤池过滤出水硫酸铝聚合物（a）阳离子型聚合物双层或三层滤料滤池双层或三层滤料滤池阳离子型聚合物原水混合原水硫酸铝混合混合絮凝池聚合物（C）絮凝池原水混合双层或三层滤料滤池（b）过滤出水过滤出水过滤出水（d） 直接过滤的两个特点：直接过滤的两个特点： 采用双层或三层滤料滤池；采用双层或三层滤料滤池；

14、 采用聚合物为主混凝剂或助凝剂。采用聚合物为主混凝剂或助凝剂。 直接过滤要求：直接过滤要求： 原水浊度和色度较低且水量变化小，原水浊度和色度较低且水量变化小， 年年年年 原水浊度低于原水浊度低于50度；度； 直接过滤中的滤速应根据原水水质决直接过滤中的滤速应根据原水水质决 定，浊度偏高时应采用较低滤速，当原水定，浊度偏高时应采用较低滤速，当原水 浊度在浊度在50度以上时，滤速普通在度以上时，滤速普通在5m/h左右左右本节完本节完前往目录5.3.1.5.3.1.颗粒滤料颗粒滤料1.1.滤料的根本要求：滤料的根本要求：1 1具有足够的机械强度；具有足够的机械强度；2 2具有足够的稳定性；具有足够的

15、稳定性；3 3能就地取材、价廉；能就地取材、价廉；4 4外形接近于球状，外表比较粗糙而有外形接近于球状，外表比较粗糙而有 棱角。棱角。1 1比外表积：粒状滤料的比外表积可以表示为单位分量比外表积：粒状滤料的比外表积可以表示为单位分量或体积的滤料所具有的外表积，单位为或体积的滤料所具有的外表积，单位为cm2/gcm2/g或或cm2/ cm3cm2/ cm3。2 2滤料粒径级配滤料粒径级配 1 1有效粒径与不均匀系数有效粒径与不均匀系数 粒径级配可以用滤料的有效粒径和不均匀系数表示，关系如下：粒径级配可以用滤料的有效粒径和不均匀系数表示，关系如下：式中：式中：d10d10经过滤料分量经过滤料分量1

16、010的筛孔孔径；反映细颗粒尺寸的筛孔孔径；反映细颗粒尺寸 d80d80经过滤料分量经过滤料分量8080的筛孔孔径。反映细颗粒尺寸的筛孔孔径。反映细颗粒尺寸意义：意义：K80K80愈大，颗粒越不均匀，对过滤冲洗不利，即过滤时滤层纳污才愈大，颗粒越不均匀，对过滤冲洗不利，即过滤时滤层纳污才干减小；反冲洗时，假设满足粗滤料膨胀要求，细滤料能够被冲出池干减小；反冲洗时，假设满足粗滤料膨胀要求，细滤料能够被冲出池外，假设满足细滤料膨胀要求，粗颗粒能够得不到很好的冲洗。因此，外，假设满足细滤料膨胀要求，粗颗粒能够得不到很好的冲洗。因此，K80K80愈接近愈接近1 1越好，但造价高。越好，但造价高。108

17、080ddk2最大粒径、最小粒径最大粒径、最小粒径 表表5-1 滤料级配与滤速滤料级配与滤速。类别类别滤料组成滤料组成滤速滤速（m/h）强制滤速强制滤速（m/h）粒径粒径（mm）不均匀系数不均匀系数K80厚度厚度（mm）单层石英单层石英砂滤料砂滤料dmax=1.2dmin=0.52.0700101014双层滤料双层滤料无烟煤无烟煤dmax=1.8dmin=0.82.030040010141418石英砂石英砂dmax=1.2dmin=0.52.0400三层滤料三层滤料无烟煤无烟煤dmax=1.6dmin=0.81.745018202025石英砂石英砂dmax=0.8dmin=0.5=0.51.5

18、230重质矿石重质矿石dmax=0.5dmin=0.251.770(3) (3) 滤料的当量直径滤料的当量直径式中，式中，de de 滤料层的当量粒径，滤料层的当量粒径，mm mm pi pi 截留在筛孔为和的筛子之间的滤料分量占滤料截留在筛孔为和的筛子之间的滤料分量占滤料总分量的百分数；总分量的百分数； (4) (4) 球度系数与外形系数球度系数与外形系数 球度系数球度系数: : 滤料颗粒的外形系数为：滤料颗粒的外形系数为： niiiieddpd121颗粒实际表面积同体积球体表面积1 表表5-2 滤料颗粒的外形及其球度滤料颗粒的外形及其球度 系数、外形系数、孔隙率系数、外形系数、孔隙率 图图

19、5-12 滤料颗粒的外形表示滤料颗粒的外形表示序号序号形状描述形状描述球度系数球度系数形状系数形状系数孔隙率孔隙率1圆球形圆球形1.01.000.382圆圆 形形0.981.020.383已磨蚀的已磨蚀的0.941.060.394带锐角的带锐角的0.811.230.405有角的有角的0.781.280.434 4 滤料粒径的筛分方法滤料粒径的筛分方法 1 1筛分实验记录：筛分实验记录见表筛分实验记录：筛分实验记录见表5 53 3筛孔筛孔（mmmm）留在筛上的砂量留在筛上的砂量通过该号筛的砂量通过该号筛的砂量质量质量（g g）% %质量质量（g g） % %2.3622.3620.80.80.4

20、0.4199.2199.299.699.61.6511.65118.418.49.329.32180.8180.890.490.40.9910.99140.640.620.320.3140.2140.270.170.10.5890.58985.085.042.542.555.255.227.627.60.2460.24643.443.421.721.711.811.85.95.90.2080.2089.29.24.64.62.62.61.31.3筛底盘筛底盘2.62.61.31.3合计合计200200100100 2) 2) 筛分曲线筛分曲线 0204060801000.20.4 0.550.

21、81.01.2 1.341.61.82.02.22.420104060801001.10.441.54()筛孔孔径（mm）通过筛孔砂量0.61.4()图 5-13 滤料筛分曲线 5 5滤料层的孔隙率滤料层的孔隙率 滤料层的孔隙率滤料层的孔隙率m m：整个滤层中孔隙总体积：整个滤层中孔隙总体积与整个滤层的体积之比，与整个滤层的体积之比， m 1 m 1。 测定方法：取一定量的滤料，在测定方法：取一定量的滤料，在105oC105oC下烘下烘干称重，并用比重瓶测出其密度。然后放入过滤干称重，并用比重瓶测出其密度。然后放入过滤筒中，用清水过滤一段时间后，量出滤层体积，筒中，用清水过滤一段时间后，量出滤

22、层体积，那么孔隙率为：那么孔隙率为： 式中：式中：G G 烘干后的滤料烘干后的滤料, g, g； 滤料的密度，滤料的密度，g/cm3g/cm3； V V 滤料层的堆积体积，滤料层的堆积体积，cm3cm3。 VGm1v承托层作用：承托层填充于滤层与配水系统之间，承托层作用：承托层填充于滤层与配水系统之间，其作用是过滤时阻挠滤料进入配水系统，反洗时其作用是过滤时阻挠滤料进入配水系统，反洗时还能起均匀布水作用。还能起均匀布水作用。 v承托层资料：普通采用天然卵石或碎石。承托层承托层资料：普通采用天然卵石或碎石。承托层资料亦应有足够的机械强度和化学稳定性，其最资料亦应有足够的机械强度和化学稳定性，其最

23、小粒径不应小于滤料的最大粒径，从上至下按粒小粒径不应小于滤料的最大粒径，从上至下按粒度由小到大分层铺设，反洗时不能被水激动而发度由小到大分层铺设，反洗时不能被水激动而发生位移。其规格如下表所示。生位移。其规格如下表所示。 表表5-4 5-4 单层或双层承托层粒径和厚度单层或双层承托层粒径和厚度层次（自上而下）层次（自上而下）粒径（粒径（mm）厚度厚度124100248100381610041632本层顶面高度至少应高本层顶面高度至少应高于配系统孔眼于配系统孔眼100mm表表5-5 三层滤料滤池承托层资料、粒径与厚度三层滤料滤池承托层资料、粒径与厚度 层次层次（自上而下）（自上而下）材料材料粒径

24、粒径（mm）厚度厚度（mm）1重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）0.51.0502重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）12503重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）24504重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）重质矿石（如石榴石、磁铁矿等）48505砾石砾石8161006砾石砾石1632本层顶面高度本层顶面高度至少应高于配至少应高于配系统孔眼系统孔眼100mm本节完本节完前往目录5.4.1 5.4.1 过滤水力学过滤水力学5.4.2 5.4.2 过滤去除悬浮物的机理过滤去除悬浮物的机理5.4.3 5.4.3 过滤实际过滤实际

25、1过滤过程中水头损失变化 1清洁滤料层的水头损失 均质滤料可按卡曼-康采尼公式Carman-Kozony公 式： 式中：h0水流经过清洁水头损失，cm； 水的运动粘度，cm2/s； g重力加速度，981cm/s2; m0滤料的孔隙滤； d0与滤料体积一样的球体直径，cm； L0滤层的厚度，cm； 滤速，以cm/s计; 滤料颗粒球度系数。 02030200)1()1 (180ldmmgh 非均匀滤层按下式计算： 式中：pi粒径为di的滤料分量占全部滤料分量之 比；其他符号同前。由上式知：m0， H0不变时，滤速v ； 滤速v不变， H0 。2等速过滤过程中的水头损失变化 过滤时滤池的总水头损失为

26、：0( )tHHhH2220003110(1)1180( )(/)nniiiiimhhlpdgm两阶段实际：由颗粒迁移与颗粒吸附组成。两阶段实际：由颗粒迁移与颗粒吸附组成。 颗粒迁移：沉淀、分散、惯性、阻截和水动力非球形颗粒在颗粒迁移：沉淀、分散、惯性、阻截和水动力非球形颗粒在速度梯度作用下发生转动速度梯度作用下发生转动 ，见图，见图5-145-14。 颗粒吸附：范德华引力、静电力、以及某些化学键和某些特殊颗粒吸附：范德华引力、静电力、以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力作用、絮凝颗粒间的架桥作用。的化学吸附力作用、絮凝颗粒间的架桥作用。图图5-14 5-14 悬浮颗粒的迁移过程悬浮颗粒的迁移

27、过程1沉淀2扩散3惯性5水动力流线滤料悬浮颗粒4阻截 在实践过滤过程中，上述两种机理往往同时起在实践过滤过程中，上述两种机理往往同时起作用，只是依条件不同而有主次之分。作用，只是依条件不同而有主次之分。 对粒径较大的悬浮颗粒，以阻力截留为主，由对粒径较大的悬浮颗粒，以阻力截留为主，由于这一过程主要发生在滤料表层，通常称为外表过于这一过程主要发生在滤料表层，通常称为外表过滤。滤。 对于细微悬浮物，以发生在滤料深层的重力沉对于细微悬浮物，以发生在滤料深层的重力沉降和接触粘附为主，称为深层过滤。降和接触粘附为主，称为深层过滤。 1937 1937年，日本的岩崎提出一个悬浮物在滤层年，日本的岩崎提出一

28、个悬浮物在滤层中的去除速率公式：中的去除速率公式：式中：式中： 分别为滤层分别为滤层x x处的颗粒浓度和过滤处的颗粒浓度和过滤系数；一个能全面反映实验景象的过滤系数的公系数；一个能全面反映实验景象的过滤系数的公式：式：cxczuyxff1110, c本节完本节完前往目录5.5.1 5.5.1 滤池的反冲洗方式及水力学滤池的反冲洗方式及水力学5.5.2 5.5.2 滤池的配水系统滤池的配水系统5.5.3 5.5.3 反冲洗废水的排除反冲洗废水的排除5.5.4 5.5.4 反冲洗水的供应反冲洗水的供应1. 1. 反冲洗方式反冲洗方式 1 1高速水流反冲洗：高速水流反冲洗： 2 2气气- - 水结合

29、反冲洗；水结合反冲洗； 3 3外表助冲加高速水流反冲洗。外表助冲加高速水流反冲洗。2. 气-水结合反冲洗 气-水结合冲洗具有下述特点： 冲洗效果好； 节约反冲洗水量； 冲洗终了后，滤层不产生或不明显产生上细下粗的分层景象； 气-水结合冲洗操作较为费事，池子和设备较复杂，需添加鼓风机或空压机、储气罐等气冲设备。 气-水结合冲洗有3种操作方式： 先气洗，后水洗； 先气水混合洗，再用水洗； 先气洗，再气水混合洗，最后用水洗或漂洗。 气-水结合冲洗时，总的反冲洗时间约在10min左右。 气气- -水结合冲洗时常用长柄滤头或复合气水反冲洗水结合冲洗时常用长柄滤头或复合气水反冲洗配水滤砖进展布气与布水，其

30、构造如图配水滤砖进展布气与布水，其构造如图5-155-15和图和图5-165-16所示。所示。水气气/水气/水气/水反冲气/水图 5-15 复合气水反冲洗配水滤砖套 筒滤 帽滤 板直 管气水图 5 - 1 6 气 - 水 同 时 冲 洗 时 长 柄 滤 头 工 况 示 意1 1反冲洗强度反冲洗强度 指单位面积滤层所经过的反冲洗水流量。指单位面积滤层所经过的反冲洗水流量。 式中：式中：qq滤层的反冲洗强度，滤层的反冲洗强度，L/(sL/(sm2)m2) Q Q反冲洗水流量，反冲洗水流量，L/sL/s A A滤层的平面面积，滤层的平面面积，m2m2。QqA2 2滤层膨胀度滤层膨胀度式中：式中：ee

31、滤层的膨胀率；滤层的膨胀率； L0 L0反冲洗前滤层的厚度；反冲洗前滤层的厚度； L L反冲洗时滤层的厚度。反冲洗时滤层的厚度。 (%)10000LLLe3常用数据常用数据表表5-6 冲洗强度、膨胀度和冲洗时间冲洗强度、膨胀度和冲洗时间 注：注：1设计水温按设计水温按20OC计，水温每增减计，水温每增减1OOC，冲洗强度相应，冲洗强度相应 增减速增减速1%； 由于全年水温、水质有所变化，应思索有适当调整冲由于全年水温、水质有所变化，应思索有适当调整冲 洗强度的能够；洗强度的能够； 选择冲洗强度应思索所用混凝剂种类的要素；选择冲洗强度应思索所用混凝剂种类的要素； 无阀滤池冲洗时间可采用低限；无阀

32、滤池冲洗时间可采用低限；序号序号滤层类型滤层类型冲洗强度冲洗强度(L/s m2)膨胀度膨胀度（%）冲洗时间冲洗时间（min）1石英砂滤料石英砂滤料121545752双层滤料双层滤料131650863三层滤料三层滤料16175575 常见的配水系统有大阻力配水系统、小阻力配水系统、中阻力配水系统等三种，其作用： 反冲洗时，均匀分布反冲洗水； 过滤时，聚集过滤水引出池外。 反冲洗时配水不均匀的危害： 滤池中砂层厚度分布不同； 过滤时，产生短流景象，使出水水质下降； 能够招致部分承托层发生挪动，呵斥漏砂景象。配水孔眼配水室悬浮滤层承托层12图5-17 滤池反冲洗时水流路程示意图反冲洗水v水在配水系统

33、内的水头损失水在配水系统内的水头损失h1h1v 式中式中:s1-:s1-配水系统内的水力阻抗配水系统内的水力阻抗; ;v q- q-滤池的反冲洗强度滤池的反冲洗强度. .v水在配水系统孔眼中流出时的水头损失水在配水系统孔眼中流出时的水头损失h2h2v水在承托层的水头损失水在承托层的水头损失h3h3v水在悬浮层中的水头损失水在悬浮层中的水头损失h4h4211hs q222hs q233hs q40000(1) 1(1) 1hmLm L/11234/21234HhhhhHhhhh12HH又 /1231/2123sssqqsss假定h4=h/4,分别将h1 h2 h3代入上式,得由于反冲洗水在配水系

34、统内所走的路程不同,故/11ss/2233,ssss而 因此因此, ,两条水流由于在配水系统中的阻抗不同两条水流由于在配水系统中的阻抗不同, ,所以使得所以使得q1q2,q1q2,所以滤池的反冲洗强度在滤池平面上的分布使不均匀的所以滤池的反冲洗强度在滤池平面上的分布使不均匀的. . 为了使反冲洗水分布均匀为了使反冲洗水分布均匀, ,常使常使qmax/qminqmax/qmin表示表示, ,且比值且比值 1. 1. 采用以下方式实现采用以下方式实现: :加大水力阻抗加大水力阻抗s2s2减小孔口总面积减小孔口总面积, ,使使s1s1、s3s2,s3s2,即增大即增大s2s2就相对减就相对减弱了承托

35、层、滤料层及配水系统压力不均匀的影响。从而使弱了承托层、滤料层及配水系统压力不均匀的影响。从而使qmax/qmin1qmax/qmin1，按这种原理设计出的配水系统，称为，按这种原理设计出的配水系统，称为“大阻力配大阻力配水系统；水系统；尽量减小水力阻抗尽量减小水力阻抗s1s1减小干、支管进口水流速度，即减少配水系统减小干、支管进口水流速度，即减少配水系统由于压力变化对布水均匀性的影响由于压力变化对布水均匀性的影响, ,使使s1s2s1s2、s3, s3, 从而使从而使s1s1可可以忽略不计，使以忽略不计，使qmax/qmin1qmax/qmin1，按这种原理设计出的配水系统，按这种原理设计出

36、的配水系统，称为称为“小阻力配水系统。减少配水系统阻抗小阻力配水系统。减少配水系统阻抗S1S1增大配水空增大配水空间间配水系统流速降低配水系统流速降低使孔眼处的压力接近使孔眼处的压力接近相应降低相应降低S2S2，添，添加开孔比加开孔比1.0-1.5%1.0-1.5%。/1231/2123sssqqsss 使孔眼的水力阻力远远大于其它部分的水力阻力使孔眼的水力阻力远远大于其它部分的水力阻力添添加孔眼流速加孔眼流速5 56m/s6m/s，开孔比小，开孔比小0.2 % 0.2 % 0.25% 0.25% 普通为穿孔管大阻力配水系统。构造如图普通为穿孔管大阻力配水系统。构造如图5-185-18和图和图

37、5-5-1919所示。所示。 4 5 4 5 图 5 - 1 8 穿 孔 支 管 孔 口 位 置a干 管进 水cb支 管图 5-19 穿 孔 大 阻 力 配 水 系 统大阻力配水系统的设计要点：大阻力配水系统的设计要点：干管起端流速为干管起端流速为0.20.21.2m/s1.2m/s，支管起端流速为，支管起端流速为1.41.41.8 m/s1.8 m/s，孔眼流速为，孔眼流速为3.53.55 m/s5 m/s。支管中心距为支管中心距为0.250.250.3 m0.3 m，支管长度与其直径之比普，支管长度与其直径之比普通不应大于通不应大于6060。孔口直径约为孔口直径约为9 912 mm12 m

38、m，设于支管两侧，与垂线呈，设于支管两侧，与垂线呈45O45O角向下交错陈列。角向下交错陈列。干管横截面与支管总横截面之比应大于干管横截面与支管总横截面之比应大于1.751.752.02.0。当。当干管直径或渠宽大于干管直径或渠宽大于300mm300mm时，顶部应装滤头、管嘴或时，顶部应装滤头、管嘴或把干管埋入池底。把干管埋入池底。孔口总面积与滤池面积之比称为开孔比，其值可按下孔口总面积与滤池面积之比称为开孔比，其值可按下式计算：式计算：/1100%100%100%/1000fQ vqFQ qv 大阻力配水系统优缺陷大阻力配水系统优缺陷 配水均匀性好、任务可靠、采用最广、冲洗干净；配水均匀性好

39、、任务可靠、采用最广、冲洗干净； 构造复杂；构造复杂； 管道容易结垢，添加检修困难；管道容易结垢，添加检修困难； 孔口水头损失大，因此要求反冲洗水压高，需冲洗水箱孔口水头损失大，因此要求反冲洗水压高，需冲洗水箱或水泵冲洗时动力耗费大或水泵冲洗时动力耗费大 。 无阀滤池、挪动冲洗罩滤池、虹吸滤池等的冲洗水头非无阀滤池、挪动冲洗罩滤池、虹吸滤池等的冲洗水头非常有限，不宜采用大阻力配水系统。常有限，不宜采用大阻力配水系统。 2 2小阻力和中阻力配水系统的构造：小阻力和中阻力配水系统的构造： 采用钢筋混凝土穿孔滤板或穿孔滤砖中阻力和滤头，见图采用钢筋混凝土穿孔滤板或穿孔滤砖中阻力和滤头，见图5-205

40、-20、5-215-21、5-225-22。 钢筋混凝土穿孔滤板：板上铺设一层或两层尼龙网。钢筋混凝土穿孔滤板：板上铺设一层或两层尼龙网。 造价低，造价低，孔口不易堵，配水均匀性好，强度高，耐腐蚀孔口不易堵，配水均匀性好，强度高，耐腐蚀 但尼龙网接缝应接但尼龙网接缝应接好，有时可铺一层卵石。好，有时可铺一层卵石。707070 35357070703010冲洗水膨胀砂面排水槽滤板底部配水室100图 5-20小阻力配水系统图 5-21 钢筋混凝土穿孔滤板 穿孔滤砖：钢筋混凝土或陶瓷制成。穿孔滤砖：钢筋混凝土或陶瓷制成。配水均匀性较好，但价钱高。配水均匀性较好，但价钱高。 开孔比：上层开孔比：上层1

41、.07，下层，下层0.7% 下层连通起配水渠的作用，上层不连通。下层连通起配水渠的作用，上层不连通。由于滤砖整体性，反冲时不易上浮，所需由于滤砖整体性，反冲时不易上浮，所需承托层厚度不大。承托层厚度不大。 清水池浑水渠冲洗水流滤砖上层用10mm导板隔开11:2水泥砂浆嵌缝粉平12802806002502801-1剖面图图 5-22 穿孔滤砖 反冲洗水头小；反冲洗水头小； 配水均匀性较大阻力配水系统为差，当配水配水均匀性较大阻力配水系统为差，当配水系统室内压力稍有不均匀，滤层阻力稍不均匀，系统室内压力稍有不均匀，滤层阻力稍不均匀，滤板上孔口尺寸稍有差别或部分滤板受堵塞，配滤板上孔口尺寸稍有差别或

42、部分滤板受堵塞，配水均匀程度都会敏感地反映出来；水均匀程度都会敏感地反映出来； 滤池面积较大时，不宜采用小阻力配水系统。滤池面积较大时，不宜采用小阻力配水系统。 5.5.4 反冲洗废水的排除1冲洗排水槽、排水渠 见图5-23、5-24。 2冲洗排水槽的设计要求 冲洗排水槽平面总面积普通不大于单个滤池面积的25%。否那么，会影响上升水流的均匀性。 相邻两槽的中心间距普通为1.52.0m。间距过大，难以排水均匀。 槽内水面以上普通要有7cm左右的维护高，以保证冲洗废水自在跌水进入排水槽。 排水槽的废水应自在跌水进入排水渠，以免引起壅水景象。 每单位槽长的溢入流量应相等。故施工时冲洗排水槽口应力求程

43、度，误差限制在2mm内。反冲洗废水的排除安装的计算略HeH2H21-1剖面1.5xx0.07m2x图 5-23 冲洗废水的排除图 5-24 冲洗排水槽剖面 5.5.5 反冲洗水的供应 1.水泵冲洗； 水泵冲洗的特点： 投资省； 但操作较为费事； 在冲洗的短时间内耗电量大，往往会使厂区内供电网负 荷骤增。2.冲洗水塔或水箱冲洗。 冲洗水箱的特点： 造价高； 但操作简单； 公用水泵小，耗电量较均匀。( / )QqA L s1 1反冲洗水的流量反冲洗水的流量式中：式中：q q反冲洗强度；反冲洗强度； A A 滤池面积。滤池面积。2 2反冲洗水的总水头损失反冲洗水的总水头损失式中：式中：h1h1反冲洗

44、水在保送管道中的水头损失包括沿程和部分水损反冲洗水在保送管道中的水头损失包括沿程和部分水损 h2h2反冲洗水在配水系统内的水头损失；反冲洗水在配水系统内的水头损失； h3h3反冲洗水在承托层内的水头损失；反冲洗水在承托层内的水头损失； h4h4反冲洗水在悬浮层内的水头损失。反冲洗水在悬浮层内的水头损失。1234hhhhh1假设水泵冲洗时假设水泵冲洗时 水泵冲洗时，需思索有备用措施。水泵杨程为：水泵冲洗时，需思索有备用措施。水泵杨程为： 式中：式中：H0排水槽顶与清水池最低水位之差，排水槽顶与清水池最低水位之差，m； Hb备用水头，取备用水头，取1.52.0m；2假设水箱塔冲洗时假设水箱塔冲洗时

45、 水箱的容积普通按冲洗一个滤池所需求的水量的水箱的容积普通按冲洗一个滤池所需求的水量的1.5倍倍计算：计算： 冲洗水箱塔的箱底距排水口或排水槽顶的高度：冲洗水箱塔的箱底距排水口或排水槽顶的高度： 0bHHhh1.5600.091000t qL AmAtVqAt22式中： 反冲洗时间,min；反冲洗强度， /(s m )；滤池的面积，。bHhh本节完本节完前往目录v5.6.1 普通快滤池v5.6.2 粗滤料滤池V形滤池v5.6.3 无阀滤池v5.6.4 虹吸滤池v5.6.5 挪动冲洗罩滤池v5.6.6 外表过滤1.1.滤速滤速 正常流速：单层：设计滤速普通为正常流速：单层：设计滤速普通为8 81

46、0m/h10m/h； 双层：设计滤速普通为双层：设计滤速普通为101014m/h14m/h； 强迫流速：当一个滤池检修或反冲洗时，其它滤池的强迫流速：当一个滤池检修或反冲洗时，其它滤池的滤速超越正常负荷下的滤速称为强迫流速。滤速超越正常负荷下的滤速称为强迫流速。2.2.滤池面积滤池面积 单个滤池面积单个滤池面积m2m2可根据滤池总面积可根据滤池总面积F Fm2m2与滤与滤池个数池个数N N 进展计算，如下式所示：进展计算，如下式所示： vTQF NFf 3. 3.个数个数 滤池的个数在设滤池的个数在设计时应根据技术经济计时应根据技术经济比较确定，但不得小比较确定，但不得小于两个。最终计算需于两

47、个。最终计算需求用强迫滤速校核。求用强迫滤速校核。 F F（m m2 2）N N（个）（个）30302 2303050503 31001003 34 41501504 46 62002005 56 63003006 68 8 4.滤池深度滤池深度 滤池的总深度普通为滤池的总深度普通为3.03.5m。单层石英砂滤池深。单层石英砂滤池深度普通稍小；双层和三层滤料滤池深度稍大。度普通稍小；双层和三层滤料滤池深度稍大。 其中：维护高：其中：维护高：0.250.3； 滤层外表以上水深：滤层外表以上水深：1.52.0m； 滤层厚度：滤层厚度：0.70.8m 承托层：承托层：0.4m 5.管廊布置管廊布置

48、管廊：是指集中布置滤池的管渠、配件及阀门的管廊：是指集中布置滤池的管渠、配件及阀门的 场所，要求如下：场所，要求如下： 1力求紧凑，简捷；力求紧凑，简捷； 2留有设备与管配件安装、维修时必需的空间；留有设备与管配件安装、维修时必需的空间； 3具有良好的防水、排水、通风、照明设备；具有良好的防水、排水、通风、照明设备； 4便于与滤池操作室联络；便于与滤池操作室联络； 5管廊中的管道普通用金属资料，也可用钢筋混凝土渠管廊中的管道普通用金属资料，也可用钢筋混凝土渠道；道； 6管廊门及通道应允许最大配件经过，并思索检修方便。管廊门及通道应允许最大配件经过，并思索检修方便。 管廊布置主要有如下四种方式：

49、管廊布置主要有如下四种方式：1进水、清水、冲洗水和排水渠，全部布置于管廊内，进水、清水、冲洗水和排水渠，全部布置于管廊内，如图如图a所示。特点：渠道构造简单，施工方便，管渠所示。特点：渠道构造简单，施工方便，管渠集中紧凑，但管廊中管件较多，通行和检修不太方便。集中紧凑，但管廊中管件较多，通行和检修不太方便。2冲洗水和清水渠布置于管廊中，进水和排水渠布置于冲洗水和清水渠布置于管廊中，进水和排水渠布置于滤池另一侧，如图滤池另一侧，如图b所示。特点：可节省金属管件及所示。特点：可节省金属管件及阀门，管廊内管件简单，施工和检修方便。但造价稍高。阀门，管廊内管件简单，施工和检修方便。但造价稍高。3进水、

50、冲洗水及清水管均采用金属管道，排水渠单独进水、冲洗水及清水管均采用金属管道，排水渠单独设置，如图设置，如图c所示，特点：通常用于小型水厂或滤池所示，特点：通常用于小型水厂或滤池单行布置。单行布置。4对于较大滤池，为节约阀门，可以将进水和排水阀门对于较大滤池，为节约阀门，可以将进水和排水阀门分别用进水虹吸和排水虹吸替代，冲洗水管和清水管仍分别用进水虹吸和排水虹吸替代，冲洗水管和清水管仍用阀门，如图用阀门，如图d所示。特点：虹吸管通水或断水以真所示。特点：虹吸管通水或断水以真空系统控制。空系统控制。(a)清水渠冲洗水渠排水渠进水渠(b)清水渠冲洗水渠进水渠进水渠排水槽排水管进水管冲洗水管排水渠清水

51、管(c)图 5-26 快 滤 池 管 廊 布 置冲 洗 水 管清 水 渠清 水 管排 水 渠排 水 虹 吸 管真 空 管泄 气 管排 水 槽进 水 虹 吸 管真空管进水渠冲 洗 水 渠冲 洗 水 箱H0(d) 6.设计本卷须知设计本卷须知 1滤池清水管应设短管或留有堵板滤池清水管应设短管或留有堵板,管径普通采用管径普通采用75200mm，以便滤池翻，以便滤池翻修后排放初滤水；修后排放初滤水； 2滤池底部宜设有排空管，其入口滤池底部宜设有排空管，其入口处设栅罩，池底坡度约为处设栅罩，池底坡度约为0.005，坡向，坡向排空管；排空管； 3配水系统干管末端普通装有排有配水系统干管末端普通装有排有排气

52、管；排气管； 4每个滤池宜设置水头损失计及取每个滤池宜设置水头损失计及取样管；样管； 5各种密封渠道上应设有人孔，以各种密封渠道上应设有人孔，以便检修；便检修； 6滤池池壁与砂层接触处抹面应拉滤池池壁与砂层接触处抹面应拉毛，以免过滤时水流在该处构成毛，以免过滤时水流在该处构成“短短路而影响水质。路而影响水质。 1.构造滤 板平面图反冲水管ABBA13121618反冲洗真空管54321进水总渠A-A剖面管廊控制室171312149107154 31图 5-27 V型滤池构造简图1-进水气动隔膜阀； 2-方孔； 3-堰口； 4-侧孔； 5- V型槽；6-小孔； 7-排水渠；8-气、水分配渠 9-配

53、水方孔； 10-配气方孔；11-底部空间； 12-水封井； 13-出水堰；14-清水渠； 15-排水阀；16-清水阀； 17-进气阀； 18-冲洗水阀B-B剖面91087652 .2 .设计要点设计要点 1 1滤料滤料 2 2设计滤速设计滤速 3 3配水系统配水系统 4 4滤层上的水深滤层上的水深 5 5冲洗强度冲洗强度 2. 2.优缺陷优缺陷 优点优点 ：采用均质滤料过滤，防止了：采用均质滤料过滤，防止了级配滤料过滤时能够产生的一些缺陷。滤级配滤料过滤时能够产生的一些缺陷。滤料层含污容量大，出水水质较好，过滤周料层含污容量大，出水水质较好，过滤周期较长，过滤速度较高。采用气期较长，过滤速度较

54、高。采用气- -水结合水结合反冲洗，冲洗耗水量小，冲洗效果好。容反冲洗，冲洗耗水量小，冲洗效果好。容易实现自动过滤与冲洗。易实现自动过滤与冲洗。 缺陷：对冲洗操作要求严厉，需求缺陷：对冲洗操作要求严厉，需求鼓风机等机械。滤池施工要求严厉。鼓风机等机械。滤池施工要求严厉。121211451768920161015131419183HH0图 5-28 无 阀 滤 池 过 滤 过 程1-进 水 分 配 槽 ； 2-进 水 管 ； 3-虹 吸 上 升 管 ； 4-伞 形 顶盖 ； 5-挡 板 ； 6-滤 料 层 ； 7-承 托 层 ； 8-配 水 系 统 ； 9-底 部 配 水 区 ； 10-连 通

55、渠 ； 11-冲 洗 水 箱 ； 12-出 水 渠 ； 13-虹 吸 辅 助 管 ； 14-抽 气 管 ； 15-虹 吸 下降 管 ； 16-水 封 井 ； 17-虹 吸 破 坏 斗 ； 18-虹 吸 破 坏 管 ； 19-强 制 冲 洗 管 ； 20-冲 洗 强 度 调 节 器71 1重力式无阀滤池的设计要点重力式无阀滤池的设计要点 1 1 进水系统进水系统 进水分配槽进水分配槽 进水管进水管U U形存水弯形存水弯 2 2 滤池面积与高度滤池面积与高度 3 3冲洗水箱冲洗水箱 4 4虹吸管的计算虹吸管的计算2 2适用范围：无阀滤池普通用于中、适用范围：无阀滤池普通用于中、小型水厂。单池面积普通不大于小型水厂。单池面积普通不大于16 m216 m2。 3优缺陷优缺陷 优点：优点： 它不需大型阀门，冲洗完全自动，它不需大型阀门，冲洗完全自动，造价较低，