./§17.3濾料和承托層一、濾料要求：1.足夠的機(jī)械強(qiáng)度2.具有化學(xué)穩(wěn)定性3.無(wú)毒4.適當(dāng)?shù)目紫堵屎图?jí)配5.就地取材天然：無(wú)煙煤、石英砂、磁鐵礦、石榴石、鈦鐵礦等。天然：無(wú)煙煤、石英砂、磁鐵礦、石榴石、鈦鐵礦等。人造：陶粒、燒結(jié)巖、聚苯乙烯球、聚氯乙烯球、纖維球等。分兩大類〔一濾料粒徑的級(jí)配粒徑大、水質(zhì)不好,粒徑小,出水水質(zhì)好,但易堵塞。因而要求一定級(jí)配。級(jí)配——濾料中不同粒徑濾料所占濾料總重量的百分比。粒徑——恰好通過(guò)濾料某粒徑的篩孔孔徑?！布傧氲那蝮w直徑級(jí)配的表達(dá)：1．以有效粒徑和不均勻系數(shù)表示：K80——濾料的不均勻系數(shù)；d10——通過(guò)濾料重量10%的篩孔孔徑；〔細(xì)濾料d80——通過(guò)濾料重量80%的篩孔孔徑?！泊譃V料K80大,說(shuō)明濾料不均勻,K80→1,濾料→均勻。規(guī)范規(guī)定：K80≤2.02．以最大粒徑dmax和最小粒徑dmin和K80控制濾料粒徑的分布。3．有的水廠,將濾料〔河砂全部放入池中,反沖洗水力分級(jí),然后刮去細(xì)砂,直至認(rèn)為達(dá)到要求為止?！膊粔蚓_濾料不均勻,對(duì)過(guò)濾和沖洗都不利?！苍龃骽,沖去細(xì)砂或清洗不凈〔二濾料篩選方法取樣約300g,清水洗凈,105℃烘干,冷卻后稱取100g孔徑篩上砂重通過(guò)百分?jǐn)?shù)P%d1G1〔G2+G3+……G7×100%/G=P1d2G2〔G3+G4+……G7×100%/G=P2d3G3d4G4d7G7G7×100%/G=P7篩選總量G=G1+G2+……G7=100g以P%為縱座標(biāo),篩孔孔徑di為橫座標(biāo)作篩分曲線。由圖中求得：d10=0.4mm,d80=1.34mm,K80=1.34/0.4=3.37說(shuō)明這種砂不均勻系數(shù)大,如按設(shè)計(jì)要求：d10=0.55mm,〔生產(chǎn)上d10=0.5~0.6mmK80=2.0,則d80=2.0×0.55=1.10mm。右側(cè)0~100%以外全部篩除。篩去部分：d>1.54,去除13%d<0.44,去除13%上述方法已足夠滿足生產(chǎn)要求,但作為科研不夠精確,因而常用計(jì)算的方法求出等體積球體的直徑：G——顆粒質(zhì)量,kg；ρ——顆粒密度,kg/m3；n——顆數(shù)；〔三濾料孔隙率測(cè)定孔隙率——單位體積濾料中孔隙所占體積比率。測(cè)定方法：取一定量濾料,洗凈,105℃烘干,稱重,用比重瓶測(cè)出密度。水力分層后,量出濾層體積,計(jì)算：根據(jù)〔1－mV=G/m與形狀有關(guān)：不規(guī)則m↑,規(guī)則m↓；m與均勻程度有關(guān)：均勻m↑,不均勻m↓；m與粒徑大小無(wú)關(guān)：常用的石英砂,m=0.4~0.42,無(wú)煙煤m=0.5~0.55〔四濾料形狀1.球度系數(shù)2.形狀系數(shù)〔五濾料的比表面積比表面積——單位體積濾層濾料所具有的表面積。濾料粒徑單個(gè)〔顆粒體積濾料的體積單個(gè)顆粒表面積d1-m濾料顆粒數(shù)：形狀規(guī)則濾料比表面積：形狀不規(guī)則濾料比表面積：α——形狀系數(shù)〔六當(dāng)量粒徑deq設(shè)總重量為1。對(duì)于1個(gè)顆粒,體積面積均勻?yàn)V料顆粒數(shù)：——濾料的比重均勻?yàn)V料總表面積：總重量為1不均勻?yàn)V料：粒徑di占總重量比率Pi總表面積定義：與濾料表面積相當(dāng)?shù)那蝮w直徑為當(dāng)量粒徑,deqdeq的總表面積：〔1＝〔2求得：Pi——截留在篩孔為d/和d//之間的濾料重量占總重量的百分?jǐn)?shù)〔%d//——截留下通過(guò)d/的濾料的相鄰篩子的篩孔孔徑。二、承托層作用：1.防止濾料從配水系統(tǒng)中流失；2.均布反沖洗水。組成：卵石礫石、重礦石等。大阻力配水系統(tǒng)自上而下自上而下d=2~4mml=100mm第二層d=4~8mml=100mm第三層d=8~16mml=100mm第四層d=16~32mm高于孔眼100mm小阻力配水系統(tǒng)：承托層厚度可減少,亦可不設(shè)。§17.4濾池沖洗方法：1.高速水流反沖洗2.氣、水反沖洗3.表面助沖加高速水流反沖洗一、高速水流反沖洗〔利用較大流速,反向沖洗濾層,使濾層處于流態(tài)化狀態(tài)截留在濾層中的雜質(zhì)污物,在水流剪力和濾料顆粒碰撞磨擦雙重作用下,從濾料表面脫落下來(lái),排出池外?！惨粵_洗強(qiáng)度、膨脹度和沖洗時(shí)間沖洗強(qiáng)度：〔表面負(fù)荷常用單層濾池12~15L/<s?m2>雙層濾池13~16L/<s?m2>三層濾池16~17L/<s?m2>濾層膨脹度：L0——膨脹前濾層厚度；L——膨脹后濾層厚度。沖洗前后單位面積上濾料體積不變：L0〔1－m0＝L〔1－m——膨脹度和孔隙率的關(guān)系沖洗時(shí)間〔P330表17-6〔二q和e關(guān)系對(duì)于均勻?yàn)V料,沖洗時(shí)如果濾料未膨脹,則水流通過(guò)濾層的水頭損失可用歐根公式計(jì)算：公式適用于層流、過(guò)渡區(qū)和紊流區(qū)。當(dāng)濾層膨脹后,懸浮狀態(tài)濾料對(duì)水流的阻力等于濾料在水中的重量〔單位面積重力G=L〔1-mρsg浮力A=L〔1-mρg壓力P=ρghG－A－P=0得：因?yàn)椋骸拨胹－1——單位體積濾料在水中的重量〔1－m0——單位面積濾料具有的實(shí)際體積vmf——最大粒徑最小流態(tài)化時(shí)反沖洗流速,cm/s〔和d、ρs、形狀有關(guān),d大,vmf大,反之亦然把〔2代入〔1式：得沖洗流速v和膨脹后m的關(guān)系因?yàn)椋捍氲妹舸墓剑航Y(jié)論：膨脹前：v<vmf時(shí),q↑h↑〔歐根公式膨脹后：v>vmf時(shí),q↑h不變,只是e↑?！踩龥_洗強(qiáng)度q確定和非均勻?yàn)V料膨脹度e的計(jì)算1.q的確定根據(jù)濾層中最大濾料顆粒剛剛開(kāi)始〔流態(tài)化膨脹確定q=10KvmfK——安全系數(shù),1.1~1.3,非均勻?yàn)V料取低值,我國(guó)取1.3q=12~15l/s·m2vmf=1.0~1.2cm2.非均勻?yàn)V料e計(jì)算①當(dāng)非規(guī)范濾料時(shí),計(jì)算確定：1分段求和法〔書(shū)中式17-19。2用deq代替d0〔書(shū)中式17-20。②參考相似水廠經(jīng)驗(yàn)確定二、氣、水反沖洗〔自學(xué)高速水流反沖洗高速水流反沖洗優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單,操作方便；缺點(diǎn)：耗水量大,有水力分級(jí)現(xiàn)象,上細(xì)下粗。氣水反沖洗氣水反沖洗優(yōu)點(diǎn)：效果好,節(jié)省沖洗水量,不發(fā)生水力分級(jí),保持濾層結(jié)構(gòu),提高濾層含污能力。缺點(diǎn)：增加了氣沖設(shè)備,池子結(jié)構(gòu)及沖洗操作較復(fù)雜。利用氣泡,增加剪切力,破碎濾料表面雜質(zhì)使其脫落,從而水沖強(qiáng)度大為降低。方法方法先空氣反沖、后水沖；