1、第十七章 過濾17-1.過濾概述 一、過濾的作用：去除部分沉淀池的剩余濁度；去除一定的細菌、有機物；其出水要求達到飲用水濁度標準，小于1度，特殊情況不超5度（散射濁NTU度）。二、濾池對進水要求： 一般經過沉淀。 三、濾池過濾機理介紹： 水流在濾料中流動。水中雜質遷移到濾料的表面，由于表面的吸附作用，使雜質被截留。進一步形成了一定的篩濾作用。 核心是水流過濾料。四、濾池分類：濾料：顆粒狀；絲狀；膜狀。 1、按流向分類： 下向流（多為下向流） 上向流 雙向流 輻射流 2、按濾料組合分類： 單層濾料濾池 雙層濾料濾池 三層濾料濾池 混合濾料濾池3、按藥劑投加及前導工藝分類： 沉后水過濾 接觸絮凝過

2、濾（與濾料絮凝） 4、按濾速分類： 慢濾池 (v=0.10.3m/h) 快濾池 (v=5m/h)（最初） (現在vmax=40m/h） 五、工作過程： 1、過濾 2、反沖洗 常用名詞 ： 濾速：單位時間水流在濾池中（無濾料計算）流速（m/h）。 濾速與濾池負荷相同：單位時間、單位濾池面積上的過濾水量m3/m2h。 工作參數：進水濁度15度以下 單層濾料：810m/h 雙層濾料：1014m/h 多層濾料：1824m/h 工作周期：過濾和反沖洗一個全過程的時間，一般1224h。 17-2過濾理論 一、過濾機理： 水流夾帶顆粒流入濾料、濾料吸附顆粒。有兩方面的問題：顆粒如何與濾料接觸（遷移機理）接觸

3、后靠什么力粘附于濾料（附著）（吸附）（一）顆粒的遷移：（是物理力學作用）攔截作用：大顆粒大于過流縫隙 。沉淀作用：顆粒在重力作用下，脫離流線，沉到濾料上。 慣性作用：顆粒質量大，在慣性力的作用，脫離流線與濾料接觸。 擴散作用：較小較輕的顆粒在布朗作用下擴散到濾料表面。 水動力：水流在濾料外層有速度梯度，使非球體的顆粒在流速梯度的作用下，產生轉動而脫離流線與顆粒表面接觸。現階段只能定性的分析。（二）顆粒的粘附：主要是物化作用開始：顆粒與濾料的接觸范德華力作用（主要）靜電力作用 化學鍵力（少有） 后來：顆粒與顆粒接觸 絮凝，吸附架橋作用最后：濾料的表層形成泥膜 機械過濾作用，（所不希望產生的）再強

4、制工作：水流在某薄弱部位穿透，形成裂縫水流以高速流過裂縫，使出水水質惡化。（泄漏） （三）濾層內雜質分布規律：1、過程分析： 水流沖力的作用上層吸附過多后脫落下一層吸附過多后脫落再下一層吸附。 2、反沖洗作用： 濾料在反沖洗作用下，分層（水力級配）上層：沉速小的（粒徑小）孔隙小、比面積大、含污能力小。中層：沉速適中（粒徑適中） 下層：沉速大（粒徑大、比重大）孔隙大、比面積小、含污能力大。這樣的級配稱為反粒度。3、濾層含污能力：單位體積濾料中所截留的雜質量。 單位：g/cm3 或 kg/m3 單層濾料截污能力在濾層中是變化的。 其平均截污 能力（平時 所稱的截污 能力）是總 截污量/總濾 料體積

5、。 4、提高濾料含污能力的措施：（1） 反向過濾：進入濾料中的雜質可較均勻地在濾料中被截留（正粒度）。 但初濾水濁度高、工藝復雜。（2）輻流過濾：反沖洗困難、工藝復雜。（3）改變濾料水力級配： 雙層濾料：無煙煤石英砂 重度小、粒徑大 重度大、粒徑小 輕質濾料 重質濾料 反沖洗時上層無煙煤，中間有一些摻混，下層石英砂。 特點：含污能力大 三層濾料： 無煙煤石英砂石榴石 粒徑 大 中 小 特點：含污能力更大，水質有保證（下層濾料粒徑很小）反沖洗強度控制水平高。 均質濾料：要求濾料粒徑盡可能相近（不可能完全相同） 反沖洗時只要濾料膨脹就有水力級配。 保證濾料均勻，反沖洗時，不要濾料膨脹。 方法：氣水

6、反沖洗。（反沖洗困難） 截污：上多、下少、但差的量小了。 濾料層中的時間與截污量分布規律：影響因素很多，水質、水溫、濾速、濾料粒徑、形狀、級配。懸污物的性質，顆粒大小、強度、加藥量。 目前仍是據經驗和實驗進行設計操作。 （四）直接過濾：原水不經沉淀直接進入濾池過濾 原水加藥后直接過濾與濾料 1、兩種方式： 接觸絮凝。接觸過濾。 加藥原水微絮凝池過濾 微絮凝過濾 在微絮凝池中形成相近 的微絮粒。（4060m） 2、機理：脫穩顆粒或微絮粒與濾料充分碰撞、接觸、粘附，被濾料截留。 濾料成了接觸的介質。 微絮凝過濾的絮體體積小，便于進入濾料深層進行粘附。 3、直接過濾注意的事項： （1） 原水濁度低（

7、色度低）水質變化小。 常年低于100度。 4050度為宜。 并且應有把握。 （2） 常用雙層、多層或均質濾料（增加含污能力）濾料粒徑和濾層厚度適當增大（減少形成表面濾膜的機會） （3） 原水中的絮凝體不宜太大，防止很快堵塞濾層表面孔隙。 為了提高微絮體強度和粘附力，有時需投加高分子助凝劑（活化硅酸或聚丙烯酰胺） 在濾層中起吸附架橋作用。 使雜質脫落困難減少滲透濾層機會。（4） 濾速：濁度高低濾速 濁度低高濾速 并且濾速應偏于安全（因為無前置沉淀工藝） 通常：原水50度時，濾速在5m/h左右。 最好通過試驗來定濾速。 主要適用于處理湖泊、水庫等低濁水。 適于：低溫低濁水。 二、過濾水力學：兩個問

8、題：過濾時水頭損失，設計水位。 濾料中的適宜濾速。（一） 清潔濾層的水頭損失。清潔濾層水頭損失（起始水頭損失）：濾砂，當濾速為810m/h時，其損失為3040cm。屬層流。1、均勻濾層公式：卡曼一康采尼公式（Carman-Kozong）(適于均勻濾層) 水的運動粘度；（cm2/s）g重力加速度； 981cm/s2m0濾料孔隙率。d0與濾料體積相同的球體直徑。（cm） （單個顆粒是多個的平均值）l0濾層厚度；cmv濾速；cm/s濾料顆粒球度（球形）系數；（后面講） m0濾料孔隙率。G顆粒質量；（kg）顆粒密度；（kg/m3）V濾料（堆積）體積。2、非均勻濾層：用篩分法：將濾料分級， d1, d2

9、 di dn p1, p2 pi pnpi di濾料量與總濾料重量比。則總水頭損失H。（清潔濾層） n分層數目，n分的越多計算越精確。（二）等速過濾中的水頭損失變化（流量不變）隨著過濾過程的進展，濾料中的孔隙逐漸變小。其它因素不變，孔隙減小 如: 水頭損失H0不變v濾速減小 濾速v不變水頭損失H0增大。v不變水頭損失H0變化，稱為“等速過濾” （由于Q不變）水位上漲至允許水位，開始反沖洗，（如無閥濾池）水頭損失增加一個Ht 。 總水頭損失：Ht=H0+Ht+h h配水系統承托層、管渠水頭損失。實踐證明：Ht與時間t 一般呈直線關系。Hmax損失最大時的過濾水頭損失。 據技術經濟條件定，一般取H

10、max=1.52.0mT 濾速v時的過濾時間如為v時則（v v） H0H0 TT h變化較小（視為不變）（三）變速過濾中的濾速變化： （作用水頭不變）1、變速過濾：“減速過濾”濾速隨過濾時間而逐漸減小的過濾。2、作用水壓不變，是相對變化較小而不是絕對不變。多組濾池的并聯，可視為此種過濾。因取水泵站水量不變。并且其變化是由于反沖洗在濾池投入工作時忽然減小 3、 新投入使用濾池、濾速的控制反沖洗過的濾池，與過濾一段時間的濾池并聯作用水頭相同使新投入濾池濾速太大。使濾后水水質惡化。控制方法：在出水管加閥控制。4、 特點：濾后水水質好 過濾水頭損失小 原因：可自然調節（四）濾層中的負水頭1、 原因：當

11、濾池表層積污太多表層水頭損失太大時出水的作用水頭并不變，就可形成濾料中層部位出現負壓。 2、危害：負壓使溶于水中的氣體釋放形成氣囊。氣囊減少有效過濾面積。加大過濾水頭損失，增大濾速。導至濾后水水質惡化。 氣囊上升，可能帶走輕細濾料。破壞濾層結構，使濾速不均勻。水質惡化。 反沖洗時，氣囊帶走細、輕濾料。（升速快）3、防止措施： 增加砂面上水深。 濾池出口高于濾層表面。 17-3 濾料和承托層一、濾料1、 基本要求： 具有足夠的機械強度；（減少沖洗時的磨損和破碎） 具有足夠的化學穩定性，不能含有對人類健康和生產有害物質，濾料不能與水產生化學反應使水質惡化。 具有一定的顆粒級配和適當的空隙率。 濾料

12、要貨源充足、價廉、盡量就地取材。 2、常用濾料： 石英砂； 無煙煤、石榴石、鈦鐵礦、磁鐵礦，金 鋼砂。 人造：聚苯乙烯粒料、 陶粒等。（一）濾料粒徑級配：1、概念：濾料中各種粒徑顆粒所占的重量比例。 粒徑指正好通過某一篩孔的孔徑。2、兩種表示方法：有效粒徑d10 ；不均勻系數K80。d10通過濾料重量10%的篩孔孔徑。d80通過濾料重量80%的篩孔孔徑。 不均勻系數：K80 d80 反映粗顆粒的尺度； d10反映細顆粒的尺度。K80越大，顆粒越不均勻對過濾和沖洗越不利。工藝對濾料粒徑的要求： i含污能力大（K80大，含污能力減少） ii反沖洗時，粗顆粒要膨脹但細顆粒不能被沖走。（K80最好接近

13、于1）最大粒徑dmax與最小粒徑dmin和不均勻系數K80。我國規范據經驗制定了級配及濾速。速（二）濾料篩選方法：1、篩分介紹：用不同篩孔直徑的篩對濾料進行分粒徑稱重。去掉大粒徑、和小粒徑礫、沙。使濾料趨于均勻。2、等體積球體直徑d0(m)： （不同于過篩的濾料粒徑） 取n個（若干）粒徑同篩分的濾料，稱得重量（G kg）則顆粒密度（Kg/m3）(三)濾料孔隙率的測定：105下烘干，稱量（G）測密度（）用清水過濾一段時間后，工作狀態下測其（堆積）體積（V）其孔隙率（m）：m與顆粒的粒徑，均勻程度，壓實程度、形狀等有關。石英砂m=0.42左右。（四） 濾料形狀：（是形成孔隙率大小的因素）用濾料顆粒

14、的球度來表示：砂濾料宜在=0.750.80 （五）雙層及多層濾料級配：1、反沖洗后，濾料的分布：不同濾料完全分層（正常）中間有摻混層（厚度在50mm左右，對過濾有益）太厚有害， 原因：孔隙率太低。分層顛倒。（不應出現） 原因：粒徑不當；反沖洗強度不當。 2、分布的影響因素： 不同濾料的重度差，粒徑差，顆粒級配，濾料形狀，水溫，反沖洗強度等。現階段用經驗數據或實驗來確定。煤砂，粒徑比： 水中重度比：（在）反沖洗強度：1316 l/sm2 則不產生嚴重的混雜現象。 表17-3濾料的級配和濾速：強制濾速：當有一兩個濾池退出工作，（停產檢修）其余濾池在超過正常負荷下的濾速。二、承托層：1、作用： （1

15、）防止濾料從反沖洗配水系統流失。 （2）反沖洗時可均勻布水。（其自身不應懸浮）2、材料：天然卵石或礫石 有不同的級配，最上層要細，防止濾料穿過。沖洗時，承托層不應移動，措施，上層用重質礦石。不同的配水系統有不同的承托層。17- 4 濾池的沖洗目的：清除濾層截留的污物， 恢復濾池的過濾能力。方法：高速水流反沖洗； 氣、水反沖洗； 高速水流加表面助沖反 沖洗。一、高速水流反沖洗（高速反沖洗）原理：在水流的剪力和濾料顆粒的相互碰撞磨擦作用下，污物從濾料表面脫落下來，被沖洗水流帶出濾池。（一）沖洗強度、濾層膨脹度，沖洗時間幾個概念：1、沖洗強度：（沖洗速度）濾池單位面積，單位時間的沖洗水量。 單位：l

16、/sm2 或 cm/s 1cm/s=10 l/sm2 2、濾層的膨脹度（率）e ：濾層膨脹后所增厚度（LL0）與膨脹前厚度（L0）之比： 用孔隙率表示：濾層膨脹前后，單位濾池面積上濾料體積不變。 L(1-m)=L0(1-m0) m0膨脹前孔隙率；m膨脹后孔隙率。代入e式中 3、沖洗時間：過短：濾料表面污泥沖洗不充分，長期下去會形成泥膜更難沖洗。 沖洗水排不盡，使污泥重返濾層。過長：濾料磨損過快。 生產上可據反沖洗廢水濁度確定（自動控制） 多數據經驗：（二）沖洗強度與濾層膨脹度的關系1、假設：濾料粒徑均勻，濾池內沖洗強度分布均勻。2、關系推導：未膨脹濾料中，水流的水頭損失h歐根(Ergun)公式

17、： (1)膨脹后：懸浮狀態的濾料對水流的阻力=其在水中的重量(力) （阻力）gh=(sg-g)(1-m) L (重量) -(2) L膨脹后濾層厚度 (1-m)L=(1-m0)L0 -(3)據（1）（3）式，可繪成水頭損失和流速的關系曲線。 Vmf 反沖時濾料剛剛開始流（態）化的沖洗流速稱為最小流態化沖洗流速。 理想化時應是（1）和（2）式的交點。 vvmf時，濾層中水頭損失不再變化。 但：濾層膨脹，v大L大。（2）式代入（1）式：整理后可得：膨脹后孔隙率m與沖洗流速的關系（理論公式） 實驗公式：敏次和舒別爾特，推出的公式：（實驗公式）水的動力粘度Pasq沖洗強度L/sm2適用條件： 濾料密度

18、2.62 g/cm3 水的密度 1 g/cm3理查遜（J.F.Riohardson）和贊基（W.N.Eaki）提出的公式： （經驗式） vi使濾料顆粒達到自由沉淀狀態的沖洗流速cm/s 對一定的濾料，一定的水溫 vi 是一個常數。指數，決定于雷諾數。將式： 代入式中得： （4）當粒徑為0.51.2mm時，20水溫， =43 粒徑小， 值大。沖洗強度與均勻濾層膨脹度的關系圖按式（4）得出由兩圖可知： vvmf時 v e vvmf時 e=o 不膨脹 （三）沖洗強度的確定及非均勻濾料膨脹度的計算：1、非均勻濾料的反沖洗特征： 上中下層濾料的最小流態化沖洗速度vmf不同。 d0大 vmf大 d0小 v

19、mf小（據圖17-14）相同沖洗強度，不同d0膨脹度e不同 d0小 vmf小（上層） d0大 vmf大（下層）如果濾料級配不當（差別太大），最下層濾料達到vmf，上層濾料可能被沖走。（應調整級配；即濾料級配應考慮反沖洗問題） 2、 沖洗強度的確定：單層濾料：q=10kvmf (L/sm2)vmf最大粒徑濾料的最小流態化沖洗流速 （cm/s）k安全系數，取決于濾料粒徑的均勻程度。 取值k=1.11.3（常用值） 不均勻度大，k取小； 不均勻度小，k取大。雙層或多層濾料： 要求各層濾料的vmf即要有一定的差值（沖洗后分層效果好）又要差值不能太大（下層達到vmf，上層濾料不被沖走）還要考慮清洗效果（

20、濾料的碰撞磨擦）。可采取多檔沖洗強度。 3、非均勻濾料的膨脹度：設分成了n層， 第i層濾料重量與總重量之比為pi 第i層濾料膨脹前，厚：liopi L0 設第i層濾料膨脹度為： 第i層濾料膨脹后， 厚 li=lio(1+ei) li=piL0(1+ei)總膨脹度e：n濾料分層數，可由篩分測得；pi 與n同樣測得。ei第i層濾料的膨脹度， 可以由已知沖洗速度v再由式（書17-14）和（書17-10）求得。 近似解：用濾料的當量粒徑deq來代替d0(但精度差) 平均直徑di，di某層濾料的過篩與截篩的篩孔直徑，cmpi同前n同前設計工作：由膨脹度，定35%左右，（注：小于45%）求反沖洗強度，或查

21、表17-6二、氣、水反沖洗1、特點： 可提高沖洗效果，節省沖洗水量； 可不膨脹或有輕微膨脹； 反沖洗后濾料不產生粒度分層，基本保持濾層原有結構，可提高含污能力。 增加氣沖設備（鼓風機，儲氣罐等）池子結構復雜，操作復雜。 2、原理：氣泡和振動可有效地使濾料表面的污物破碎脫落，并隨氣水上浮排出。3、操作方式：（有3種） 先用氣反沖再用水反沖； 先用氣水反沖再用水反沖； 先用氣反沖氣水反沖水反沖。第種效果最好 問題：控制不當，濾料會劇烈翻騰，使濾料流失。 4、強度控制： 氣沖強度：1020L/m2s（單獨氣沖和氣水同時反沖時的氣沖強度） 水沖強度： i氣水同時反沖，34L/m2s ii單獨水沖： 低

22、速：46 L/m2 s 較高速：610 L/m2 s5、時間控制：一般，610min 各水廠有自己的反沖經驗。三、配水系統：1、作用：使沖洗水在濾池面積上均勻分布。2、不均勻的危害：反沖洗配水不均勻時，強度小的區域濾層不膨脹，強度大的區域濾層過分膨脹造成磨損、流失等，并惡性循環，至使承托層移動，漏砂。（一）大阻力配水系統：特點：反沖管渠水流阻力大反沖布水均勻（現已少用）1、構造：反沖水流中間干管或干渠支管 支管下 45孔流出（稱：沿途泄流穿孔管）進入濾池承托層濾料層排水槽。 2、沿途泄流穿孔管中的壓力變化。特點：管徑不變，流量越來越小，（沿途泄流） 進口流速大，v大 終端流速小，v=0 壓力為

23、H1 壓力為H2則： 水頭損失，v進口流速 壓力恢復系數=1 水頭損失 代入式中得： L管道長度,；Q起端流量；a管道比阻可得式： 如粗糙系數n=0.012則當 時H2H1造成：進口水量小于末端水量。 總的配水系統見P335圖17-15c點水量大于 b點， b點 大于a點右圖能量變 化的曲線 3、大阻力配水系統原理：由圖可知，a點和c點的 水壓不同a點和c點的 布水管孔口水量不同。孔口a的點水頭損失：（孔口與濾層水頭的損失） (1) 孔口c 點的水頭損失： (1)S1孔口的阻力系數（孔口a、c相同）s2；s2孔口a、c上承托層和濾料等的阻力系數 a孔與c孔壓頭的關系 (2) 忽略各局部水頭損失

24、（認為其相同）及沿程損失。a點和c點的位置水頭相同。設流速水頭相同，則系統內： 總水壓頭位置水頭流速水頭=水頭損失或（2）可變為 （3）將（1）；（1）代入（3）式是整理可得： 要想QcQa就要增大S1使:第二項:使s1非常大。即取小孔徑，增大阻力。 稱大阻力配水系統。或使v0、va很小，減小阻力。 稱小阻力配水系統。兩種方法均可削弱使配水不均勻的影響。 3、穿孔管大阻力配水系統設計：孔口水流公式： 孔口流量系數；孔口面積；Haa孔壓力水頭。兩流量比： 將（2）式代入則：如配水均勻性要求： 可得： （4） 為了簡化計算，設Ha以平均水頭損失計，當沖洗強度一定時，孔口公式：q反沖流強度f總配水系

25、統孔口總面積。 （5） 干管起點流速： （6）0干管截面 支管起點流速： （7） n支管根數將（5）（6）（7）代入（4）式得：令孔口流量系數：=0.62整理公式。得： 判定標準。或稱設計的依據。 大阻力配水系統優點：配水均勻。 缺點：水頭損失大，浪費能量，結構復雜,易堵管檢修困難。設計參數：（據經驗） (1)干管起端流速：1.01.5m/s 支管起端流速：1.52.0m/s 孔口流速：56m/s (2)開孔比： 孔口面積f總與濾池面積F之比。q反沖強度 L/s；v孔口流速m/s。 i普通快濾池：(3)支管中心間距：0.20.3m 支管長度與直徑比：小于60。(4)孔口直徑：912mm 當干管

26、D300mm時，干管頂也要開孔布水，孔上設檔板。（二）小阻力配水系統：（也稱中阻力配水系統）1、構造：反沖水配水室（大空間小v0）濾磚或濾板（ 減小va ）承托層、濾料。 2、優缺點：布水不均勻（與大阻力相比） 水頭損失小（沖洗壓力消耗少） 結構簡單。3、原理：由式：減小v0、va ； s1適當大些，使Qc接近Qa 使內壓趨于均勻。4、配水均勻性的影響因素：v0配水室進口流速。（配水室BH） 令其為：va濾磚進口流速va0濾磚布水孔口流量： 代入式中： 變換一下得： 用孔口平均流速代替a孔流速：如孔口面積為f總。 開孔比： 代入結論：由式可知，當（濾池面積）；（配水室寬、高）一定時，配水均勻程

27、度，是 由開孔比 控制的。實踐上：鋼制格柵（濾板）=(1320) % 雙層配水濾磚=1%左右。 小者的配水均勻性優于大者（習慣上有人稱：中阻力配水系統）H一般取0.4m左右。5、幾種小阻力配水形式：鋼筋混凝土穿孔板，開孔比：錐形孔：上=11.8% 下=1.32% 支撐穿孔板尼龍網 卵石濾料（板）厚100mm平面980980留（4cm）接縫，優點：配水性好；造價低；水口不易賭；強度高；耐腐蝕，但尼龍網反沖時易被拉開。 二次配水穿孔濾磚：開孔比：上面1.07% ；中間層0.7%。配水均勻性好，但價高。 長柄濾頭用途：用于氣、水反沖洗。材料：聚丙烯塑料構造：上部：濾帽，開許多縫； 上開小孔，進氣。下

28、部：直管 下開縫進水； 下孔口進水。氣、水在濾柄中混和， 由濾頭噴出。布量：5060個/m2 =1.5% 復合式氣水反沖洗濾磚：上層：=（0.50.8）% 斜面=（1.21.5）%用ABS塑料注塑成型，可單獨水沖，也可氣水混沖。特點：配水均勻性較好，造價高。四、沖洗廢水的排除構成：排水槽廢水渠排除（注：過濾時氣布水設備） （一）沖洗排水槽：1、 要求： （1）沖冼廢水自由落入排水槽，槽內有7cm的保護高，保證濾池沖冼水量的均勻。 （2）槽內廢水自由跌落廢水渠。防止槽受干擾。 （3）每單位槽長的溢入流量應相等。（施工時所有槽上口應水平、誤差在2mm以內。 （4）排水槽與濾池面積比小于25%。 （

29、5）槽與槽中心距1.52.0m。 （6）槽高度適當。 2、 設計計算：排水槽： x排水槽模數 x=0.45Q10.4(m) Q1槽出口流量m3/s n槽的條數 寬：2x 高：Hc=0.07+2.5x 排水槽應有底坡。槽頂距濾料表面高H 要求：反沖膨脹后的濾料在槽下。 H=H2e+Hc+ H2濾料厚度 e膨脹率 槽底厚度（二）排水渠：矩形斷面明渠1、布置：濾池面積小布在一側； 濾池面積大布在中間。2、計算：渠底距排水槽底高度Hc （m） B渠寬 0.2m沖洗槽底高出排水渠高度。五、沖洗水的供給：兩種給水方式： （1）反沖洗水泵：反沖時耗電大， 設備投資大。 （2）反沖洗塔（水箱）：造價高，專用泵

30、小耗電均勻。（一）沖洗水塔（水箱） 1、塔內水箱水深：不大于3m。 原因反沖洗的開始與結束的作用水頭不能相差太大。2、容積：按單個濾池沖洗水量的1.5倍。t沖洗歷時（min） 3、水箱底高出濾池沖冼排水槽頂距離。 H=h1+h2+h3+h4+h5h1水箱到濾池的管道總水頭損失； m（沿程及各局部水頭損失）h2 濾池配水系統的水頭損失；m 大阻力配水系統：按孔口平均水頭損失。 代入得h3 承托層水頭損失；m （經驗式） h3=0.022qz q反沖洗強度；L/sm2 z承托層厚度。m h4濾料層水頭損失。mh5備用水頭。 1.52m（二）水泵沖冼：1、流量：按沖冼強度和濾池面積計算求得。2、揚程

31、：H= h0+h1+h2+h3+h4+h5h0排水槽頂與清水池最低水位之差。mh1 沖洗管道（吸、壓）總水頭損失。m其余同前。17-5普通快濾池 1、四閥濾池：過濾進、出閥； 反沖洗進、出閥。 2、雙閥濾池：閥造價高；啟閉需設備；為減少閥，將過濾進水、反沖排水改為虹吸或鴨嘴閥（習慣上稱雙閥濾池）。一、單池面積和濾池深度：單池面積：是由總水量和濾池個數決定的，池個數多，沖洗效果好，運行靈活，強制濾速低，但造價高，操作管理較麻煩。應做技術經濟比較，但不能少于2個。池形一般為方形或矩形，與造價有關，可作經濟技術比較定。 池深：保護高：0.250.3m 濾層表面以上水深：1.52.0m（可由反沖膨脹率

32、、濾層厚、排水槽高確定）濾層厚度：實驗和經驗。 承托層厚度：實驗和經驗。濾池總深在3.03.5m。單層濾池深度小；雙層濾池深度大。二、管廊布置：1、管廊：集中布置管渠、閥門及配件的場所。2、管材： 金屬：鑄鐵、鋼管 注意：壓力 鋼筋砼 變化。3、內部布置要求： 緊湊、簡捷。 便于安裝維修（單軌小車等）有場地空 間（設備進出）。 要有防水、排水、通風、照明。 便于與濾池操作室聯系。 4、與濾池的相對位置：濾池單排布置：管廊位于濾池的一側。 濾池雙排布量：中間設管廊（一條管廊）缺點：通風、采光不好，但緊湊不方便檢修。現在常用：反沖排水，和過濾進水為虹吸式。三、管渠設計流速： 進水管（渠）：0.81

33、.2m/s清水管（渠）：1.01.5m/s沖洗水管（渠）：2.02.5m/s排水管（渠）：1.01.5m/s若水量以后有可能增大采用低值。四、設計中的注意事項：1、濾池底部應設排空管，入口處設柵罩。池底坡度約為0.005，坡向排空管。2、每個濾池宜裝設水頭損失計及取樣管。3、各種密封渠道上應設人孔（檢修）。4、濾池壁與砂層接觸處應拉毛或鋸齒狀，（防止）過濾反沖水沿壁“短路” 拉毛高度：濾層反沖膨脹后的高度。5、反沖水排氣。優點：運轉效果良好，沖洗效果有保證，可適用任何水廠。缺點：管配件和閥門較多，操作較復雜。17-6 無閥濾池 重力式：敞開式的，利用水的1、分類: 重力作為作用水頭。 壓力式：

34、封閉式的，利用系統 中水的壓力差作為作 用水頭。 如：壓力濾罐適用于 小型分散性給水工程， 常供一次凈化用（最 后介紹）。 一、構造及工作原理：1、構造：主要有：進水分配槽、池體、傘形頂蓋、濾料、虹吸管等組成。 2、工作原理： 防直沖濾料。 過濾：待濾水進水管傘形頂蓋擋板濾料過濾底部配水區連通渠沖洗水箱出水渠。 反沖洗：當過濾到一定程度，濾料含污量增大，水流阻力增大，使虹吸上升管內水位上升至虹吸輔助管時，水流由輔助管下流，靠下降水流在（射流泵）管中形成真空和水流挾氣作用，抽氣管抽走虹吸管中空氣，造成虹吸，開始反沖洗。 作用水頭：沖洗水箱頂面至水封井水面。水箱沖冼水連通渠底部配水區承托層、濾料（

35、懸浮清洗）虹吸上升管虹吸下降管排水 當水箱水位下降到虹吸破壞斗虹吸破壞管將斗中水抽干，使虹吸管上部進入空氣虹吸停止（即反沖洗停止）過濾。過濾周期：開始過濾水位上升至虹吸輔助管口為一過濾周期。水箱最高水位至這個管口的高壓差。即為濾料過濾終期。允許水頭損失值H 。常用 H=1.52.0m。強制沖冼：濾池還未達反沖冼水位，但要沖冼（如果水質不合格，新濾料要沖冼）這時就需強制沖洗。用一壓力水管。抽虹吸管中的氣（射流泵）造成反沖冼。水廠中都有壓力水管。二、設計要點：1、 虹吸管計算：沖冼強度作用水頭：是變化的。作用水頭在由大小，反沖水量（強度）出由大小。 Hmax最大作用水頭； Hmin最小作用水頭；

36、Ha平均作用水頭。 虹吸管水量：兩部分Q1反沖冼水量，選定反沖強度,qa在Ha作用能達到的值。由qaF= Q1為反沖冼量。Q2沖冼時原水繼續進入濾池的量。虹吸管流量Q ： Q= Q1+ Q2 虹吸管徑：用試算法：選一管徑，求總水頭損失。 h= Ha（平均沖冼水頭） h=h1+ h2+ h3+ h4+ h5+ h 6h1 連通渠水頭損失（m），是沿程水頭損失，可由謝才公式求：進口局部阻力系數=0.5，出口取1。h2小阻力配水系統的水頭損失，視配水系統而定，格柵水頭損失或可忽略。h3承托層水頭損失，（講過） h4濾層水頭損失（講過）h5擋板水頭損失，經驗取0.05m。h6虹吸管沿程和局部水頭損失（

37、m）Ha可適當取大點，在虹吸管出口加了調節器進行調節。 2、沖洗水箱V(m3)：就在濾池上部，按一次沖洗需水量定。 V=0.06qFtq反沖洗強度L/sm2F濾池面積（m2）t沖冼時間min一般取46min水箱深：水箱深度不能太大，H太大時，反沖冼開始與結束的反沖冼強度相差太大。開始：強度大，濾料可能被水流帶走。結束：強度小，濾料沖洗可能不干凈。H小，可減小沖洗強度的不均勻程度。措施：可多格同用一個水箱。 設n格同用一個水箱，其水深H，式中：容積V偏安全， 其中1格沖洗時其余（n-1）格濾池正在過濾。合用格數23為宜。問題：一格沖洗時，其它格過濾的濾速要得到控制（進水分配槽）格數太多會使水封破

38、壞不徹底，造成濾池時斷時續的反沖洗。 3、進水管U形存水彎：目的：防止濾池沖洗時，空氣進入虹吸管破壞虹吸。反沖時進水量增大，空氣會進入，存水彎應位于水封井水面以下。集氣后對濾池的危害：過濾挾氣：空氣進入濾池并在傘頂蓋下聚集且受壓縮。一部分受壓空氣會時斷時續地膨脹并將虹吸管中的水頂出池外，影響正常過濾。反沖洗挾氣：進水挾氣量很大時，大部分空氣可隨沖洗水流排出池外，但有一部分空氣會在虹吸管頂端聚集，（1）導致虹吸有可能提前破壞。（2）在虹吸管頂端聚集的空氣量有限，因此虹吸破壞往往不徹底。如果頂蓋下再有一股受壓空氣把虹吸管中水柱頂出池外而使真空度增大，就可能再次形成虹吸，于是產生連續沖洗現象。 避免

39、措施：就是降低分配槽槽底標高或另設氣水分離器。 4、進水分配槽：作用：保持各格濾池進水量相等，并使各濾池獨立進水。方式：槽內堰頂溢流。（跌水進行配水）堰頂標高Z ： 應在虹吸輔助管口標高以上，再高出進水管的水頭損失，再加1015cm的富裕高度。（安全裕度）槽底標高應多低一些，以保證氣水分離。通常低于濾池出水口0.5m。 適用：中小型水廠，(單池面積不大于16m2)優點：節省大型閥門，造價低。 沖洗全自動，操作管理方便。缺點：池體結構復雜。 濾料裝卸困難。濾池標高較高，要求濾池前各構筑物也要高，高程布置困難。17-7 其它形式濾池一、虹吸濾池全部使用虹吸進出水和反沖特點：池太深，高程布置難度大。 （一）過濾過程：（二）反沖洗過程：（三）濾池分格：據反沖洗強度（其余濾池的產水大于濾池反沖洗水量）注：不是 因為當一格反沖洗時其該組濾池進水量不變，其余濾池的產水相當強制過濾。二、移動罩濾池（一）構造：許多濾池構成的一組濾池。利用一個可移動的虹吸沖洗罩，對各濾格進行輪流沖洗：沖洗水是其它濾格的濾后水。（二）工作過程：1、過濾： 作用：消除進水動力防止沖擊濾料。待濾水穿孔配水墻消力柵濾池過濾反沖配水室出水虹吸管中心管出水堰8過濾工作水頭z1與出水堰z2的高差，一般為1.21.5m。 2、沖洗：桁車將沖洗罩移到需沖洗的濾格上，降下濾罩封住濾格頂部（就形