1、 5.1 5.1 過濾概述過濾概述 5.2 5.2 慢濾池和快濾池慢濾池和快濾池 5.3 5.3 顆粒濾料與承托層顆粒濾料與承托層 5.4 5.4 過濾實際過濾實際 5.5 5.5 濾層的反沖洗濾層的反沖洗 5.6 5.6 幾種常見的濾池幾種常見的濾池v過濾的目的：部分用來去除水中的懸浮物，以獲得濁度過濾的目的：部分用來去除水中的懸浮物，以獲得濁度更低的水；部分用來去掉污泥中的水，以獲得含水量較更低的水；部分用來去掉污泥中的水，以獲得含水量較低的污泥。低的污泥。v顆粒資料過濾：指水經過顆粒資料構成的濾層，以截流顆粒資料過濾：指水經過顆粒資料構成的濾層，以截流水中的懸浮物；水中的懸浮物；v粗濾：

2、以篩網或帶孔眼的資料來截留水中較大的物體，粗濾：以篩網或帶孔眼的資料來截留水中較大的物體，被截留物體的尺寸在被截留物體的尺寸在100m100m以上；以上；v細濾：以更小的篩網、多孔資料或在支撐構造上構成的細濾：以更小的篩網、多孔資料或在支撐構造上構成的濾餅，以截留濾餅，以截留0.10.1100m100m尺寸的雜質顆粒；尺寸的雜質顆粒；v膜濾：是用人工合成的具有不同孔徑的濾膜來過濾水，膜濾：是用人工合成的具有不同孔徑的濾膜來過濾水，以截留水中的細小雜質。以截留水中的細小雜質。5.2.1. 慢濾池慢濾池 慢濾池是最早出現的用于水處置的過濾設備，能有效慢濾池是最早出現的用于水處置的過濾設備，能有效地

3、去除水的色度、嗅和味。慢濾池的構造表示圖地去除水的色度、嗅和味。慢濾池的構造表示圖51所所示：示： v濾料：普通為砂，外表生長一層濾膜濾料：普通為砂，外表生長一層濾膜12個星期后能有效地去除水的色度、嗅和味，個星期后能有效地去除水的色度、嗅和味，濁度可降到濁度可降到0，可不消毒；，可不消毒； v濾速：指單位時間、單位過濾面積上的過濾水濾速：指單位時間、單位過濾面積上的過濾水量，單量，單 位為位為m3/m2 h或或m/h；v濾速慢：濾速慢：V0.1 0.3 m/h，重力運轉；，重力運轉；v任務原理：濾池任務時，將沉淀以后的水引入任務原理：濾池任務時，將沉淀以后的水引入濾池上部，由上向下經濾層過濾

4、，水中濁質被濾池上部，由上向下經濾層過濾，水中濁質被截留于濾層中，濾后的清水經下部集水系統搜截留于濾層中，濾后的清水經下部集水系統搜集后，引出池外。集后，引出池外。v適用的進水條件：適用的進水條件：v 濁度：濁度：10NTU10NTU以下；以下；v 總大腸菌類：總大腸菌類：10101000/100mL1000/100mLv 藻類：不太多；藻類：不太多；v 規模：規模：1000010000人以下的小型給水處置人以下的小型給水處置v出水水質：出水水質：v 小于小于1.0NTU1.0NTU，總大腸菌類，總大腸菌類1t1)時的水壓線5-55-5 負水頭危害及措施： 添加濾層部分阻力，添加了水頭損失，濾

5、池的作用水頭很快被用完，需中止過濾； 空氣泡會穿過濾料層，上升到濾池外表，甚至把 煤粒這種輕質濾料帶走。并且在沖洗時，空氣更容易把 大量的濾料隨水帶走。 防止濾池中出現負水頭方法是添加濾層上面的水深。v不均勻的石英砂的單層濾料濾池不均勻的石英砂的單層濾料濾池v 濾層含污才干：單位面積濾層在一個濾層含污才干：單位面積濾層在一個過濾周期里截留的懸浮物量稱為過濾周期里截留的懸浮物量稱為“濾層含污才濾層含污才干。干。v 采用不均勻的石英砂的單層濾料濾池采用不均勻的石英砂的單層濾料濾池在反沖洗時會產生典型的水力分級濾料上細在反沖洗時會產生典型的水力分級濾料上細下粗的景象，上部細濾料很快被堵塞，下部下粗的

6、景象，上部細濾料很快被堵塞，下部濾料還沒發揚作用。濾層含污才干不高。其含濾料還沒發揚作用。濾層含污才干不高。其含污量隨深度的變化見圖污量隨深度的變化見圖5-6曲線曲線1與坐標軸所包與坐標軸所包圍的面積。圍的面積。21(cm)濾層深度濾層含污量（g/cm2）雙層濾料單層濾料石英砂石英砂無煤煙圖 5-6 濾料層含污量變化v非均質濾池中雜質分布不均景象的改善非均質濾池中雜質分布不均景象的改善vA 均質濾料濾池和多層濾料濾池均質濾料濾池和多層濾料濾池v 均質濾料過濾目前在實踐消費中曾經實現，如均質濾料過濾目前在實踐消費中曾經實現，如V型濾池，降低了水力分級的程度；型濾池，降低了水力分級的程度；v 多層

7、濾料濾池如雙層和三層濾料見圖多層濾料濾池如雙層和三層濾料見圖5-7。v 雙層濾池其含污量隨深度的變化見圖雙層濾池其含污量隨深度的變化見圖5-6曲線曲線2。v 石英沙石英沙無煙煤石榴石無煙煤均質濾料（a）（b）（c）圖 5-7 幾種濾料組成示意圖1 1上向流：當流速太大時，外表應加格網或格柵上向流：當流速太大時，外表應加格網或格柵 缺陷：沖洗水流與過濾水流方向一致，沖洗效缺陷：沖洗水流與過濾水流方向一致，沖洗效果不好，大量污泥需經過整個濾層才干排出，往往果不好，大量污泥需經過整個濾層才干排出，往往使污泥排除不凈。使污泥排除不凈。2 2雙向流：蘇聯發明的。此種過濾方式效果雖好，雙向流：蘇聯發明的。

8、此種過濾方式效果雖好，但濾池構造復雜。但濾池構造復雜。 上向流和雙向流如圖上向流和雙向流如圖5-85-8所示。所示。1過濾方式過濾方式等速過濾等速過濾 即在濾池的整個過濾周期內濾速不即在濾池的整個過濾周期內濾速不 變也即是變也即是濾池流量堅持不變溢流堰控制進水、濾速調濾池流量堅持不變溢流堰控制進水、濾速調理器調理出水。理器調理出水。 最常見的等速過濾如圖最常見的等速過濾如圖5-9所示。在等速過濾所示。在等速過濾形狀，由于濾層逐漸被堵塞，水頭損失隨過濾形狀，由于濾層逐漸被堵塞，水頭損失隨過濾時間逐漸添加，濾池中水位逐漸上升，當水位時間逐漸添加，濾池中水位逐漸上升，當水位上升到最高允許水位時，過濾

9、停頓以待沖洗。上升到最高允許水位時，過濾停頓以待沖洗。 無閥濾池與虹吸濾池是典型的等速過濾濾池無閥濾池與虹吸濾池是典型的等速過濾濾池最 高 水 位最 低 水 位進水出水Hmaxh Ho圖 5 - 9 恒 速 過 濾即在濾池的整個過濾周期內濾速逐漸減小。即在濾池的整個過濾周期內濾速逐漸減小。設四個濾池組成一個濾池組，假設：設四個濾池組成一個濾池組，假設： 進入濾池組的總流量不變；進入濾池組的總流量不變； 每個池子的性能完全一樣；每個池子的性能完全一樣； 每個濾池恰好按它的編號順序進展沖每個濾池恰好按它的編號順序進展沖洗。那么濾池的水位與濾速變化如圖洗。那么濾池的水位與濾速變化如圖5-10所所示。

10、示。 挪動沖洗罩濾池是典型的減速過濾濾池。挪動沖洗罩濾池是典型的減速過濾濾池。最高水位進水渠進水閥排水閥排水渠最低水位清水池0過濾時間t（h）濾速v（m/h）圖 5-10 減速過濾（一組4座濾池）圖5-10 一座濾池濾速變化（一組共4座濾池）1. 與等速過濾相比，在平均濾速一樣的情況下，減速過濾與等速過濾相比，在平均濾速一樣的情況下，減速過濾后的出水水質較好后的出水水質較好,產水量較大。這能夠由于在過濾周期產水量較大。這能夠由于在過濾周期后期，減速過濾濾速較低，因此相應的管道等的水損較后期，減速過濾濾速較低，因此相應的管道等的水損較小，在作用水頭一樣的條件下，提供應濾層的可利用的小，在作用水頭

11、一樣的條件下，提供應濾層的可利用的水頭較大；同樣在過濾后期，恒速過濾出水濁度較高，水頭較大；同樣在過濾后期，恒速過濾出水濁度較高，而減速過濾由于濾速較低，出水水質較好；而減速過濾由于濾速較低，出水水質較好；2. 在一樣過濾周期內，過濾水損也較小。這是由于當濾料在一樣過濾周期內，過濾水損也較小。這是由于當濾料干凈時，濾層的孔隙率較大，雖然濾速較其它濾池較高，干凈時，濾層的孔隙率較大，雖然濾速較其它濾池較高，但孔隙流速并非按流速增高倍數增大。相反濾層內截留但孔隙流速并非按流速增高倍數增大。相反濾層內截留雜質量較多時，雖然濾速較低，但因濾層孔隙濾減小，雜質量較多時，雖然濾速較低，但因濾層孔隙濾減小，

12、孔隙流速并未過多減小。因此，過濾初期，濾速較大可孔隙流速并未過多減小。因此，過濾初期，濾速較大可使懸浮物深化下層濾料；過濾后期濾速減小，可防止懸使懸浮物深化下層濾料；過濾后期濾速減小，可防止懸浮顆粒穿透濾層。等速過濾那么不具備這種調理功能。浮顆粒穿透濾層。等速過濾那么不具備這種調理功能。直接過濾直接過濾 原水不經過沉淀而直接進入濾池的過濾稱為原水不經過沉淀而直接進入濾池的過濾稱為“直接過濾。直接過濾。 直接過濾有兩種方式：原水加藥后只經過混合就直接進入濾直接過濾有兩種方式：原水加藥后只經過混合就直接進入濾池過濾，稱為池過濾，稱為“接觸過濾。也可稱為接觸過濾。也可稱為“直流過濾，見圖直流過濾，見

13、圖9-109-10中中a a與與b b所示；原水加藥后經過混合和微絮凝池后進入濾池所示；原水加藥后經過混合和微絮凝池后進入濾池過濾，稱為過濾，稱為“微絮凝過濾微絮凝過濾 ，如圖，如圖5-115-11中中c c與與d d所示。所示。圖圖5-11 5-11 直接過濾流程直接過濾流程 原水混合雙層或三層濾料濾池過濾出水硫酸鋁聚合物（a）陽離子型聚合物雙層或三層濾料濾池雙層或三層濾料濾池陽離子型聚合物原水混合原水硫酸鋁混合混合絮凝池聚合物（C）絮凝池原水混合雙層或三層濾料濾池（b）過濾出水過濾出水過濾出水（d） 直接過濾的兩個特點：直接過濾的兩個特點： 采用雙層或三層濾料濾池；采用雙層或三層濾料濾池；

14、 采用聚合物為主混凝劑或助凝劑。采用聚合物為主混凝劑或助凝劑。 直接過濾要求：直接過濾要求： 原水濁度和色度較低且水量變化小，原水濁度和色度較低且水量變化小， 年年年年 原水濁度低于原水濁度低于50度；度； 直接過濾中的濾速應根據原水水質決直接過濾中的濾速應根據原水水質決 定，濁度偏高時應采用較低濾速，當原水定，濁度偏高時應采用較低濾速，當原水 濁度在濁度在50度以上時，濾速普通在度以上時，濾速普通在5m/h左右左右本節完本節完前往目錄5.3.1.5.3.1.顆粒濾料顆粒濾料1.1.濾料的根本要求：濾料的根本要求：1 1具有足夠的機械強度；具有足夠的機械強度；2 2具有足夠的穩定性；具有足夠的

15、穩定性；3 3能就地取材、價廉；能就地取材、價廉；4 4外形接近于球狀，外表比較粗糙而有外形接近于球狀，外表比較粗糙而有 棱角。棱角。1 1比外表積：粒狀濾料的比外表積可以表示為單位分量比外表積：粒狀濾料的比外表積可以表示為單位分量或體積的濾料所具有的外表積，單位為或體積的濾料所具有的外表積，單位為cm2/gcm2/g或或cm2/ cm3cm2/ cm3。2 2濾料粒徑級配濾料粒徑級配 1 1有效粒徑與不均勻系數有效粒徑與不均勻系數 粒徑級配可以用濾料的有效粒徑和不均勻系數表示，關系如下：粒徑級配可以用濾料的有效粒徑和不均勻系數表示，關系如下：式中：式中：d10d10經過濾料分量經過濾料分量1

16、010的篩孔孔徑；反映細顆粒尺寸的篩孔孔徑；反映細顆粒尺寸 d80d80經過濾料分量經過濾料分量8080的篩孔孔徑。反映細顆粒尺寸的篩孔孔徑。反映細顆粒尺寸意義：意義：K80K80愈大，顆粒越不均勻，對過濾沖洗不利，即過濾時濾層納污才愈大，顆粒越不均勻，對過濾沖洗不利，即過濾時濾層納污才干減小；反沖洗時，假設滿足粗濾料膨脹要求，細濾料能夠被沖出池干減小；反沖洗時，假設滿足粗濾料膨脹要求，細濾料能夠被沖出池外，假設滿足細濾料膨脹要求，粗顆粒能夠得不到很好的沖洗。因此，外，假設滿足細濾料膨脹要求，粗顆粒能夠得不到很好的沖洗。因此，K80K80愈接近愈接近1 1越好，但造價高。越好，但造價高。108

17、080ddk2最大粒徑、最小粒徑最大粒徑、最小粒徑 表表5-1 濾料級配與濾速濾料級配與濾速。類別類別濾料組成濾料組成濾速濾速（m/h）強制濾速強制濾速（m/h）粒徑粒徑（mm）不均勻系數不均勻系數K80厚度厚度（mm）單層石英單層石英砂濾料砂濾料dmax=1.2dmin=0.52.0700101014雙層濾料雙層濾料無煙煤無煙煤dmax=1.8dmin=0.82.030040010141418石英砂石英砂dmax=1.2dmin=0.52.0400三層濾料三層濾料無煙煤無煙煤dmax=1.6dmin=0.81.745018202025石英砂石英砂dmax=0.8dmin=0.5=0.51.5

18、230重質礦石重質礦石dmax=0.5dmin=0.251.770(3) (3) 濾料的當量直徑濾料的當量直徑式中，式中，de de 濾料層的當量粒徑，濾料層的當量粒徑，mm mm pi pi 截留在篩孔為和的篩子之間的濾料分量占濾料截留在篩孔為和的篩子之間的濾料分量占濾料總分量的百分數；總分量的百分數； (4) (4) 球度系數與外形系數球度系數與外形系數 球度系數球度系數: : 濾料顆粒的外形系數為：濾料顆粒的外形系數為： niiiieddpd121顆粒實際表面積同體積球體表面積1 表表5-2 濾料顆粒的外形及其球度濾料顆粒的外形及其球度 系數、外形系數、孔隙率系數、外形系數、孔隙率 圖圖

19、5-12 濾料顆粒的外形表示濾料顆粒的外形表示序號序號形狀描述形狀描述球度系數球度系數形狀系數形狀系數孔隙率孔隙率1圓球形圓球形1.01.000.382圓圓 形形0.981.020.383已磨蝕的已磨蝕的0.941.060.394帶銳角的帶銳角的0.811.230.405有角的有角的0.781.280.434 4 濾料粒徑的篩分方法濾料粒徑的篩分方法 1 1篩分實驗記錄：篩分實驗記錄見表篩分實驗記錄：篩分實驗記錄見表5 53 3篩孔篩孔（mmmm）留在篩上的砂量留在篩上的砂量通過該號篩的砂量通過該號篩的砂量質量質量（g g）% %質量質量（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篩底盤篩底盤2.62.61.31.3合計合計200200100100 2) 2) 篩分曲線篩分曲線 0204060801000.20.4 0.550.

21、81.01.2 1.341.61.82.02.22.420104060801001.10.441.54()篩孔孔徑（mm）通過篩孔砂量0.61.4()圖 5-13 濾料篩分曲線 5 5濾料層的孔隙率濾料層的孔隙率 濾料層的孔隙率濾料層的孔隙率m m：整個濾層中孔隙總體積：整個濾層中孔隙總體積與整個濾層的體積之比，與整個濾層的體積之比， m 1 m 1。 測定方法：取一定量的濾料，在測定方法：取一定量的濾料，在105oC105oC下烘下烘干稱重，并用比重瓶測出其密度。然后放入過濾干稱重，并用比重瓶測出其密度。然后放入過濾筒中，用清水過濾一段時間后，量出濾層體積，筒中，用清水過濾一段時間后，量出濾

22、層體積，那么孔隙率為：那么孔隙率為： 式中：式中：G G 烘干后的濾料烘干后的濾料, g, g； 濾料的密度，濾料的密度，g/cm3g/cm3； V V 濾料層的堆積體積，濾料層的堆積體積，cm3cm3。 VGm1v承托層作用：承托層填充于濾層與配水系統之間，承托層作用：承托層填充于濾層與配水系統之間，其作用是過濾時阻撓濾料進入配水系統，反洗時其作用是過濾時阻撓濾料進入配水系統，反洗時還能起均勻布水作用。還能起均勻布水作用。 v承托層資料：普通采用天然卵石或碎石。承托層承托層資料：普通采用天然卵石或碎石。承托層資料亦應有足夠的機械強度和化學穩定性，其最資料亦應有足夠的機械強度和化學穩定性，其最

23、小粒徑不應小于濾料的最大粒徑，從上至下按粒小粒徑不應小于濾料的最大粒徑，從上至下按粒度由小到大分層鋪設，反洗時不能被水激動而發度由小到大分層鋪設，反洗時不能被水激動而發生位移。其規格如下表所示。生位移。其規格如下表所示。 表表5-4 5-4 單層或雙層承托層粒徑和厚度單層或雙層承托層粒徑和厚度層次（自上而下）層次（自上而下）粒徑（粒徑（mm）厚度厚度124100248100381610041632本層頂面高度至少應高本層頂面高度至少應高于配系統孔眼于配系統孔眼100mm表表5-5 三層濾料濾池承托層資料、粒徑與厚度三層濾料濾池承托層資料、粒徑與厚度 層次層次（自上而下）（自上而下）材料材料粒徑

24、粒徑（mm）厚度厚度（mm）1重質礦石（如石榴石、磁鐵礦等）重質礦石（如石榴石、磁鐵礦等）0.51.0502重質礦石（如石榴石、磁鐵礦等）重質礦石（如石榴石、磁鐵礦等）12503重質礦石（如石榴石、磁鐵礦等）重質礦石（如石榴石、磁鐵礦等）24504重質礦石（如石榴石、磁鐵礦等）重質礦石（如石榴石、磁鐵礦等）48505礫石礫石8161006礫石礫石1632本層頂面高度本層頂面高度至少應高于配至少應高于配系統孔眼系統孔眼100mm本節完本節完前往目錄5.4.1 5.4.1 過濾水力學過濾水力學5.4.2 5.4.2 過濾去除懸浮物的機理過濾去除懸浮物的機理5.4.3 5.4.3 過濾實際過濾實際

25、1過濾過程中水頭損失變化 1清潔濾料層的水頭損失 均質濾料可按卡曼-康采尼公式Carman-Kozony公 式： 式中：h0水流經過清潔水頭損失，cm； 水的運動粘度，cm2/s； g重力加速度，981cm/s2; m0濾料的孔隙濾； d0與濾料體積一樣的球體直徑，cm； L0濾層的厚度，cm； 濾速，以cm/s計; 濾料顆粒球度系數。 02030200)1()1 (180ldmmgh 非均勻濾層按下式計算： 式中：pi粒徑為di的濾料分量占全部濾料分量之 比；其他符號同前。由上式知：m0， H0不變時，濾速v ； 濾速v不變， H0 。2等速過濾過程中的水頭損失變化 過濾時濾池的總水頭損失為

26、：0( )tHHhH2220003110(1)1180( )(/)nniiiiimhhlpdgm兩階段實際：由顆粒遷移與顆粒吸附組成。兩階段實際：由顆粒遷移與顆粒吸附組成。 顆粒遷移：沉淀、分散、慣性、阻截和水動力非球形顆粒在顆粒遷移：沉淀、分散、慣性、阻截和水動力非球形顆粒在速度梯度作用下發生轉動速度梯度作用下發生轉動 ，見圖，見圖5-145-14。 顆粒吸附：范德華引力、靜電力、以及某些化學鍵和某些特殊顆粒吸附：范德華引力、靜電力、以及某些化學鍵和某些特殊的化學吸附力作用、絮凝顆粒間的架橋作用。的化學吸附力作用、絮凝顆粒間的架橋作用。圖圖5-14 5-14 懸浮顆粒的遷移過程懸浮顆粒的遷移

27、過程1沉淀2擴散3慣性5水動力流線濾料懸浮顆粒4阻截 在實踐過濾過程中，上述兩種機理往往同時起在實踐過濾過程中，上述兩種機理往往同時起作用，只是依條件不同而有主次之分。作用，只是依條件不同而有主次之分。 對粒徑較大的懸浮顆粒，以阻力截留為主，由對粒徑較大的懸浮顆粒，以阻力截留為主，由于這一過程主要發生在濾料表層，通常稱為外表過于這一過程主要發生在濾料表層，通常稱為外表過濾。濾。 對于細微懸浮物，以發生在濾料深層的重力沉對于細微懸浮物，以發生在濾料深層的重力沉降和接觸粘附為主，稱為深層過濾。降和接觸粘附為主，稱為深層過濾。 1937 1937年，日本的巖崎提出一個懸浮物在濾層年，日本的巖崎提出一

28、個懸浮物在濾層中的去除速率公式：中的去除速率公式：式中：式中： 分別為濾層分別為濾層x x處的顆粒濃度和過濾處的顆粒濃度和過濾系數；一個能全面反映實驗景象的過濾系數的公系數；一個能全面反映實驗景象的過濾系數的公式：式：cxczuyxff1110, c本節完本節完前往目錄5.5.1 5.5.1 濾池的反沖洗方式及水力學濾池的反沖洗方式及水力學5.5.2 5.5.2 濾池的配水系統濾池的配水系統5.5.3 5.5.3 反沖洗廢水的排除反沖洗廢水的排除5.5.4 5.5.4 反沖洗水的供應反沖洗水的供應1. 1. 反沖洗方式反沖洗方式 1 1高速水流反沖洗：高速水流反沖洗： 2 2氣氣- - 水結合

29、反沖洗；水結合反沖洗； 3 3外表助沖加高速水流反沖洗。外表助沖加高速水流反沖洗。2. 氣-水結合反沖洗 氣-水結合沖洗具有下述特點： 沖洗效果好； 節約反沖洗水量； 沖洗終了后，濾層不產生或不明顯產生上細下粗的分層景象； 氣-水結合沖洗操作較為費事，池子和設備較復雜，需添加鼓風機或空壓機、儲氣罐等氣沖設備。 氣-水結合沖洗有3種操作方式： 先氣洗，后水洗； 先氣水混合洗，再用水洗； 先氣洗，再氣水混合洗，最后用水洗或漂洗。 氣-水結合沖洗時，總的反沖洗時間約在10min左右。 氣氣- -水結合沖洗時常用長柄濾頭或復合氣水反沖洗水結合沖洗時常用長柄濾頭或復合氣水反沖洗配水濾磚進展布氣與布水，其

30、構造如圖配水濾磚進展布氣與布水，其構造如圖5-155-15和圖和圖5-165-16所示。所示。水氣氣/水氣/水氣/水反沖氣/水圖 5-15 復合氣水反沖洗配水濾磚套 筒濾 帽濾 板直 管氣水圖 5 - 1 6 氣 - 水 同 時 沖 洗 時 長 柄 濾 頭 工 況 示 意1 1反沖洗強度反沖洗強度 指單位面積濾層所經過的反沖洗水流量。指單位面積濾層所經過的反沖洗水流量。 式中：式中：qq濾層的反沖洗強度，濾層的反沖洗強度，L/(sL/(sm2)m2) Q Q反沖洗水流量，反沖洗水流量，L/sL/s A A濾層的平面面積，濾層的平面面積，m2m2。QqA2 2濾層膨脹度濾層膨脹度式中：式中：ee

31、濾層的膨脹率；濾層的膨脹率； L0 L0反沖洗前濾層的厚度；反沖洗前濾層的厚度； L L反沖洗時濾層的厚度。反沖洗時濾層的厚度。 (%)10000LLLe3常用數據常用數據表表5-6 沖洗強度、膨脹度和沖洗時間沖洗強度、膨脹度和沖洗時間 注：注：1設計水溫按設計水溫按20OC計，水溫每增減計，水溫每增減1OOC，沖洗強度相應，沖洗強度相應 增減速增減速1%； 由于全年水溫、水質有所變化，應思索有適當調整沖由于全年水溫、水質有所變化，應思索有適當調整沖 洗強度的能夠；洗強度的能夠； 選擇沖洗強度應思索所用混凝劑種類的要素；選擇沖洗強度應思索所用混凝劑種類的要素； 無閥濾池沖洗時間可采用低限；無閥

32、濾池沖洗時間可采用低限；序號序號濾層類型濾層類型沖洗強度沖洗強度(L/s m2)膨脹度膨脹度（%）沖洗時間沖洗時間（min）1石英砂濾料石英砂濾料121545752雙層濾料雙層濾料131650863三層濾料三層濾料16175575 常見的配水系統有大阻力配水系統、小阻力配水系統、中阻力配水系統等三種，其作用： 反沖洗時，均勻分布反沖洗水； 過濾時，聚集過濾水引出池外。 反沖洗時配水不均勻的危害： 濾池中砂層厚度分布不同； 過濾時，產生短流景象，使出水水質下降； 能夠招致部分承托層發生挪動，呵斥漏砂景象。配水孔眼配水室懸浮濾層承托層12圖5-17 濾池反沖洗時水流路程示意圖反沖洗水v水在配水系統

33、內的水頭損失水在配水系統內的水頭損失h1h1v 式中式中:s1-:s1-配水系統內的水力阻抗配水系統內的水力阻抗; ;v q- q-濾池的反沖洗強度濾池的反沖洗強度. .v水在配水系統孔眼中流出時的水頭損失水在配水系統孔眼中流出時的水頭損失h2h2v水在承托層的水頭損失水在承托層的水頭損失h3h3v水在懸浮層中的水頭損失水在懸浮層中的水頭損失h4h4211hs q222hs q233hs q40000(1) 1(1) 1hmLm L/11234/21234HhhhhHhhhh12HH又 /1231/2123sssqqsss假定h4=h/4,分別將h1 h2 h3代入上式,得由于反沖洗水在配水系

34、統內所走的路程不同,故/11ss/2233,ssss而 因此因此, ,兩條水流由于在配水系統中的阻抗不同兩條水流由于在配水系統中的阻抗不同, ,所以使得所以使得q1q2,q1q2,所以濾池的反沖洗強度在濾池平面上的分布使不均勻的所以濾池的反沖洗強度在濾池平面上的分布使不均勻的. . 為了使反沖洗水分布均勻為了使反沖洗水分布均勻, ,常使常使qmax/qminqmax/qmin表示表示, ,且比值且比值 1. 1. 采用以下方式實現采用以下方式實現: :加大水力阻抗加大水力阻抗s2s2減小孔口總面積減小孔口總面積, ,使使s1s1、s3s2,s3s2,即增大即增大s2s2就相對減就相對減弱了承托

35、層、濾料層及配水系統壓力不均勻的影響。從而使弱了承托層、濾料層及配水系統壓力不均勻的影響。從而使qmax/qmin1qmax/qmin1，按這種原理設計出的配水系統，稱為，按這種原理設計出的配水系統，稱為“大阻力配大阻力配水系統；水系統；盡量減小水力阻抗盡量減小水力阻抗s1s1減小干、支管進口水流速度，即減少配水系統減小干、支管進口水流速度，即減少配水系統由于壓力變化對布水均勻性的影響由于壓力變化對布水均勻性的影響, ,使使s1s2s1s2、s3, s3, 從而使從而使s1s1可可以忽略不計，使以忽略不計，使qmax/qmin1qmax/qmin1，按這種原理設計出的配水系統，按這種原理設計出

36、的配水系統，稱為稱為“小阻力配水系統。減少配水系統阻抗小阻力配水系統。減少配水系統阻抗S1S1增大配水空增大配水空間間配水系統流速降低配水系統流速降低使孔眼處的壓力接近使孔眼處的壓力接近相應降低相應降低S2S2，添，添加開孔比加開孔比1.0-1.5%1.0-1.5%。/1231/2123sssqqsss 使孔眼的水力阻力遠遠大于其它部分的水力阻力使孔眼的水力阻力遠遠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，開孔比小，開孔比小0.2 % 0.2 % 0.25% 0.25% 普通為穿孔管大阻力配水系統。構造如圖普通為穿孔管大阻力配水系統。構造如圖5-185-18和圖和圖

37、5-5-1919所示。所示。 4 5 4 5 圖 5 - 1 8 穿 孔 支 管 孔 口 位 置a干 管進 水cb支 管圖 5-19 穿 孔 大 阻 力 配 水 系 統大阻力配水系統的設計要點：大阻力配水系統的設計要點：干管起端流速為干管起端流速為0.20.21.2m/s1.2m/s，支管起端流速為，支管起端流速為1.41.41.8 m/s1.8 m/s，孔眼流速為，孔眼流速為3.53.55 m/s5 m/s。支管中心距為支管中心距為0.250.250.3 m0.3 m，支管長度與其直徑之比普，支管長度與其直徑之比普通不應大于通不應大于6060。孔口直徑約為孔口直徑約為9 912 mm12 m

38、m，設于支管兩側，與垂線呈，設于支管兩側，與垂線呈45O45O角向下交錯陳列。角向下交錯陳列。干管橫截面與支管總橫截面之比應大于干管橫截面與支管總橫截面之比應大于1.751.752.02.0。當。當干管直徑或渠寬大于干管直徑或渠寬大于300mm300mm時，頂部應裝濾頭、管嘴或時，頂部應裝濾頭、管嘴或把干管埋入池底。把干管埋入池底。孔口總面積與濾池面積之比稱為開孔比，其值可按下孔口總面積與濾池面積之比稱為開孔比，其值可按下式計算：式計算：/1100%100%100%/1000fQ vqFQ qv 大阻力配水系統優缺陷大阻力配水系統優缺陷 配水均勻性好、任務可靠、采用最廣、沖洗干凈；配水均勻性好

39、、任務可靠、采用最廣、沖洗干凈； 構造復雜；構造復雜； 管道容易結垢，添加檢修困難；管道容易結垢，添加檢修困難； 孔口水頭損失大，因此要求反沖洗水壓高，需沖洗水箱孔口水頭損失大，因此要求反沖洗水壓高，需沖洗水箱或水泵沖洗時動力耗費大或水泵沖洗時動力耗費大 。 無閥濾池、挪動沖洗罩濾池、虹吸濾池等的沖洗水頭非無閥濾池、挪動沖洗罩濾池、虹吸濾池等的沖洗水頭非常有限，不宜采用大阻力配水系統。常有限，不宜采用大阻力配水系統。 2 2小阻力和中阻力配水系統的構造：小阻力和中阻力配水系統的構造： 采用鋼筋混凝土穿孔濾板或穿孔濾磚中阻力和濾頭，見圖采用鋼筋混凝土穿孔濾板或穿孔濾磚中阻力和濾頭，見圖5-205

40、-20、5-215-21、5-225-22。 鋼筋混凝土穿孔濾板：板上鋪設一層或兩層尼龍網。鋼筋混凝土穿孔濾板：板上鋪設一層或兩層尼龍網。 造價低，造價低，孔口不易堵，配水均勻性好，強度高，耐腐蝕孔口不易堵，配水均勻性好，強度高，耐腐蝕 但尼龍網接縫應接但尼龍網接縫應接好，有時可鋪一層卵石。好，有時可鋪一層卵石。707070 35357070703010沖洗水膨脹砂面排水槽濾板底部配水室100圖 5-20小阻力配水系統圖 5-21 鋼筋混凝土穿孔濾板 穿孔濾磚：鋼筋混凝土或陶瓷制成。穿孔濾磚：鋼筋混凝土或陶瓷制成。配水均勻性較好，但價錢高。配水均勻性較好，但價錢高。 開孔比：上層開孔比：上層1

41、.07，下層，下層0.7% 下層連通起配水渠的作用，上層不連通。下層連通起配水渠的作用，上層不連通。由于濾磚整體性，反沖時不易上浮，所需由于濾磚整體性，反沖時不易上浮，所需承托層厚度不大。承托層厚度不大。 清水池渾水渠沖洗水流濾磚上層用10mm導板隔開11:2水泥砂漿嵌縫粉平12802806002502801-1剖面圖圖 5-22 穿孔濾磚 反沖洗水頭小；反沖洗水頭小； 配水均勻性較大阻力配水系統為差，當配水配水均勻性較大阻力配水系統為差，當配水系統室內壓力稍有不均勻，濾層阻力稍不均勻，系統室內壓力稍有不均勻，濾層阻力稍不均勻，濾板上孔口尺寸稍有差別或部分濾板受堵塞，配濾板上孔口尺寸稍有差別或

42、部分濾板受堵塞，配水均勻程度都會敏感地反映出來；水均勻程度都會敏感地反映出來； 濾池面積較大時，不宜采用小阻力配水系統。濾池面積較大時，不宜采用小阻力配水系統。 5.5.4 反沖洗廢水的排除1沖洗排水槽、排水渠 見圖5-23、5-24。 2沖洗排水槽的設計要求 沖洗排水槽平面總面積普通不大于單個濾池面積的25%。否那么，會影響上升水流的均勻性。 相鄰兩槽的中心間距普通為1.52.0m。間距過大，難以排水均勻。 槽內水面以上普通要有7cm左右的維護高，以保證沖洗廢水自在跌水進入排水槽。 排水槽的廢水應自在跌水進入排水渠，以免引起壅水景象。 每單位槽長的溢入流量應相等。故施工時沖洗排水槽口應力求程

43、度，誤差限制在2mm內。反沖洗廢水的排除安裝的計算略HeH2H21-1剖面1.5xx0.07m2x圖 5-23 沖洗廢水的排除圖 5-24 沖洗排水槽剖面 5.5.5 反沖洗水的供應 1.水泵沖洗； 水泵沖洗的特點： 投資省； 但操作較為費事； 在沖洗的短時間內耗電量大，往往會使廠區內供電網負 荷驟增。2.沖洗水塔或水箱沖洗。 沖洗水箱的特點： 造價高； 但操作簡單； 公用水泵小，耗電量較均勻。( / )QqA L s1 1反沖洗水的流量反沖洗水的流量式中：式中：q q反沖洗強度；反沖洗強度； A A 濾池面積。濾池面積。2 2反沖洗水的總水頭損失反沖洗水的總水頭損失式中：式中：h1h1反沖洗

44、水在保送管道中的水頭損失包括沿程和部分水損反沖洗水在保送管道中的水頭損失包括沿程和部分水損 h2h2反沖洗水在配水系統內的水頭損失；反沖洗水在配水系統內的水頭損失； h3h3反沖洗水在承托層內的水頭損失；反沖洗水在承托層內的水頭損失； h4h4反沖洗水在懸浮層內的水頭損失。反沖洗水在懸浮層內的水頭損失。1234hhhhh1假設水泵沖洗時假設水泵沖洗時 水泵沖洗時，需思索有備用措施。水泵楊程為：水泵沖洗時，需思索有備用措施。水泵楊程為： 式中：式中：H0排水槽頂與清水池最低水位之差，排水槽頂與清水池最低水位之差，m； Hb備用水頭，取備用水頭，取1.52.0m；2假設水箱塔沖洗時假設水箱塔沖洗時

45、 水箱的容積普通按沖洗一個濾池所需求的水量的水箱的容積普通按沖洗一個濾池所需求的水量的1.5倍倍計算：計算： 沖洗水箱塔的箱底距排水口或排水槽頂的高度：沖洗水箱塔的箱底距排水口或排水槽頂的高度： 0bHHhh1.5600.091000t qL AmAtVqAt22式中： 反沖洗時間,min；反沖洗強度， /(s m )；濾池的面積，。bHhh本節完本節完前往目錄v5.6.1 普通快濾池v5.6.2 粗濾料濾池V形濾池v5.6.3 無閥濾池v5.6.4 虹吸濾池v5.6.5 挪動沖洗罩濾池v5.6.6 外表過濾1.1.濾速濾速 正常流速：單層：設計濾速普通為正常流速：單層：設計濾速普通為8 81

46、0m/h10m/h； 雙層：設計濾速普通為雙層：設計濾速普通為101014m/h14m/h； 強迫流速：當一個濾池檢修或反沖洗時，其它濾池的強迫流速：當一個濾池檢修或反沖洗時，其它濾池的濾速超越正常負荷下的濾速稱為強迫流速。濾速超越正常負荷下的濾速稱為強迫流速。2.2.濾池面積濾池面積 單個濾池面積單個濾池面積m2m2可根據濾池總面積可根據濾池總面積F Fm2m2與濾與濾池個數池個數N N 進展計算，如下式所示：進展計算，如下式所示： vTQF NFf 3. 3.個數個數 濾池的個數在設濾池的個數在設計時應根據技術經濟計時應根據技術經濟比較確定，但不得小比較確定，但不得小于兩個。最終計算需于兩

47、個。最終計算需求用強迫濾速校核。求用強迫濾速校核。 F F（m m2 2）N N（個）（個）30302 2303050503 31001003 34 41501504 46 62002005 56 63003006 68 8 4.濾池深度濾池深度 濾池的總深度普通為濾池的總深度普通為3.03.5m。單層石英砂濾池深。單層石英砂濾池深度普通稍小；雙層和三層濾料濾池深度稍大。度普通稍小；雙層和三層濾料濾池深度稍大。 其中：維護高：其中：維護高：0.250.3； 濾層外表以上水深：濾層外表以上水深：1.52.0m； 濾層厚度：濾層厚度：0.70.8m 承托層：承托層：0.4m 5.管廊布置管廊布置

48、管廊：是指集中布置濾池的管渠、配件及閥門的管廊：是指集中布置濾池的管渠、配件及閥門的 場所，要求如下：場所，要求如下： 1力求緊湊，簡捷；力求緊湊，簡捷； 2留有設備與管配件安裝、維修時必需的空間；留有設備與管配件安裝、維修時必需的空間； 3具有良好的防水、排水、通風、照明設備；具有良好的防水、排水、通風、照明設備； 4便于與濾池操作室聯絡；便于與濾池操作室聯絡； 5管廊中的管道普通用金屬資料，也可用鋼筋混凝土渠管廊中的管道普通用金屬資料，也可用鋼筋混凝土渠道；道； 6管廊門及通道應允許最大配件經過，并思索檢修方便。管廊門及通道應允許最大配件經過，并思索檢修方便。 管廊布置主要有如下四種方式：

49、管廊布置主要有如下四種方式：1進水、清水、沖洗水和排水渠，全部布置于管廊內，進水、清水、沖洗水和排水渠，全部布置于管廊內，如圖如圖a所示。特點：渠道構造簡單，施工方便，管渠所示。特點：渠道構造簡單，施工方便，管渠集中緊湊，但管廊中管件較多，通行和檢修不太方便。集中緊湊，但管廊中管件較多，通行和檢修不太方便。2沖洗水和清水渠布置于管廊中，進水和排水渠布置于沖洗水和清水渠布置于管廊中，進水和排水渠布置于濾池另一側，如圖濾池另一側，如圖b所示。特點：可節省金屬管件及所示。特點：可節省金屬管件及閥門，管廊內管件簡單，施工和檢修方便。但造價稍高。閥門，管廊內管件簡單，施工和檢修方便。但造價稍高。3進水、

50、沖洗水及清水管均采用金屬管道，排水渠單獨進水、沖洗水及清水管均采用金屬管道，排水渠單獨設置，如圖設置，如圖c所示，特點：通常用于小型水廠或濾池所示，特點：通常用于小型水廠或濾池單行布置。單行布置。4對于較大濾池，為節約閥門，可以將進水和排水閥門對于較大濾池，為節約閥門，可以將進水和排水閥門分別用進水虹吸和排水虹吸替代，沖洗水管和清水管仍分別用進水虹吸和排水虹吸替代，沖洗水管和清水管仍用閥門，如圖用閥門，如圖d所示。特點：虹吸管通水或斷水以真所示。特點：虹吸管通水或斷水以真空系統控制。空系統控制。(a)清水渠沖洗水渠排水渠進水渠(b)清水渠沖洗水渠進水渠進水渠排水槽排水管進水管沖洗水管排水渠清水

51、管(c)圖 5-26 快 濾 池 管 廊 布 置沖 洗 水 管清 水 渠清 水 管排 水 渠排 水 虹 吸 管真 空 管泄 氣 管排 水 槽進 水 虹 吸 管真空管進水渠沖 洗 水 渠沖 洗 水 箱H0(d) 6.設計本卷須知設計本卷須知 1濾池清水管應設短管或留有堵板濾池清水管應設短管或留有堵板,管徑普通采用管徑普通采用75200mm，以便濾池翻，以便濾池翻修后排放初濾水；修后排放初濾水； 2濾池底部宜設有排空管，其入口濾池底部宜設有排空管，其入口處設柵罩，池底坡度約為處設柵罩，池底坡度約為0.005，坡向，坡向排空管；排空管； 3配水系統干管末端普通裝有排有配水系統干管末端普通裝有排有排氣

52、管；排氣管； 4每個濾池宜設置水頭損失計及取每個濾池宜設置水頭損失計及取樣管；樣管； 5各種密封渠道上應設有人孔，以各種密封渠道上應設有人孔，以便檢修；便檢修； 6濾池池壁與砂層接觸處抹面應拉濾池池壁與砂層接觸處抹面應拉毛，以免過濾時水流在該處構成毛，以免過濾時水流在該處構成“短短路而影響水質。路而影響水質。 1.構造濾 板平面圖反沖水管ABBA13121618反沖洗真空管54321進水總渠A-A剖面管廊控制室171312149107154 31圖 5-27 V型濾池構造簡圖1-進水氣動隔膜閥； 2-方孔； 3-堰口； 4-側孔； 5- V型槽；6-小孔； 7-排水渠；8-氣、水分配渠 9-配

53、水方孔； 10-配氣方孔；11-底部空間； 12-水封井； 13-出水堰；14-清水渠； 15-排水閥；16-清水閥； 17-進氣閥； 18-沖洗水閥B-B剖面91087652 .2 .設計要點設計要點 1 1濾料濾料 2 2設計濾速設計濾速 3 3配水系統配水系統 4 4濾層上的水深濾層上的水深 5 5沖洗強度沖洗強度 2. 2.優缺陷優缺陷 優點優點 ：采用均質濾料過濾，防止了：采用均質濾料過濾，防止了級配濾料過濾時能夠產生的一些缺陷。濾級配濾料過濾時能夠產生的一些缺陷。濾料層含污容量大，出水水質較好，過濾周料層含污容量大，出水水質較好，過濾周期較長，過濾速度較高。采用氣期較長，過濾速度較

54、高。采用氣- -水結合水結合反沖洗，沖洗耗水量小，沖洗效果好。容反沖洗，沖洗耗水量小，沖洗效果好。容易實現自動過濾與沖洗。易實現自動過濾與沖洗。 缺陷：對沖洗操作要求嚴厲，需求缺陷：對沖洗操作要求嚴厲，需求鼓風機等機械。濾池施工要求嚴厲。鼓風機等機械。濾池施工要求嚴厲。121211451768920161015131419183HH0圖 5-28 無 閥 濾 池 過 濾 過 程1-進 水 分 配 槽 ； 2-進 水 管 ； 3-虹 吸 上 升 管 ； 4-傘 形 頂蓋 ； 5-擋 板 ； 6-濾 料 層 ； 7-承 托 層 ； 8-配 水 系 統 ； 9-底 部 配 水 區 ； 10-連 通

55、渠 ； 11-沖 洗 水 箱 ； 12-出 水 渠 ； 13-虹 吸 輔 助 管 ； 14-抽 氣 管 ； 15-虹 吸 下降 管 ； 16-水 封 井 ； 17-虹 吸 破 壞 斗 ； 18-虹 吸 破 壞 管 ； 19-強 制 沖 洗 管 ； 20-沖 洗 強 度 調 節 器71 1重力式無閥濾池的設計要點重力式無閥濾池的設計要點 1 1 進水系統進水系統 進水分配槽進水分配槽 進水管進水管U U形存水彎形存水彎 2 2 濾池面積與高度濾池面積與高度 3 3沖洗水箱沖洗水箱 4 4虹吸管的計算虹吸管的計算2 2適用范圍：無閥濾池普通用于中、適用范圍：無閥濾池普通用于中、小型水廠。單池面積普通不大于小型水廠。單池面積普通不大于16 m216 m2。 3優缺陷優缺陷 優點：優點： 它不需大型閥門，沖洗完全自動，它不需大型閥門，沖洗完全自動，造價較低，