第4章給排水水質(zhì)工程(4)ppt課件

1、 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄過濾概述慢濾池是最早出現(xiàn)的用于水處置的過濾設(shè)備，能有效地去除水的色度、嗅和味。由于慢濾池占地面積大、操作費事、冰冷季節(jié)時其表層容易冰凍，在城鎮(zhèn)水廠中運用的慢濾池逐漸被快濾池所替代。適用的進(jìn)水條件出水水質(zhì)細(xì)菌的去除效率顆粒物去除效率濁度10ntu以下；總大腸菌類101000個/100mL；藻類不太多；10000人以下的給水處理小于1.0ntu總大腸菌類1個/100mL細(xì)菌總數(shù)99%能去除逗號弧菌(Vibrio comma)2.77m 99%712m99.9%較大顆粒99%99.9%現(xiàn)代慢濾池的適用的進(jìn)水條件與

2、出水水質(zhì). 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄快濾池1、構(gòu)造. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄快濾池2. 任務(wù)過程 由過濾與反沖洗兩部分組成。 3.濾速 濾速是指單位時間、單位過濾面積上的過 濾水量，單位為m3/m2 h或m/h。4.任務(wù)周期 從過濾開場到?jīng)_洗終了的一段時間稱為快濾池的任務(wù)周期。從過濾開場到過濾終了稱為過濾周期。濾池的任務(wù)周期為1224h。. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄過濾實際1懸浮顆粒被截留的機(jī)理 兩階段實際：

3、由遷移與吸附組成圖2。 遷移：沉淀、分散、慣性、阻截和水動力，見圖。 吸附：范德華引力、靜電力、以及某些化學(xué)鍵和某些特殊的化學(xué)吸附力作用、絮凝顆粒間的架橋作用。懸浮顆粒的遷移過程. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄過濾實際 2吸附與剝離 Ives-Mints爭論 Ives： 附著于濾料之上的懸浮顆粒在過濾過程中絕對不剝離； 在過濾后期懸浮顆粒穿透濾層進(jìn)入濾池出水是吸附效率降低的緣故。 Mints： 吸附和剝離是過濾過程中同時存在的兩個相反的景象，且剝離量與含污量成正比； 剝離是懸浮顆粒穿透濾層進(jìn)入濾池出水的緣由。 爭論至目前的結(jié)果是Mint

4、s實際已獲得了優(yōu)勢。. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄快濾池濾層的開展與利用： 濾層含污才干：單位體積濾層中的平均含污量稱為“濾層含污才干，單位g/cm3或kg/m3。 采用單水沖洗的石英砂濾料濾池是典型的水力分級濾料濾池，其含污量隨深度的變化見圖 多層濾料濾池接近理想濾料濾池，最常見為雙層和三層濾見圖3。 均質(zhì)濾料過濾目前在實踐消費中曾經(jīng)實現(xiàn)，如V型濾池。要實現(xiàn)均質(zhì)濾料過濾，反沖洗時濾料層不能膨脹。.幾種濾料組成表示圖3. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄 3過濾過程中水頭損失變化

5、1清潔濾料層的水頭損失 卡曼-康采尼公式Carman-Kozony公式： 非均勻濾層按下式計算： 2過濾過程中的水頭損失變化 過濾時濾池的總水頭損失為： . 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄 3負(fù)水頭景象 當(dāng)過濾進(jìn)展到一定時辰時，從濾料外表到某一深度處的濾層的水頭損失超越該深度處的水深，該深度處就出現(xiàn)負(fù)水頭，見圖。 . 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄負(fù)水頭會導(dǎo)致空氣釋放出來，危害： 是添加濾層部分阻力，添加了水頭損失； 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(zhì)濾料帶走。

6、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(xiàn)負(fù)水頭的兩個方法： 一是添加砂面上的水深； 二是令濾池出口位置等于或高于濾層外表。. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄 4 過濾方式 1恒速過濾 最常見的恒速過濾如下圖。在恒速過濾形狀，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(dāng)水位上升到最高水位時，過濾停頓以待沖洗。無閥濾池與虹吸濾池是典型的恒速過濾濾池。 . 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄 4 過濾方式 2遞降速過濾 設(shè)四個濾池組成一個濾池組，假

7、設(shè)：進(jìn)入濾池組的總流量不變；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(jìn)展沖洗。那么濾池的水位與濾速變化如下圖。 挪動沖洗罩濾池是典型的遞降速過濾濾池，當(dāng)挪動沖洗罩濾池的分格數(shù)很多時，這格濾池沖冼與下一格濾池沖洗的間隔時間很近，濾池水位變化不大，有能夠到達(dá)近似的“等水位變速過濾。. 減速過濾 一組4座濾池 一座濾池濾速變化一組共4座濾池. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄 5. 直接過濾 原水不經(jīng)過沉淀而直接進(jìn)入濾池的過濾稱為“直接過濾。直接過濾有兩種方式：原水加藥后只經(jīng)過混合就直接進(jìn)入濾池過濾，稱為“接觸過濾。也可稱為“直流過濾，

8、見圖中a與b所示；原水加藥后經(jīng)過混合和微絮凝池后進(jìn)入濾池過濾，稱為“微絮凝過濾 ，如圖中c與d所示。. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄 直接過濾的兩個特點： 采用雙層或三層濾料濾池； 采用聚合物為主混凝劑或助凝劑。 直接過濾要求： 原水濁度和色度較低且水量變化小，年年 原水濁度低于50度； 直接過濾中的濾速應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)決議，濁度偏高時應(yīng)采用較低濾速，當(dāng)原水濁度在50度以上時，濾速普通在5m/h左右。. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄濾料與承托層一、要求： 1.具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；

9、2.具有足夠的穩(wěn)定性 3.能就地取材、價廉；4.外形接近于球狀，外表比較粗糙而有棱角。 二、濾料性能參數(shù)： 1.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cm2/g或cm2/ cm3。 2.有效粒徑與不均勻系數(shù) 粒徑級配可以用濾料的有效粒徑和不均勻系數(shù)表示，關(guān)系如下： . 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄3.最大粒徑、最小粒徑 常用的數(shù)據(jù)見表。類別濾料組成濾速（m/h）強(qiáng)制濾速（m/h）粒徑（mm）不均勻系數(shù)K80厚度（mm）單層石英砂濾料dmax=1.2；dmin=0.52.0700101014雙層濾

10、料無煙煤dmax=1.8；dmin=0.82.030040010141418石英砂dmax=1.2；dmin=0.52.0400三層濾料無煙煤dmax=1.6；dmin=0.81.745018202025石英砂dmax=0.8；dmin=0.51.5230重質(zhì)礦石dmax=0.5；dmin=0.251.770. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄三、雙層濾料和多層濾料濾池中出現(xiàn)的混層景象 一種觀念以為：煤-砂交界面上適度的混層，可防止交界面上積聚過多雜質(zhì)而使水頭損失增長較快，故適度混雜是有益的 另一種以為：煤-砂交界面上不應(yīng)有混雜景象。由于煤

11、層起截留大量雜質(zhì)作用，砂層那么起精過濾作用，而界面分層明晰，起始水頭損失將較小。 四、承托層 承托層的作用： 防止濾料層從配水系統(tǒng)流失； 均勻布置反沖洗水。. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄層次（自上而下）材料粒徑（mm）厚度（mm）1重質(zhì)礦石（如石榴石、磁鐵礦等）0.51.0502重質(zhì)礦石（如石榴石、磁鐵礦等）12503重質(zhì)礦石（如石榴石、磁鐵礦等）24504重質(zhì)礦石（如石榴石、磁鐵礦等）48505礫石8161006礫石1632本層頂面高度至少應(yīng)高于配系統(tǒng)孔眼100三層濾料濾池承托層資料、粒徑與厚度注:配水系統(tǒng)如用濾磚且孔徑為4mm時，

12、第6層可不設(shè)為了防止反沖洗時承托層挪動，美國對單層和雙層濾料濾池也有采用“粗-細(xì)-粗的礫石分層方式。 假設(shè)采用小阻力配水系統(tǒng)，承托層可以不設(shè)，或者適當(dāng)鋪設(shè)一些粗砂或細(xì)礫石，視配水系統(tǒng)的詳細(xì)情況而定。. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄濾池沖洗常用的反沖洗方法有以下幾種： 單水高速反沖洗：氣- 水結(jié)合反沖洗； 外表助沖加高速水流反沖洗。一、單水高速反沖洗 1.反沖洗強(qiáng)度 指單位面積濾層所經(jīng)過的反沖洗流量，單位為L/sm2。 2.濾層膨脹度 由于濾層膨脹前、后單位面積上濾料體積不變，于是： . 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處

13、置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄濾池沖洗3.常用數(shù)據(jù) 表列出了常用數(shù)據(jù)。 注：1設(shè)計水溫按20計，水溫每增減1 ，沖洗強(qiáng)度相應(yīng)增減速1%； 由于全年水溫、水質(zhì)有所變化，應(yīng)思索有適當(dāng)調(diào)整沖洗強(qiáng)度的能夠； 選擇沖洗強(qiáng)度應(yīng)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； 膨脹度數(shù)值僅作設(shè)計計算用。 沖洗強(qiáng)度、膨脹度和沖洗時間 序號濾層類型沖洗強(qiáng)度(L/sm2)膨脹度（%）沖洗時間（min）1石英砂濾料121545752雙層濾料131650863三層濾料16175575. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄濾池沖洗4、沖洗.廢水除方法1沖

14、洗排水槽、排水渠2沖洗排水槽的設(shè)計要求 a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。 b相鄰兩槽中心間距普通為1.52.0m。間距過大，難以排水均勻。 c槽內(nèi)水面以上普通要有7cm左右的維護(hù)高，以保證沖洗廢水自在跌水進(jìn)入排水槽。 d排水槽的廢水應(yīng)自在跌水進(jìn)入排水渠，以免引起壅水景象。 e每單位槽長的溢入流量應(yīng)相等。故施工時沖洗排水槽口應(yīng)力求程度，誤差限制在2mm內(nèi)。 . 沖洗廢水的排除 沖洗排水槽剖面. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄濾池沖洗f單個沖洗排水槽的排水量可按下式計算： g沖洗排水槽的始

15、端尺寸：普通采用始端深度為末端深度的一半；或槽底采用平坡，使始、兩端尺寸相等。 槽底為三角形斷面末端尺寸可按下式計算： 槽底為半圓形末端尺寸可按下式計算： h槽頂距未膨脹時濾料外表的高度為： . 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄濾池沖洗3排水渠 布置： 面積小時，沿池壁一邊布置； 當(dāng)濾池面積很大時，排水渠布置在濾池中間。 排水渠的斷面普通采用矩形。渠底距排水槽底高度Hc為：m . 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄濾池沖洗5、沖洗水的供應(yīng) 兩種： 水泵沖洗； 沖洗水塔或水箱沖洗。 水泵沖洗

16、的特點： 投資省； 但操作較為費事； 在沖洗的短時間內(nèi)耗電量大，往往會使廠區(qū)內(nèi)供電網(wǎng)負(fù)荷驟增。 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。. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄濾池沖洗二、氣-水結(jié)合反沖洗 1、氣-水結(jié)合沖洗具有下述特點： 沖洗效果好； 節(jié)約反沖洗水量； 沖洗終了后，濾層不產(chǎn)生或不明顯產(chǎn)生上細(xì)下粗的分層景象； 氣-水結(jié)合沖洗操作較為費事，池子和設(shè)備較復(fù)雜，需添加鼓風(fēng)機(jī)或空壓機(jī)、儲氣罐等氣沖設(shè)備。 2、氣-水結(jié)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

17、用水洗或漂洗。 氣-水結(jié)合沖洗時，總的反沖洗時間約在10min左右。. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄濾池沖洗 氣-水結(jié)合沖洗時常用長柄濾頭或復(fù)合氣水反沖洗配水濾磚進(jìn)展布?xì)馀c布水，其構(gòu)造如下圖。復(fù)合氣水反沖洗配水濾磚. 氣水同時沖洗時長柄濾頭工況表示. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄常見的配水系統(tǒng)有大阻力配水系統(tǒng)、小阻力配水系統(tǒng)、中阻力配水系統(tǒng)等三種，其作用： 反沖洗時，均勻分布反沖洗水； 過濾時，均勻集水。 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(chǎn)生短流景象

18、，使出水水質(zhì)下降； 能夠招致部分承托層發(fā)生挪動，呵斥漏砂景象。配水系統(tǒng). 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄一、大阻力配水系統(tǒng)的原理1、構(gòu)造： 大阻力配水系統(tǒng)的構(gòu)造如下圖。 穿孔支管孔口位置 穿孔大阻力配水系統(tǒng)配水系統(tǒng). 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄2、大阻力配水系統(tǒng)的設(shè)計要點：干管起端流速為0.21.2m/s，支管起端流速為1.41.8 m/s，孔眼流速為3.55 m/s。支管中心距為0.250.3 m，支管長度與其直徑比普通不應(yīng)大于60。孔口直徑約為912 mm，設(shè)于支管兩側(cè)，與垂

19、線呈45O角向下交錯陳列。干管橫截面與支管總橫截面之比應(yīng)大于1.752.0。當(dāng)干管直徑或渠寬大于300mm時，頂部應(yīng)裝濾頭、管嘴或把干管埋入池底?？卓诳偯娣e與濾池面積之比稱為開孔比，其值可按下式計算：配水系統(tǒng). 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄3、大阻力配水系統(tǒng)的特點： 配水均勻性好； 構(gòu)造復(fù)雜； 但管道容易結(jié)垢； 孔口水頭損失大，因此要求反沖洗水壓高。 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(tǒng)。 配水系統(tǒng). 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄二、小阻

20、力配水系統(tǒng)小阻力配水系統(tǒng)的構(gòu)造特點：鋪設(shè)穿孔濾板或濾磚，開孔比普通為1.01.5%，見圖。 小阻力配水系統(tǒng)的特點： 反沖洗水頭?。?配水均勻性較大阻力配水系統(tǒng)為差，當(dāng)配水系統(tǒng)室內(nèi)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(tǒng)。 中阻力配水系統(tǒng)與小阻力配水系統(tǒng)類似，但其開孔比介于大阻力配水系統(tǒng)與小阻力配水系統(tǒng)之間。配水系統(tǒng). 小阻力配水系統(tǒng) 鋼筋混凝土穿孔濾板. 穿孔濾磚. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄3、大阻力配水系統(tǒng)的特點： 配水均勻性

21、好； 構(gòu)造復(fù)雜； 但管道容易結(jié)垢； 孔口水頭損失大，因此要求反沖洗水壓高。 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(tǒng)。 濾池沖洗. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄一、根本參數(shù) 1.濾速 設(shè)計濾速普通為810m/h。 2.濾池總面積 3.個數(shù)和單池面積 普通單池面積不大于100m2。 濾池的個數(shù)在設(shè)計時應(yīng)根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，但不得小于兩個，可參考表選用。 單個濾池面積m2可根據(jù)濾池總面積Fm2與濾池個數(shù)N進(jìn)展計算，如下式所示： 濾池類型普通快濾池. 濾池個數(shù)濾池總面積（m2）濾池個數(shù)302305031

22、003或4150462005630068. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄4.濾池深度 濾池深度包括， 維護(hù)高：0.250.3m； 濾層外表以上水深：1.52.0m； 濾層厚度：見表9-2； 承托層厚度：見表9-5和表9-6。 因此，濾池的總深度普通為3.03.5m。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。濾池類型普通快濾池. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄快濾池管渠流速可根據(jù)表確定。管渠流速濾池類型普通快濾池名稱流速（m/s）名稱流速（m/s）進(jìn)水管（渠）0.81.

23、2清水管(渠)2.02.5清水管(渠)1.01.5排水管(渠)1.01.5. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄6設(shè)計本卷須知 1濾池清水管應(yīng)設(shè)短管或留有堵板,管徑普通采用75200mm，以便濾池翻修后排放初濾水。 2濾池底部宜設(shè)有排空管，其入口處設(shè)柵罩，池底坡度約為0.005，坡向排空管。 3配水系統(tǒng)干管末端普通裝有排有排氣管。 4每個濾池宜設(shè)置水頭損失計及取樣管。 5各種密封渠道上應(yīng)設(shè)有人孔，以便檢修。 6濾池池壁與砂層接觸處抹面應(yīng)拉毛，以免過濾時水流在該處構(gòu)成“短路而影響水質(zhì)。濾池類型普通快濾池. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)

24、及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄一、 重力式無閥濾池的構(gòu)造濾池類型無閥濾池. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄 二重力式無閥濾池的設(shè)計要點 1 、進(jìn)水系統(tǒng) 1 進(jìn)水分配槽 ；2進(jìn)水管U形存水彎 2 、濾池面積與高度 3 、沖洗水箱 4 、虹吸管的計算 三.優(yōu)缺陷 無閥濾池普通用于中、小型水廠。單池面積普通不大于16 m2。 優(yōu)點：它不需大型閥門，沖洗完全自動，造價較低，操作管理較為方便，過濾過程中不會出現(xiàn)負(fù)水頭景象。 缺陷：池體構(gòu)造較復(fù)雜，濾料裝御困難，沖洗水箱位于濾池上部，出水標(biāo)高較高，相應(yīng)抬高了濾前處置構(gòu)筑物如沉定池或廓清池的標(biāo)高，從而給水廠處置構(gòu)筑物的總體高程布置帶來困難。濾池類型無閥濾池. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄一、構(gòu)造濾池類型虹吸濾池. 第4章 水質(zhì)工程4.2 水的物理、化學(xué)及物理化學(xué)處置方法 4.2.5 過 濾本章總目錄二、設(shè)計要點1 濾池分格數(shù)2 濾池的總深度三、優(yōu)缺陷優(yōu)點：不