給水工程教學案第12課

./§17.3濾料和承托層一、濾料要求：1.足夠的機械強度2.具有化學穩(wěn)定性3.無毒4.適當?shù)目紫堵屎图壟?.就地取材天然：無煙煤、石英砂、磁鐵礦、石榴石、鈦鐵礦等。天然：無煙煤、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。因而要求一定級配。級配——濾料中不同粒徑濾料所占濾料總重量的百分比。粒徑——恰好通過濾料某粒徑的篩孔孔徑?！布傧氲那蝮w直徑級配的表達：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——通過濾料重量10%的篩孔孔徑；〔細濾料d80——通過濾料重量80%的篩孔孔徑?！泊譃V料K80大,說明濾料不均勻,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,然后刮去細砂,直至認為達到要求為止。〔不夠精確濾料不均勻,對過濾和沖洗都不利?！苍龃骽,沖去細砂或清洗不凈〔二濾料篩選方法取樣約300g,清水洗凈,105℃烘干,冷卻后稱取100g孔徑篩上砂重通過百分數(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,篩孔孔徑di為橫座標作篩分曲線。由圖中求得：d10=0.4mm,d80=1.34mm,K80=1.34/0.4=3.37說明這種砂不均勻系數(shù)大,如按設(shè)計要求：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)；〔三濾料孔隙率測定孔隙率——單位體積濾料中孔隙所占體積比率。測定方法：取一定量濾料,洗凈,105℃烘干,稱重,用比重瓶測出密度。水力分層后,量出濾層體積,計算：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與粒徑大小無關(guān)：常用的石英砂,m=0.4~0.42,無煙煤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〔顆粒體積濾料的體積單個顆粒表面積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)〔六當量粒徑deq設(shè)總重量為1。對于1個顆粒,體積面積均勻濾料顆粒數(shù)：——濾料的比重均勻濾料總表面積：總重量為1不均勻濾料：粒徑di占總重量比率Pi總表面積定義：與濾料表面積相當?shù)那蝮w直徑為當量粒徑,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數(shù)〔%d//——截留下通過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)?！?7.4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,排出池外。〔一沖洗強度、膨脹度和沖洗時間沖洗強度：〔表面負荷常用單層濾池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)系沖洗時間〔P330表17-6〔二q和e關(guān)系對于均勻濾料,沖洗時如果濾料未膨脹,則水流通過濾層的水頭損失可用歐根公式計算：公式適用于層流、過渡區(qū)和紊流區(qū)。當濾層膨脹后,懸浮狀態(tài)濾料對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：因為：〔γs－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際體積vmf——最大粒徑最小流態(tài)化時反沖洗流速,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)系因為：代入得敏茨公式：結(jié)論：膨脹前：v<vmf時,q↑h↑〔歐根公式膨脹后：v>vmf時,q↑h不變,只是e↑。〔三沖洗強度q確定和非均勻濾料膨脹度e的計算1.q的確定根據(jù)濾層中最大濾料顆粒剛剛開始〔流態(tài)化膨脹確定q=10KvmfK——安全系數(shù),1.1~1.3,非均勻濾料取低值,我國取1.3q=12~15l/s·m2vmf=1.0~1.2cm2.非均勻濾料e計算①當非規(guī)范濾料時,計算確定：1分段求和法〔書中式17-19。2用deq代替d0〔書中式17-20。②參考相似水廠經(jīng)驗確定二、氣、水反沖洗〔自學高速水流反沖洗高速水流反沖洗優(yōu)點：設(shè)備簡單,操作方便；缺點：耗水量大,有水力分級現(xiàn)象,上細下粗。氣水反沖洗氣水反沖洗優(yōu)點：效果好,節(jié)省沖洗水量,不發(fā)生水力分級,保持濾層結(jié)構(gòu),提高濾層含污能力。缺點：增加了氣沖設(shè)備,池子結(jié)構(gòu)及沖洗操作較復雜。利用氣泡,增加剪切力,破碎濾料表面雜質(zhì)使其脫落,從而水沖強度大為降低。方法方法先空氣反沖、后水沖；