滤池过滤与反冲洗实验结果

（一）实验目的

（1）熟悉普通过滤池过滤、冲洗的工作过程。

（2）观察过滤及反冲洗现象，加深理解过滤及反冲洗原理。

（3）了解过滤及反冲洗实验设备的组成与构造。

（4）了解进行过滤及反冲洗实验的方法。

（5）测定滤池工作中的主要技术参数并掌握观测的方法。

（二）实验原理

水的过滤原理：滤池净化的主要作用是接触凝聚作用，水中经过絮凝的杂质截留在滤池之中，或者有接触絮凝作用的滤料表面黏附水中的杂质。滤层去除水中杂质的效果主要取决于滤料的总表面积。随着过滤时间的增加，滤层截留的杂质增加，滤层的水头损失也随之增长，其增长速度随滤速大小、滤料颗粒的大小和形状、过滤进水中悬浮物含量及截留杂质在垂直方向的分布而定。当滤速大、滤料颗粒粗、滤料层较薄时，滤过水水质将很快变差，过滤水质周期变短；如滤速大，滤料颗粒细，滤池中的水头损失增加很快，这样很快达到过滤压力周期。所以在处理一定性质的水时，正确确定滤速、滤料颗粒的大小、滤料及厚度之间的关系，是有重要的技术意义与经济意义，这一关系可用实验方法确定。滤料层在反冲洗时，当膨胀率一定，滤料颗粒越大，所需冲洗强度便越大，水温越高（即水的黏滞系数越小），所需冲洗强度也越大。对于不同的滤料来说，同样颗粒的滤料，当相对密度大的与相对密度小的滤料膨胀率相同时，其所需冲洗强度就大。精确确定在一定的水温下冲洗强度与膨胀率的关系，最可靠的方法是进行反冲洗实验。

反冲洗的方式很多，其原理是一致的。反冲洗开始时承托层、滤料层未完全膨胀，相当于滤池处于反过滤状态。当反冲洗速度增大后，滤料层完全膨胀，处于流态化状态。根据滤料层前后的厚度便可求出膨胀率。膨胀率e可用下式计算：

式中 L——砂层膨胀后厚度，cm

L₀——砂层膨胀前厚度，cm

（三）实验装置及材料

（1）过滤实验滤管。

（2）秒表。

（3）100mL量筒。

（4）200mL烧杯。

（5）温度计。

（6）浊度仪。

（7）钢卷尺。

（8）硫酸铝（质量分数1%）。

（9）三氯化铁（质量分数1%）。

过滤及反冲洗实验图如图2-9所示。

图2-9 过滤及反冲洗实验图

（四）实验过程(www.xing528.com)

（1）将滤料进行一次冲洗，冲洗强度逐渐加大到400L/h左右，以便去除滤层中的气泡。

（2）冲洗完毕后，开启滤水阀门，降低柱内水位，但应保证砂层上面至少有10cm高的水位，同时将有关数据记入表2-8。

表2-8 原始条件记录

（3）通入浑水，开始过滤，滤速为60L/h，开始过滤后的1min、3min、5min、10min、20min、30min取样测出水浊度，同时测进水浊度及水温，记入表2-9。

表2-9 过滤记录

（4）做冲洗强度与滤层膨胀率关系实验，测冲洗流量分别为170L/h、250L/h、340L/h、400L/h、450L/h时的滤层膨胀后的厚度，将有关数据记入表2-10。

表2-10 冲洗记录

（5）提前反洗滤层，冲洗流量为400L/h，持续5min，观察滤层膨胀情况，测冲洗水温记入表2-11中。

表2-11 冲洗强度与滤层膨胀率关系

（6）做滤速与清洗滤层水头损失的关系实验，通入清水，测不同滤速（60L/h、80L/h、100L/h、120L/h）时滤层顶部的测压管水位和滤层底部附近测压管水位，将有关数据记入表2-12中，停止冲洗，结束实验。

表2-12 滤速与清洁滤层水头损失的关系

（五）实验数据与结果整理

（1）根据表2-9实验结果，以过滤时间为横坐标，出水浊度为纵坐标，绘制滤速为8m/h时的初滤水浊度变化曲线，如出水浊度不能超过57NTU，滤柱运行多长时间后出水浊度才符合要求？

（2）根据表2-11记录结果，以冲洗强度为横坐标，滤层膨胀率为纵坐标，绘制冲洗强度与膨胀率的关系曲线。

（3）根据表2-12实验结果，以滤速为横坐标，清洁滤层水头损失为纵坐标，绘制滤速与清洁滤层水头损失关系曲线。

（六）注意事项

（1）在过滤实验前，滤层中应保持一定水位，以免过滤实验时测压管中积有空气。

（2）反冲洗过滤时，应缓慢开启进水阀，以防滤料冲出柱外。

（3）反冲洗时，为了准确地量出砂层厚度，一定要在砂面稳定后再测量，并在每一个反冲洗流量下连续测量三次。

（七）思考题

（1）滤层内有空气泡时对过滤、冲洗有何影响？

（2）冲洗强度为何不宜过大？

（3）简述滤池反冲洗时膨胀率与冲洗强度有何关系？