水质工程学第5章过滤4详解
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水质工程学 课件05
H 有效
(3)水质调节池的形式 方形 圆形 点击看示意图
均质沉淀池：当废水中SS高时，则可采用均质沉淀池。池侧沿 程进水，使同时进池的污水转变为前后出水，达到与不同时序 的污水混合的目的。
分流贮水池
本章目录
分流贮水池：如果有偶然泄漏或周期性冲击负荷， 可设分流贮水池。
均质均量调节池
均量——池中水位应变化→V池 均质——池中水应混合→V池。 二者之中取其大者。
格栅设计
设计计算
栅槽宽度B B=S（n-1）＋en (m) 式中：n—格栅间隙数（个）
n Qmax sin
ehV
e—栅条净间隙，m Qmax —最大设计流量，m3/s α—格栅倾角；h—栅前水深（m） v—过栅流速，m/s
本章目录
格栅设计
设计计算
过栅水头损失h1（m）
h1
kh0
k
2
2g
sin (m)
C2
C1T C0V TV Q
Q
而调节池容积V=Q平均·t停留。
某工厂生产周期为8h，废水水量和BOD浓度变
化如下表所示。取样间隔时间为1h。求调节池停 本章目录
留时间为8h的出水BOD浓度。（调节池内初始
BOD浓度为179mg/L）
取样时段
流量（m3/min） 进水浓度（mg/L）
1
6.1
245
60）
188.4
其他时间间隔后的出水浓度如下表
1 2 3 4 5 6 7 8 平均 P
188 185 173 172 194 169 157 179 178 1.09
本章目录
水质调节池
本章目录
穿孔导流槽水质调节池 如图所示
同时进入调节池的废水，由于流程长短不同，使前后进入调节
(3)水质调节池的形式 方形 圆形 点击看示意图
均质沉淀池：当废水中SS高时，则可采用均质沉淀池。池侧沿 程进水，使同时进池的污水转变为前后出水，达到与不同时序 的污水混合的目的。
分流贮水池
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分流贮水池：如果有偶然泄漏或周期性冲击负荷， 可设分流贮水池。
均质均量调节池
均量——池中水位应变化→V池 均质——池中水应混合→V池。 二者之中取其大者。
格栅设计
设计计算
栅槽宽度B B=S（n-1）＋en (m) 式中：n—格栅间隙数（个）
n Qmax sin
ehV
e—栅条净间隙，m Qmax —最大设计流量，m3/s α—格栅倾角；h—栅前水深（m） v—过栅流速，m/s
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格栅设计
设计计算
过栅水头损失h1（m）
h1
kh0
k
2
2g
sin (m)
C2
C1T C0V TV Q
Q
而调节池容积V=Q平均·t停留。
某工厂生产周期为8h，废水水量和BOD浓度变
化如下表所示。取样间隔时间为1h。求调节池停 本章目录
留时间为8h的出水BOD浓度。（调节池内初始
BOD浓度为179mg/L）
取样时段
流量（m3/min） 进水浓度（mg/L）
1
6.1
245
60）
188.4
其他时间间隔后的出水浓度如下表
1 2 3 4 5 6 7 8 平均 P
188 185 173 172 194 169 157 179 178 1.09
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水质调节池
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穿孔导流槽水质调节池 如图所示
同时进入调节池的废水，由于流程长短不同，使前后进入调节
水质工程学(1)--过滤
与 1、拦截：颗粒尺寸较大时，处于流线中的颗粒会直接碰到滤
环
料表面产生拦截作用。
境 工 程
2、沉淀：颗粒沉速较大时，会在重力作用下脱离流线，产生 沉淀作用。
3、惯性：颗粒具有较大惯性时也可以脱离流线与滤料表面接 触，为惯性作用。
学 4、扩散：颗粒较小，布朗运动剧烈时会扩散至滤料表面，为
院 给
教
止。
研
室
23
水 可见，大量颗粒
资 被表面滤料所截留。
源 在过滤过程中，
与 滤层Байду номын сангаас悬浮颗粒截
环 留量随着过滤时间
境 和滤层深度而变化的规律，
工 程 学 院 给 排 水
以及由此而导致的水头损失 变化规律，与原水进水 水质、水温、 滤速、滤料粒径、形 状、悬浮物表面性质等 因素有关，影响因素非常复杂。
与 原因：表层滤料粒径最小，粘附表面积最大，截留
环
悬浮颗粒量最多，而空隙尺寸又最小，因而，过滤
境
到一定时间后，表层滤料间孔隙将逐渐被堵塞，甚
工
至产生筛滤作用而形成泥膜，使过滤阻力剧增。其
程
结果；1）在一定过滤水头下滤速剧减（或在一定
学 院 给 排 水
滤速下水头损失达到极限值）；2）或者因滤层表 面受力不均匀而使泥膜产生裂缝时，大量水流将自 裂缝中流出，以致悬浮杂质穿出滤层而使出水水质 恶化。当上述两种情况之一出现时，过滤将被迫停
工
如石英砂；由于两种滤料的比重差，在一定的反冲洗
程 学 院
强度下，轻质滤料仍在上层，重质滤料仍在下层，构 成双层滤料滤池，虽然每层滤料粒径仍由上而下递增， 但就整个滤层而言上层滤料平均粒径大于下层平均粒 径。
给 排
给水排水——过滤
化。对于一定的滤池滤料层和承托层要有相应的冲洗强度， 过大或偏小都不好。
24
C、方法：测定时，按滤池冲洗的正常操作步骤进行，当用冲
洗水箱（塔）时，冲洗水位上升到滤池排水槽顶时开始计时，
并记录水箱（塔）内水位下降值，每分钟记录一次，连续记录
几分钟，取其平均值。
计算公式：
冲洗强度= 水量（水箱面积ｘ水位下降值）ｘ1000（l/s•m² ）
所谓滤料的级配是指滤料粒径大小不同的颗粒所占的比例
（重量百分比）。 滤料的筛分： 在生产上通常用两只筛子来选取滤料。例如我们单层滤
料粒径一般选用孔径为0.5mm —1.2 mm，我们就用 0.5mm和1.2mm孔径的两种规格的筛子重叠在一起进行 分筛，去除大于孔径1.2mm和小于孔径0.5mm的砂粒， 中间留下的就是我们要选用的规格。（ 孔径0.5mm和 1.2mm ）
15
4、过滤方式的影响
过滤方式有等速过滤、等压过滤和变速过滤三种，等速
过滤和变速过滤相比较，在过滤条件相同的条件下，当平
均滤速相等时，变速过滤比等速过滤要好一些。（虹吸滤 池属于等速过滤；V型滤池属于变速过滤）
5、水温的影响 通常水温越低，滤层的截留能力低，杂质也容易穿透滤
层，这是因为水温低，混凝效果不好，影响了进滤池的水 预处理效果。 6、浮游生物（藻类等）造成滤层堵塞
据测定数据，计算其平均值，以减小测定误差。
计算公式：
滤速= 池内水位下降距离（m）ｘ3600（ m/h）
测定所需时间（s）
23
（2）冲洗强度的测定
A、含义：冲洗强度是指滤池的单位面积在单位时间里所耗
用的冲洗水量。一般用l/s•m²表示。
B、目的：检查滤池工作了一段时间后，冲洗强度是否有变
24
C、方法：测定时，按滤池冲洗的正常操作步骤进行，当用冲
洗水箱（塔）时，冲洗水位上升到滤池排水槽顶时开始计时，
并记录水箱（塔）内水位下降值，每分钟记录一次，连续记录
几分钟，取其平均值。
计算公式：
冲洗强度= 水量（水箱面积ｘ水位下降值）ｘ1000（l/s•m² ）
所谓滤料的级配是指滤料粒径大小不同的颗粒所占的比例
（重量百分比）。 滤料的筛分： 在生产上通常用两只筛子来选取滤料。例如我们单层滤
料粒径一般选用孔径为0.5mm —1.2 mm，我们就用 0.5mm和1.2mm孔径的两种规格的筛子重叠在一起进行 分筛，去除大于孔径1.2mm和小于孔径0.5mm的砂粒， 中间留下的就是我们要选用的规格。（ 孔径0.5mm和 1.2mm ）
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4、过滤方式的影响
过滤方式有等速过滤、等压过滤和变速过滤三种，等速
过滤和变速过滤相比较，在过滤条件相同的条件下，当平
均滤速相等时，变速过滤比等速过滤要好一些。（虹吸滤 池属于等速过滤；V型滤池属于变速过滤）
5、水温的影响 通常水温越低，滤层的截留能力低，杂质也容易穿透滤
层，这是因为水温低，混凝效果不好，影响了进滤池的水 预处理效果。 6、浮游生物（藻类等）造成滤层堵塞
据测定数据，计算其平均值，以减小测定误差。
计算公式：
滤速= 池内水位下降距离（m）ｘ3600（ m/h）
测定所需时间（s）
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（2）冲洗强度的测定
A、含义：冲洗强度是指滤池的单位面积在单位时间里所耗
用的冲洗水量。一般用l/s•m²表示。
B、目的：检查滤池工作了一段时间后，冲洗强度是否有变
5水处理工程过滤
此外，絮凝颗粒的架桥作用也会存在。
2020/12/13
二、滤层内杂质的分布规律
（一）滤层内杂质的分布规律 在颗粒粘附的同时，还存在由于孔隙中 水流剪力作用而导致颗粒从滤料表面上脱 落趋势。 粘附力和水流剪力相对大小，决定了颗 粒粘附和脱落的程度。
2020/12/13
二、滤层内杂质的分布规律
2020/12/13
2020/12/13
五、配水系统
1、作用 （配水均匀性对冲洗效果影响很大）
配水系统的作用: (1)均匀收集过滤后水； (2)使冲洗水在整个滤池面积上均匀分布。
配水不均匀的影响: (1)冲洗水量过大的地方，部分滤层膨胀过甚，甚至
会招致局部承托层发生移动，滤料层和承托层混合，造 成漏砂现象。
(2)冲洗水量过小的地方，部分滤层膨胀不足，滤料 层中的杂质冲洗不干净，逐渐胶结变大，形成“泥球”或“ 泥饼”。
(二) 按作用水头 1、重力滤池 4～5m 2、压力滤池 15～25m
(三) 按水流方向 1、下向流滤池 2、上向流滤池 3、双向流滤池
(四) 按滤料组成 1、单层滤池 滤速 8-10m/h 2、双层滤池 滤速10-14m/h 3、多层滤池 滤速18-20m/h
2020/12/13
2020/12/13
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通过筛孔的砂量%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0
0.25
d10=00..7513
d801=.11.095
1.68
筛孔mm
滤料筛分级配曲线
2020/12/13
B、级配：是滤料各种粒径颗粒所占的重量比例 。
可通过筛分试验求得。筛分试验—— 级配曲线。
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二、滤层内杂质的分布规律
（一）滤层内杂质的分布规律 在颗粒粘附的同时，还存在由于孔隙中 水流剪力作用而导致颗粒从滤料表面上脱 落趋势。 粘附力和水流剪力相对大小，决定了颗 粒粘附和脱落的程度。
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二、滤层内杂质的分布规律
2020/12/13
2020/12/13
五、配水系统
1、作用 （配水均匀性对冲洗效果影响很大）
配水系统的作用: (1)均匀收集过滤后水； (2)使冲洗水在整个滤池面积上均匀分布。
配水不均匀的影响: (1)冲洗水量过大的地方，部分滤层膨胀过甚，甚至
会招致局部承托层发生移动，滤料层和承托层混合，造 成漏砂现象。
(2)冲洗水量过小的地方，部分滤层膨胀不足，滤料 层中的杂质冲洗不干净，逐渐胶结变大，形成“泥球”或“ 泥饼”。
(二) 按作用水头 1、重力滤池 4～5m 2、压力滤池 15～25m
(三) 按水流方向 1、下向流滤池 2、上向流滤池 3、双向流滤池
(四) 按滤料组成 1、单层滤池 滤速 8-10m/h 2、双层滤池 滤速10-14m/h 3、多层滤池 滤速18-20m/h
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通过筛孔的砂量%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0
0.25
d10=00..7513
d801=.11.095
1.68
筛孔mm
滤料筛分级配曲线
2020/12/13
B、级配：是滤料各种粒径颗粒所占的重量比例 。
可通过筛分试验求得。筛分试验—— 级配曲线。
给水排水——5、过滤
C、较大的孔隙率 D、滤料来源方便，加工简便和廉价 E、适当的级配组成 所谓滤料的级配是指滤料粒径大小不同的颗粒所占的比例 （重量百分比）。 滤料的筛分： 在生产上通常用两只筛子来选取滤料。例如我们单层 滤料粒径一般选用孔径为0.5mm —1.2 mm，我们就用 0.5mm和1.2mm孔径的两种规格的筛子重叠在一起进行分筛， 去除大于孔径1.2mm和小于孔径0.5mm的砂粒，中间留下的 就是我们要选用的规格。（ 孔径0.5mm和1.2mm ）
4、过滤方式的影响 过滤方式有等速过滤、等压过滤和变速过滤三种，等 速过滤和变速过滤相比较，在过滤条件相同的条件下，当 平均滤速相等时，变速过滤比等速过滤要好一些。（虹吸 滤池属于等速过滤；V型滤池属于变速过滤） 5、水温的影响 通常水温越低，滤层的截留能力低，杂质也容易穿透 滤层，这是因为水温低，混凝效果不好，影响了进滤池的 水预处理效果。 6、浮游生物（藻类等）造成滤层堵塞
2、滤料层：一般由石英砂构成砂滤层，起去除水中悬浮
物的作用。也可由石英砂和无烟煤组成双层滤料，也可由 石英砂、无烟煤和矿石粒构成三层滤料。好的滤料层应具 有截留悬浮物的容量大、滤后水的浊度低、反冲洗时容易 下沉等性能。 （1）滤料的选择： A、具有足够的机械强度 B、足够的化学稳定性
面靠近的过程。 粘附：当杂质颗粒与滤料颗粒表面接近时，依靠力的作 用附着于滤料表面的过程。
滤
速：快滤池、慢滤池
冲洗方式：虹吸滤池、无阀滤池、普通快滤池、移动冲 洗罩滤池、V型滤池等 控制机能：无阀滤池、单阀滤池、双阀滤池、四阀滤池等
滤层结构：单层、双层、单层等
水质工程学 第五章 过滤除油
，在一定的推动力(如压力、电场力等)下 进行过2滤. A，SB由R于反滤应膜器孔的隙工极艺小特且性具和有特选点择 性，可以除去水中细菌、病毒、有机物和 溶解性溶质。主要设备有反渗透、超过滤 和电渗3析. 反等应。器的设计
4. 研究内容
过滤过程的第一分章类：绪 论
1. 研究背景 • （4）深层过滤。采用颗粒状滤料，如石
➢ 当废水流过滤料层时，粒径较大的悬浮物颗粒首先 被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空
隙越来越小3，. 反截污应能器力的随设之计变得越来越高。
➢ 结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的
滤截留膜或，筛并滤由4作它. 研用起。究主内要的容过滤作用。这种作用属于阻力
（第2一）章重力沉绪 降论
4. 研究内容
第平一流章式隔油绪池论
1. 研究背景 2. ASBR反应器的工艺特性和特点 3. 反应器的设计 4. 研究内容
第一章 绪 论 波纹斜板式隔油池
1. 研究背景 2. ASBR反应器的工艺特性和特点 3. 反应器的设计 4. 研究内容
第第一五章节 过绪滤论
❖率的过过滤是滤1使.介研含质究悬背，浮景水物中的的废悬水浮流物过被具截有留一在定介孔质隙
废水
滤料
过滤水
反洗过程：
• 到一定程度时过滤不 能进行，需要进行反 洗。反洗是通过上升 水流的作用使滤料呈 悬浮状态，滤料间的 孔隙变大，污染物随 水流带走，反洗完成 后再进行过滤。所以 深层过滤过程是间断 进行的。
反洗废水 反洗水入口
滤料
返回目录
第过一滤章机理绪 论
1. 研究背景 ❖ 过滤的机理可分为阻力截留、重力沉降和接 触絮凝三种 （1）阻力2截. A留SBR反应器的工艺特性和特点
4. 研究内容
过滤过程的第一分章类：绪 论
1. 研究背景 • （4）深层过滤。采用颗粒状滤料，如石
➢ 当废水流过滤料层时，粒径较大的悬浮物颗粒首先 被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空
隙越来越小3，. 反截污应能器力的随设之计变得越来越高。
➢ 结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的
滤截留膜或，筛并滤由4作它. 研用起。究主内要的容过滤作用。这种作用属于阻力
（第2一）章重力沉绪 降论
4. 研究内容
第平一流章式隔油绪池论
1. 研究背景 2. ASBR反应器的工艺特性和特点 3. 反应器的设计 4. 研究内容
第一章 绪 论 波纹斜板式隔油池
1. 研究背景 2. ASBR反应器的工艺特性和特点 3. 反应器的设计 4. 研究内容
第第一五章节 过绪滤论
❖率的过过滤是滤1使.介研含质究悬背，浮景水物中的的废悬水浮流物过被具截有留一在定介孔质隙
废水
滤料
过滤水
反洗过程：
• 到一定程度时过滤不 能进行，需要进行反 洗。反洗是通过上升 水流的作用使滤料呈 悬浮状态，滤料间的 孔隙变大，污染物随 水流带走，反洗完成 后再进行过滤。所以 深层过滤过程是间断 进行的。
反洗废水 反洗水入口
滤料
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第过一滤章机理绪 论
1. 研究背景 ❖ 过滤的机理可分为阻力截留、重力沉降和接 触絮凝三种 （1）阻力2截. A留SBR反应器的工艺特性和特点
水质工程学(Ⅰ)例题、思考题、习题答案
水质工程学（Ⅰ）例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1。
水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法.水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。
悬浮物：尺寸较大（1？m-1mm），可下沉或上浮（大颗粒的泥砂、矿碴下沉，大而轻的有机物上浮）。
主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。
这类杂质由于尺寸较大,在水中不稳定,常常悬浮于水流中.当水静置时，相对密度小的会上浮与水面，相对密度大的会下沉,因此容易去除。
胶体：尺寸很小（10nm-100nm），具有稳定性，长时静置不沉。
主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等.胶体通常带负电荷，少量的带正电荷的金属氧化物胶体。
一般可通过加入混凝剂进去去除。
溶解物：主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Cl—等离子，HCO3—、SO42-等酸根,O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子.溶解物与水成均相,透明。
但可能产生色、臭、味.是某些工业用水的去除对象,需要特殊处理.有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。
2.各种典型水质特点.（数值可不记）江河水：易受自然条件影响,浊度高于地下水.江河水年内浊度变化大。
含盐量较低,一般在70~900mg/L之间。
硬度较低，通常在50～400mg/L(以CaCO3计）之间。
江河水易受工业废水和生活污水的污染，色、臭、味变化较大,水温不稳定。
湖泊及水库水：主要由河水补给,水质类似河水,但其流动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味.湖水容易受污染。
含盐量和硬度比河水高。
湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。
海水：海水含盐量高，在7。
5~43。
0g/L之间，以氯化物含量最高，约占83。
7%，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。
海水须淡化后才可饮用。
地下水：悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都比较稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水.含盐量通常高于地表水（海水除外），大部分地下水含盐量在100～5000mg/L，硬度通常在100～500mg/L(以CaCO3计），含铁量一般10mg/L以下，个别达30mg/L。
水质工程学 第五章沉淀与澄清
5.1.3 悬浮颗粒在静水中的自由沉淀
根据牛顿第二定律可知：
6
d
3
p
du dt
1 d
6
2(
p
1)g
C D 1
u2 2
d
4
3
达到重力平衡时，加速度为零，令式（5-3）左边为零，加以整理，得沉速公式：
u
4g 3 CD
p 1 d 1
（5-4）
水质工程学1 第5章 沉淀与澄清
5.1 沉淀原理与分类
5.1.3 悬浮颗粒在静水中的自由沉淀
作Ct 点切线目的，就是为了求任意时间内交界面下沉速度。这条切线斜率即表示浓度为C点切线目的，就是为了
求任意时间内交界面下沉速度。这条切线斜率即表示浓度为Ct
的交界面下沉速度：
t
Ht
t
H
水质工程学1 第5章 沉淀与澄清
5.1 沉淀原理与分类
5.1.6 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀
在a-c段，因切线就是a-c直线本身，Ht =H0 , 故Ct=C0。由于a-c线斜率不变，说明浑液面等速下沉。 当压缩到H∞高度后，斜率为0 。即Vt=0，说明悬浮物不在压缩，此时，Ct =C∞（压缩浓度）。
（5-17）
水质工程学1 第5章 沉淀与澄清
5.2 理想沉淀池的特性分析
C——原水悬浮物浓度 dPi——具有沉速为ui的颗粒占原水全部颗粒的百分数 所以，沉速ui小于u０的全部颗粒的去除率为：
（5-18）
水质工程学1 第5章 沉淀与澄清
5.2 理想沉淀池的特性分析
即，理想沉淀池的总去除率： 所有能够在沉淀池中去除的，沉速小于uo的颗粒的去除率为：
水质工程学1 第5章 沉淀与澄清
5.1 沉淀原理与分类
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2）滤速变化：见图
提高过滤效率的途径
1、反粒度过滤 2、上向流过滤
3、采用双层或多层滤料
滤料与承托层
一、滤料 二、承托层
滤料
1、滤料的选择 2、级配与粒径 3、滤料层规格
滤料的选择
——具有足够的机械强度 ——具有化学稳定性 ——具有一定的吸附面积 ——具有一定的级配和孔隙率
——能就地取材、价格便宜
地下水除铁、锰(曝气氧化，产生铁、 锰的沉淀物之后)
——污水二级处理之后: 去除悬浮、胶体 物质
滤池的类型及主要特点
慢砂滤池(slow sand filter) 滤料尺寸 0.15~0.35mm 滤 速 0.03~0.1 mm/s 工作周期 几周至数月
净化机理 ① 机械隔滤(滤膜、孔隙小) ② 滤膜中的生化作用
清洗方式 刮除表层滤料
特点 出水水质好，生产效率低，仅在表 层几厘米滤层中纳污。
滤池的类型及主要特点
快(砂)滤池(rapid (sand) filter) 滤料尺度 0.5~2.0 mm 滤 速 1.5~3.0 mm/s 工作周期 十几小时至几天
清洗方式 反冲洗 净化机理 机械隔滤、沉淀作用、接触凝 聚（主要）
V——滤料层体积（cm3）
γ——滤料比重（g/cm3）
滤料层规格
滤料层厚度：一般60~70cm 滤料级配：通常K80≤2
孔隙率：一般石英砂滤料的孔隙率在0.42 左右
承托层
1、作用 ——支撑滤料 ——防止滤料流失 ——均匀布水 2、组成 通常采用天然卵石，厚度约40cm
滤池的反冲洗
一、反冲洗 二、配水系统 三、冲洗废水的排除 四、冲洗水的供给
定义
水处理中的过滤是用具有孔洞的粒状滤料 层截留水中杂质，使水澄清的工艺过程
作用
降低水的浊度，去除悬浮和脱稳的胶体颗 粒物(包括菌、病毒，有机物等)
设置位置
——给水处理中，设在沉淀(澄清)之后，进 一步降低浊度(20° ≤5°，达到饮用水对浊 度的要求)
——直接过滤: 低浊度水(投药混合之后， 对颗粒尺度要求不高)
1、等速过滤中阻力的变化 2、变速过滤中滤速的变化
等速过滤中阻力的变化
1）等速过滤：过滤过程中，过滤的流量或 滤速始终保持不变。
无阀滤池与虹吸滤池属于等速过滤。
2）清洁滤层的水头损失：过滤开始阶段的 水头损失，可用柏耐克-柯士南公式计算：
h0
5 g
(1 m)2 m3
l
v 6d
2
（4-42）
等速过滤中阻力的变化
水力冲刷脱落──由于流速作用。随着杂质 积累、阻塞孔隙，流速增大，使部分颗粒被 冲刷、脱落，杂质向下推移，下层滤层的作 用逐渐发挥。
由于表层颗粒细(水力筛分的结果)，比表 面积大，截留杂质多，所以整个滤层的截留 作用尚未完全发挥，过滤过程就将结束。
杂质在滤层中的分布
① 滤料粒径下大上小，孔隙也下大上小，造 成表层滤料截留杂质多。由于表层滤料筛滤 的结果，堵塞严重，有时形成滤膜，使过滤 阻力剧增(图4-3-2)。
反冲洗
1、冲洗目的： 恢复滤池的工作能力 2、冲洗方法
1）反冲洗：水流自下而上冲洗，与过滤方 向相反
2）反冲洗+表面冲洗 3）反冲洗+空气助冲
3、影响滤池冲洗效果的因素
反冲洗
1）冲洗强度q：单位面积滤层上通过的反冲 洗水量（l/s.m2）
2）滤层膨胀率e：滤层经反冲洗膨胀后所增 加的厚度与膨胀前厚度之比，可用下式表示：
①筛滤和机械截留 ②布朗运 ③重力沉 降 ④惯性碰撞 ⑤流动接触
——悬浮固体在滤料表面的附着 ①机械附着 ②凝聚作用 ③化学作用
主要机理: 接触凝聚
滤层截留杂质的规律
1、杂质截留过程 2、杂质在滤层中的分布 3、影响滤层中杂质分布的主要因素
杂质截留过程
接触凝聚附着──与絮凝体的表面特性、吸附 强度有关。过滤开始时，由于孔隙大、流速 小，杂质主要集中在表层
② 当受力不均时，造成裂缝，局部阻力突然 减小，杂质穿透(图4-3-2)，水质恶化。
③ 杂质在滤层中的分布（见图4-3-3）
影响滤层杂质分布的主要因素
① 滤速 ② 滤料粒径与级配 ③ 滤料层的组成
“水力筛分现象”：滤料层经过高速水流 反冲洗后，出现滤料上细下粗的分层现象称 为水力筛分。
过滤过程中滤层阻力的变化
3）过滤过程中水头损失的增加 试验证明：a. 水头损失与过滤时间成正比 （见图）
b. 滤速v1>v2时，ho1>ho2，tgα1> tgα2， T1<T2。说明水头损失h与滤速直接相关。 4）滤层中水头损失的分布（见图）
变速过滤中滤速的变化
1）变速过滤：随过滤时间的增加，滤速逐渐 减小的过滤称为变速过滤。变速过滤中过滤 水头基本保持不变，普通快滤池属于此类型。
过滤
4.3.1 过滤的净化原理 4.3.2 滤料与承托层 4.3.3 滤池的反冲洗 4.3.4 快滤池的设计 4.3.5 其它形式的滤池
过滤的净化原理
一、概述 二、快滤池的构造与工作过程 三、过滤的净化机理 四、滤层截留杂质的规律 五、过滤过程中滤层阻力的变化 六、提高过滤效率的途径
概述
1、定义 2、作用 3、设置位置 4、滤池的类型及主要特点
配水系统阻力 S1 孔眼局部损失 S2 承托层阻力 S3 滤料层阻力 S4 流速水头 S5
e L L0 100 % L0
3）冲洗历时
（4-45）
配水系统
1、作用 ——反冲洗时均匀布水 ——过滤时均匀集水 2、配水与反冲洗的关系 若配水不均匀会降低反冲洗效果：1）形成泥 球；2）承托层松动，造成漏砂现象
配水系统
3、反冲洗时滤池的阻抗分析 由滤池结构可知，反冲洗水头应克服下述阻 力：
级配与粒径
1）粒径：假想的包围滤料颗粒的球体直径。
2）级配：不同粒径滤料所占的比例，常通过 筛分实验来确定滤料的级配。
3）级配表示方法
——有效直径d10：通过滤料重量10%的筛孔 孔径
——不均匀系数K80：
K80
d80 d10
（4-43）
级配与粒径
4）孔隙率m：
m 1 G
V
（4-44）
式中：G——滤料干重（g）
快滤池的构造及工作过程
1、构造：常为钢筋混凝土池子，包括进、出 水渠、洗砂排水槽、滤料层、承托层、配水 系统等几个部分；管廊内主要是浑水进水、 清水出水、初滤水、冲洗来水、冲洗排水等 几种管道及相应的控制阀门
2、工作过程：包括过滤与反冲洗两个过程 （见图）
过滤的净化原理
两个过程: ——悬浮颗粒向滤料表面迁移
提高过滤效率的途径
1、反粒度过滤 2、上向流过滤
3、采用双层或多层滤料
滤料与承托层
一、滤料 二、承托层
滤料
1、滤料的选择 2、级配与粒径 3、滤料层规格
滤料的选择
——具有足够的机械强度 ——具有化学稳定性 ——具有一定的吸附面积 ——具有一定的级配和孔隙率
——能就地取材、价格便宜
地下水除铁、锰(曝气氧化，产生铁、 锰的沉淀物之后)
——污水二级处理之后: 去除悬浮、胶体 物质
滤池的类型及主要特点
慢砂滤池(slow sand filter) 滤料尺寸 0.15~0.35mm 滤 速 0.03~0.1 mm/s 工作周期 几周至数月
净化机理 ① 机械隔滤(滤膜、孔隙小) ② 滤膜中的生化作用
清洗方式 刮除表层滤料
特点 出水水质好，生产效率低，仅在表 层几厘米滤层中纳污。
滤池的类型及主要特点
快(砂)滤池(rapid (sand) filter) 滤料尺度 0.5~2.0 mm 滤 速 1.5~3.0 mm/s 工作周期 十几小时至几天
清洗方式 反冲洗 净化机理 机械隔滤、沉淀作用、接触凝 聚（主要）
V——滤料层体积（cm3）
γ——滤料比重（g/cm3）
滤料层规格
滤料层厚度：一般60~70cm 滤料级配：通常K80≤2
孔隙率：一般石英砂滤料的孔隙率在0.42 左右
承托层
1、作用 ——支撑滤料 ——防止滤料流失 ——均匀布水 2、组成 通常采用天然卵石，厚度约40cm
滤池的反冲洗
一、反冲洗 二、配水系统 三、冲洗废水的排除 四、冲洗水的供给
定义
水处理中的过滤是用具有孔洞的粒状滤料 层截留水中杂质，使水澄清的工艺过程
作用
降低水的浊度，去除悬浮和脱稳的胶体颗 粒物(包括菌、病毒，有机物等)
设置位置
——给水处理中，设在沉淀(澄清)之后，进 一步降低浊度(20° ≤5°，达到饮用水对浊 度的要求)
——直接过滤: 低浊度水(投药混合之后， 对颗粒尺度要求不高)
1、等速过滤中阻力的变化 2、变速过滤中滤速的变化
等速过滤中阻力的变化
1）等速过滤：过滤过程中，过滤的流量或 滤速始终保持不变。
无阀滤池与虹吸滤池属于等速过滤。
2）清洁滤层的水头损失：过滤开始阶段的 水头损失，可用柏耐克-柯士南公式计算：
h0
5 g
(1 m)2 m3
l
v 6d
2
（4-42）
等速过滤中阻力的变化
水力冲刷脱落──由于流速作用。随着杂质 积累、阻塞孔隙，流速增大，使部分颗粒被 冲刷、脱落，杂质向下推移，下层滤层的作 用逐渐发挥。
由于表层颗粒细(水力筛分的结果)，比表 面积大，截留杂质多，所以整个滤层的截留 作用尚未完全发挥，过滤过程就将结束。
杂质在滤层中的分布
① 滤料粒径下大上小，孔隙也下大上小，造 成表层滤料截留杂质多。由于表层滤料筛滤 的结果，堵塞严重，有时形成滤膜，使过滤 阻力剧增(图4-3-2)。
反冲洗
1、冲洗目的： 恢复滤池的工作能力 2、冲洗方法
1）反冲洗：水流自下而上冲洗，与过滤方 向相反
2）反冲洗+表面冲洗 3）反冲洗+空气助冲
3、影响滤池冲洗效果的因素
反冲洗
1）冲洗强度q：单位面积滤层上通过的反冲 洗水量（l/s.m2）
2）滤层膨胀率e：滤层经反冲洗膨胀后所增 加的厚度与膨胀前厚度之比，可用下式表示：
①筛滤和机械截留 ②布朗运 ③重力沉 降 ④惯性碰撞 ⑤流动接触
——悬浮固体在滤料表面的附着 ①机械附着 ②凝聚作用 ③化学作用
主要机理: 接触凝聚
滤层截留杂质的规律
1、杂质截留过程 2、杂质在滤层中的分布 3、影响滤层中杂质分布的主要因素
杂质截留过程
接触凝聚附着──与絮凝体的表面特性、吸附 强度有关。过滤开始时，由于孔隙大、流速 小，杂质主要集中在表层
② 当受力不均时，造成裂缝，局部阻力突然 减小，杂质穿透(图4-3-2)，水质恶化。
③ 杂质在滤层中的分布（见图4-3-3）
影响滤层杂质分布的主要因素
① 滤速 ② 滤料粒径与级配 ③ 滤料层的组成
“水力筛分现象”：滤料层经过高速水流 反冲洗后，出现滤料上细下粗的分层现象称 为水力筛分。
过滤过程中滤层阻力的变化
3）过滤过程中水头损失的增加 试验证明：a. 水头损失与过滤时间成正比 （见图）
b. 滤速v1>v2时，ho1>ho2，tgα1> tgα2， T1<T2。说明水头损失h与滤速直接相关。 4）滤层中水头损失的分布（见图）
变速过滤中滤速的变化
1）变速过滤：随过滤时间的增加，滤速逐渐 减小的过滤称为变速过滤。变速过滤中过滤 水头基本保持不变，普通快滤池属于此类型。
过滤
4.3.1 过滤的净化原理 4.3.2 滤料与承托层 4.3.3 滤池的反冲洗 4.3.4 快滤池的设计 4.3.5 其它形式的滤池
过滤的净化原理
一、概述 二、快滤池的构造与工作过程 三、过滤的净化机理 四、滤层截留杂质的规律 五、过滤过程中滤层阻力的变化 六、提高过滤效率的途径
概述
1、定义 2、作用 3、设置位置 4、滤池的类型及主要特点
配水系统阻力 S1 孔眼局部损失 S2 承托层阻力 S3 滤料层阻力 S4 流速水头 S5
e L L0 100 % L0
3）冲洗历时
（4-45）
配水系统
1、作用 ——反冲洗时均匀布水 ——过滤时均匀集水 2、配水与反冲洗的关系 若配水不均匀会降低反冲洗效果：1）形成泥 球；2）承托层松动，造成漏砂现象
配水系统
3、反冲洗时滤池的阻抗分析 由滤池结构可知，反冲洗水头应克服下述阻 力：
级配与粒径
1）粒径：假想的包围滤料颗粒的球体直径。
2）级配：不同粒径滤料所占的比例，常通过 筛分实验来确定滤料的级配。
3）级配表示方法
——有效直径d10：通过滤料重量10%的筛孔 孔径
——不均匀系数K80：
K80
d80 d10
（4-43）
级配与粒径
4）孔隙率m：
m 1 G
V
（4-44）
式中：G——滤料干重（g）
快滤池的构造及工作过程
1、构造：常为钢筋混凝土池子，包括进、出 水渠、洗砂排水槽、滤料层、承托层、配水 系统等几个部分；管廊内主要是浑水进水、 清水出水、初滤水、冲洗来水、冲洗排水等 几种管道及相应的控制阀门
2、工作过程：包括过滤与反冲洗两个过程 （见图）
过滤的净化原理
两个过程: ——悬浮颗粒向滤料表面迁移