滤池气水反冲洗过程中气泡特征研究
普通快滤池增加气水反冲洗功能探讨
普通快滤池增加气水反冲洗功能探讨近年来，随着社会发展的不断进步，一方面原水水质的变得日益复杂，另一方面人民生活水平日益提高，自来水水质品质引起越来越多人的关注。
新水厂在建設初期可根据水质需求选择适宜工艺、适宜参数，而七十、八十年代建设的老水厂，受已有工艺限制，受地势限制，受周边用水需求限制，进行技术改造时可选择空间较小。
本文主要讨论大阻力配水系统的普通快滤池改造成气水反冲洗滤池的工艺。
标签：普通快滤池;气水反冲洗;大阻力配水;小阻力配水;承托层在常规水处理过程中，滤池形式比较多，其中尤以普通快滤池使用较普遍，具有经验成熟、运行可靠的优点，得到广泛的应用。
但在水质要求日益严格的今天，普通快滤池存在运行周期短、反冲洗效果不佳、滤床含泥量大的缺点。
而滤池技术发展到今天，虽然形式多样、工艺有差别，但有一点已基本达到共识，即采用气水反冲洗，利用空气辅助擦洗以提高滤池洗净度，降低滤床含泥量，从而延长滤池运行周期、提高过滤能力。
普通快滤池与气水反冲洗滤池因配水配气方式不同在土建结构上存在差异，采用简便方式，在滤池结构不进行大改动的情况下，将普通快滤池增加气洗、水洗功能，以较小的投入取得成效是老水厂提升水处理效果的发展方向。
普通快滤池改造气水反冲洗，难度在滤池结构上。
下文简要介绍大阻力配水系统和旅途式小阻力配水系统的特点，以及将二者相结合的改造方式。
一、大阻力配水系统普通快滤池采用的大阻力配水系统，一般滤池底板设配水干管（渠）和配水支管，支管上45度位置开孔，干管（渠）和支管呈“丰”字形，又称“丰”形大阻力配水。
反冲洗时，水通过“丰”形管及上开孔冲洗滤料，实现水冲洗功能。
为防止滤池滤料流入配水管中，配水系统和滤料间设有承托层。
一般考虑承托层厚500mm，滤料层厚度不小于700mm，总厚度（从滤池底板至滤料层顶）1200mm。
用于排除洗池水的洗砂排水槽，槽底距滤料层425mm（以700mm滤料层厚、50%膨胀率计）。
射流泵抽气进行滤池气水反冲洗试验研究
关键词：射流泵，试验研究论文摘要：用射流泵代替空压机或鼓风机进行滤池气水反冲洗、能大大降低设备扣运行费用。
半生产性试验表明，这种工艺效果良好，在技术上可行。
本文阐述了这种新工艺在设备组成、工艺参数、冲洗效果等方面的试验研究成果。
滤池是水处理工程中最常用的设备。
滤层冲洗得好坏，对滤池的过滤效果以及工作的经济性有重大影响。
气水反冲洗滤池比单独用水反冲洗效果好，但需设置大容量空气压缩机或鼓风机，由于设备费用高、操作复杂，且工作时震动大，噪声强，推广缓慢。
用射流泵进行滤池气水反冲洗，则能大大降低设备和运行费用，简化操作，减小噪声，有利于推广。
该项技术已申请专利。
本文重点介绍半生产性试验研究的成果。
1.半生产性试验装置射流泵抽气进行滤池气水反冲洗的半生产性试验，是在室内小型试验的基础上进行的。
试验滤池设在重庆市打枪坝水厂。
试验滤池有两个，过滤面积都是lm2，为正方形。
一个滤池用长柄滤头作配水配气系统。
如图l(1)。
滤头安装在滤池下部的隔板上;滤头呈棋盘状布置，间距为0.14m。
隔板下配水室高度为0.45m。
隔板上设厚度为0.05m的粗砂(粒径2～4mm)，其上为0.3m厚的石英砂滤层(粒径0.5～1.0mm)和0.4m厚的无烟煤滤层(粒径0.7～1.7mm)。
排水槽，槽顶距砂面0.68m。
排水槽顶设有40目尼龙防砂网，以防气水反冲洗时滤料流失。
滤池总高度为3.5m。
射流泵竖直安装在滤池的反冲洗水管上。
射流泵以水厂出厂水为压力水源。
滤池反冲洗时，压力水经射流泵的喷嘴喷出，将空气吸入，形成气水混合液，送入滤池下部配水室;气水分离后，经长柄滤头均匀分布于滤池平面上，自下而上地对滤层进行气水同时反冲洗;气水反冲洗后，再单独用水反冲洗，以排除滤层中积存的气泡，并使双层滤料分层。
反冲洗后的废水，由上部排水槽收集并排出池外。
另一个试验滤池用穿孔管作配水和配气系统，如图1(2)。
穿孔配水管设于池底部，其上设卵石承托层(粒径：32~16mm，16~8mm，8~4mm，4~2mm。
气水反冲洗技术在滤池中的应用总结归纳
精心整理气水反冲洗技术在滤池中的应用滤池是水厂常规处理净水构筑物的最后一道工序，滤池运行的好坏直接影响到水厂的出水水质。
但是很多快滤池在运行一段时间后，就会出现过滤层含泥量增大，在反冲洗强度设计值范围内不能达到预期的反冲洗效果，并且冲洗历时延长，产水量下降，严重阻碍了快滤池的正常运行。
滤池反冲洗对滤池工作效果影响甚大，一几种常用的反冲洗方式目前国内外滤池反冲洗方法主要有三种，面冲洗，最后一种是气水反冲洗。
二气水反冲洗的应用概况但由于直到瑞典的第四次国际供水会议上随着粗粒，均匀粒径深床滤池的应用，气水但应用的水厂不多。
本世纪30年代，抚顺市东公万m3/d，其次是广州三水厂，于40年代采用该技术，现有设计规模为12万m3/d。
50年代后，广东罗定水厂，湛江水厂和抚顺滴台涧水厂等先后采用了气水反冲洗技术。
80年代后，引进法国贷款和技术的南京上元门水厂，重庆和肖山水厂，西安曲江水厂，沈阳八水厂建成采用了气水反冲洗的AQUAZUR V型滤池。
近年来，昆明五水厂，珠海拱北水厂，杭州消泰门水厂，青岛白沙河水厂，深圳南头水厂等先后采用了气水反冲洗技术。
三气水反冲洗机理研究自1840年快滤池问世以来，各国的给水处理工作者针对反冲洗的机理极其效果作了大量的研究：Camp认为，反冲洗造成滤料洁净的原因主要是拖曳力而不是粒间互撞；Amirtharajah等人同意这一观点，并导出了剪切力强度和水头损失坡度的关系，据此提出了流化床中的最大剪力将发生在空隙比为0.68～0.71时，该空隙比相当于80～100%的膨胀度；日本学者将吸附在滤料上的污泥分为二种，一种是滤料直接吸着而不易脱落的污泥，称作一次污泥；另一种是积滞在砂粒间隙中的污泥，比一次污泥易于去除，称作二次污泥。
他们认为在反冲洗时去除二次污泥主要是由水流剪力来完成，而去除一次污泥必须依靠颗粒间的摩擦碰撞作用，而且剪切力作用与颗粒间的碰撞摩擦作用均与平均速度梯度G值呈比例关系，并就G值与反冲洗强度、水温、砂粒粒径的相互关系作了研究。
水处理实验技术3-过滤和反冲洗
水处理实验技术实验报告学校名称河海大学准考证号033109275026 姓名王宝佳课程代号60057 实验名称过滤和反冲洗实验日期2010.11 批报告日期成绩教师签名一、实验目的1．熟悉普通快滤池过滤、冲洗的工作过程；2．加深对滤速、冲洗强度、滤层膨胀率、初滤水浊度的变化、冲洗强度与滤层膨胀率关系以及滤速与清洁滤层水头损失的关系的理解；3．验证水反洗理论，加深对教材内容的理解；4．了解并掌握气、水反冲洗方法，以及由实验确定最佳气、水反冲洗强度与反冲洗时间的方法；5．通过水反洗及气、水联合反冲洗加深对气、水反冲洗效果的认识；6．观察反冲洗全过程，加深感性认识。
二、实验原理1．水的过滤是在滤池（过滤柱）中进行的，滤池净化的主要作用是接触絮凝作用，其次为筛滤作用和沉淀作用。
原水经过絮凝作用，水中的杂质截留在滤池之中，或者有接触絮凝作用的滤料表面粘附水中的杂质，从而使出水的浊度降低，达到过滤的效果。
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，过滤水质的周期变短，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，有重要的意义。
2．当过滤水头损失达到最大允许水头损失或水质恶化时，滤池需进行反冲洗。
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（即水的粘浸系数越大），所需冲洗强度也越大。
对于不同的滤料来说，同样大小颗粒的滤料，当密度大的与密度小的滤料膨胀相同时，其所需冲洗强度就越大。
3．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，相当于滤池处于反向过滤状态，这时滤层水头损失的计算公式为：式中：l —砂层膨胀后的厚度，cml0—砂层膨胀前的厚度，cm当反冲洗强度增大后，滤料层完全膨胀，处于流态化状态。
常规滤料滤池气水反冲洗运行参数的实验研究(精)
第 21卷第 6期重庆建筑大学学报 Vol. 21No. 6 1999年 12月 Journal of Chon in Jianzhu Universit Dec. 1999文章编号 :1006-7329(1999 06-0006-06收稿日期 :1999-10-24作者简介 :袁斌 (1972- , 男 , 四川人 , 讲师 , 硕士 ,主要从事给水工程技术研究。
常规滤料滤池气水反冲洗运行参数的实验研究袁斌熊国锋汪义强吴希罗辉荣(重庆建筑大学城市建设学院 400045摘要通过单因素优选和多因素正交实验 , 优选出了常规滤料滤池在三种气水反冲洗方式下的最佳运行参数 , 并得出三段联合冲洗方式为最佳的初步结论。
关键词常规滤料 ; 气水反冲冼 ; 运行参数中图法分类号 T U 991. 24文献标识码 B滤池的反冲洗是保证滤池正常工作的关键 , 传统的高速水流反冲洗存在耗水量大、滤层冲洗不彻底等弊端 , 而气水反冲洗技术由于空气的加入 , 强化了滤料间的剪切和碰撞摩擦作用 , 有利于防止滤料层结块和产生泥球 , 它与单水反冲洗相比 , 不但冲洗效果好 , 而且可以节约反冲洗用水量 40%~60%, 因而受到青睐。
目前国内虽有一些常规滤料滤池应用了气水反冲洗技术 (见表 1 , 但多是凭经验运行 , 对其冲洗方式和运行参数多未进行过系统的实验研究。
显然 , 通过实验来探讨气水反冲洗的方式和最佳运行参数对于提高滤池冲洗效果 , 节约水耗和能耗是有重要意义的。
当前国内外滤池气水反冲洗普遍采用的冲洗方式主要有三种 :第一种为先气洗 , 后水反冲洗 ; 第二种为先气水同时冲洗 , 后水反冲洗 ; 第三种为先气洗 , 后气水同时冲洗 , 最后水漂洗 , 即所谓的三段式联合冲洗方式。
本文的目的即是通过实验优选出常规滤料滤池上述三种气水反冲洗方式的效果和最佳运行参数。
1实验装置实验装置的工艺流程图 , 如图 1所示 , 它由原水制备系统、过滤系统和反冲洗系统三部分组成。
滤池冲洗时大量气泡上升有哪些危害？？分析主要原因和解决办法
滤池的异常问题及解决办法
1
．冲洗时大量气泡上升
主要危害：
①滤池水头损失增加很快，工作周期缩短。
②滤层产生裂缝，影响水质或大量漏砂、跑砂。
主要原因：
① 池发生滤干后，未经反冲排气又再过滤使空气进入滤层。
② 工作周期过长，水头损失过大，使砂面上的作用水头小
于滤料水头损失，从而产生负水头，使水中逸出空气存于滤料中。
③当用水塔供给冲洗水时，因冲洗水塔存水用完，空气随水夹带进入滤池。
④藻类滋生而产生的气体。
⑤水中溶气量过多。
解决对策：
①加强操作管理，一旦出现上述情况，可用清水倒滤。
②调整工作周期，提高滤池内水位。
③水塔中贮存的水量要比一次反冲洗量多一些。
采用预加氯杀藻。
④检查产生水中溶气量大的原因，消除溶气的来源。
气体表面扫洗在气水反冲洗滤池中的应用研究
气体表面扫洗在气水反冲洗滤池中的应用研究人类的生存、生活和生产离不开水资源,虽然我国的水资源总量大,但人均占有量却远低于世界水平。
我国在水资源的利用过程中不合理使用现象比较严重,设备的陈旧、老化及技术使用不合理等问题是主要原因之一。
对于常规地表水处理,过滤一般是指通过滤料层的截流作用,去除水中悬浮杂质,使水得到净化的工艺过程。
滤池过滤工艺随科技进步不断发展,其反冲洗技术也在不断进步。
在实际工程中常见的V型滤池通常采用三阶段冲洗法,即先单独气洗,然后气-水同时反冲洗,最后再单独用水冲洗。
在上述过程中V型槽底小孔持续进水,在滤池中产生横向的水流,形成表面扫洗,将杂质推向中央排水渠。
在V型滤池反冲洗过程中横向扫洗始终存在,就造成了在反冲洗过程中有大量的水需要经前一构筑物提升,不仅耗能,而且若废水处理不当这部分水就得不到合理使用,这就是现有技术所存在的不足之处。
为解决上述滤池运行过程中的不足之处,本文以气体表面扫洗替代原有水的表面扫洗为创新点,在气体射流理论等的基础上,通过模型试验和数值验证结合的方法,针对其达到最佳处理效果的射流参数展开研究。
论文的主要研究内容如下:(1)对气体孔口射流理论做了如下研究:气体紊动射流的一般特性研究、紊动冲击射流的特性研究和多股冲击射流的研究。
(2)根据相关规范和工程设计经验,设计制作试验模型进行试验研究,通过对试验结果进行分析得到:对于直径为100mm的气管,当通风量为15m~3/h,孔口直径为6mm,孔间距为10cm时,气体表面扫洗的效果最佳且最节能。
(3)以模型试验得出的结果和气体孔口射流相关理论为依据,对得出的试验结果进行数值验证。
一方面,验证模型试验结论的可靠性;另一方面,为气体表面扫洗气水反冲洗滤池提供工艺参数设计参考。
滤池气水反冲洗过程中气泡特征研究
西安建筑科技大学硕士学位论文西安建筑科技大学硕士学位论文滤池气水反冲洗过程中气泡特征研究专 业：市政工程硕 士 生：刘春杉指导教师：张建锋 副教授摘 要快滤池的运行包括了过滤和反冲洗两个工艺环节，高效的反冲洗是保证滤池稳定运行的关键因素之一，同时也对净水厂节能减排的实际效果影响显著。
本文在系统阐述滤池反冲洗的发展和理论的基础上，基于对气水反冲洗设计和实际运行控制参数的分析，对气水反冲洗过程中滤层逸出气泡的特征进行实验研究，以期探明气水反冲洗过程中气泡特征对滤料流失的影响。
研究中设计并搭建模型滤柱，通过系列对比试验分析了在不同的气冲强度和不同的水冲强度下，滤层表面逸出气泡的速度、直径等特征参数的变化规律。
主要结论包括：（1） 在试验确定的控制参数范围内，气冲强度、水冲强度的增大导致逸出气泡的上升速度及相界面积增大；（2） 在现有净水厂实际运行的控制参数范围内，气冲强度和水冲强度的增加使得在同一高度处气泡上升速度、直径及数量增加；（3） 滤层表面逸出气泡的大小及上升速度对滤料的流失量有一定的影响。
关键词：气水反冲洗；气泡速度；气泡大小Characteristics of the bubble during simultaneousair-water BackwashingSpecialty：Municipal EngineeringCandidate: Liu ChunshanAdvisor：A.Prof.Zhang JianfengABSTRACTFilter mainly included two processes of filtration and backwashing.Efficient backwash is not only the key to ensure treatment’s effect，but also one of the core contents to save energy and reduct consumption by water purification plants. The Research elaborated systematicly about the development and theory of filter backwash. At the same time according to the relevant operating parameters and design-rules, the characteristics of the bubble during simultaneous air-water backwashing was studied by research and actual production process.Design and build a model filter backwashing experiment,do a series of test and analysis by contrast in order toget the effecters from different water and air-scour rates on the characteristics of the bubble, the bubbles, speed and bubbles, size when they get out the surface of the filtering layer. The main conclusions include：（1）In the extent of parameters which the experiment established, increase water and air-scour rates lead to bubbles, speed、bubbles, size and phase contactarea also increased；（2）In the extent of parameters which the water plants are making use of, increase water and air-scour rates lead to bubbles, speed、bubbles, size andbubbles, quantity increased at the same aititude；（3）The speed and size of the bubbles which they get out the surface of the filtering layer have affect on media loss。
快滤池气水反冲洗最佳运行参数研究
气水反冲洗过程中为了控制方便一般都保持各阶段 中气、水冲洗强度不变, 因此通过单水冲洗试验能够
A) 砂粒形状系数; L) 水的动力粘度, kg/ m#s2;
先确定气水冲洗时的洗水强度试验范围。气水冲洗
e ) 滤层膨胀率;
净水技术 Vol. 20 NO. 1 2001
11
E0 ) 静止滤层孔隙率。
式中: d ) 最大杂质颗粒直径, m;
计算水冲洗强 度 q( L/ s#m2)
洗强度试验范围的确定 气水同时冲洗时, 气泡聚合、绕流能力比单气冲 Nhomakorabea5. 97
77
11. 0
5. 94
5. 51
70
10. 0
5. 52
5. 07
35
5. 0
4. 99
4. 47
11
1. 5
4. 44
4. 03
2
0. 3
4. 07
3. 73
0
0
4. 21
注: 水温 21 e
关键词 快滤池 反冲洗 冲洗去污率 初滤水头损失
Research on Optimization of Operating Parameters for Rapid Sand Filter with Air- water Backwashing
Wang Yiqiang ( Shen z hen M unicip al Water w orks G roup Co. L td 528000)
冲洗很长时间也很难保证出水浊度低于 10NTU。因 此, 最小水反冲洗强度不宜小于 3. 8L/ s#m2。
表 1 水冲洗强度 ) 滤层膨胀率计算、试验结果对照 2. 1. 2 气水同时冲洗滤层运动状态试验 ) ) ) 气冲
过滤系统气水反冲洗滤池原理以及应用(海滨)滤池反冲洗原理
过滤系统气水反冲洗滤池原理以及应用（海滨）滤池反冲洗原理【摘要】过滤系统作为污水处理厂、净水处理厂整个工艺过程的关键工序，对整个系统处理效果起最终的把关保安作用，其运行工况直接影响水厂产品水的质量。
为提高滤池滤层截污能力的恢复效果，水厂的滤池反洗近年多采用气水联合反冲洗的方式，分为气冲过程、气水同时反洗过程、水洗过程（或省略气水同时反洗过程），同时一般伴随着表面漂洗过程，使滤池滤层内的污物能有效的被剥离和冲洗排出滤池，从而保证后续的正常过滤周期和效果。
关键字：气水反冲洗滤池一、概述过滤系统作为污水处理厂、净水处理厂整个工艺过程的关键工序,对整个系统处理效果起最终的把关保安作用，其运行工况直接影响水厂产品水的质量。
为提高滤池滤层截污能力的恢复效果，水厂的滤池反洗近年多采用气水联合反冲洗的方式，分为气冲过程、气水同时反洗过程、水洗过程（或省略气水同时反洗过程），同时一般伴随着表面漂洗过程，使滤池滤层内的污物能有效的被剥离和冲洗排出滤池，从而保证后续的正常过滤周期和效果。
由于这种高效的再生滤层过滤能力的作用，气水反洗滤池被日益广泛地应用到了水厂改造及需要深度处理的净水和污水处理厂。
由于其布水布气结构和控制系统复杂，依靠传统的操作人员凭经验手动或半自动控制其实际效果很差，很难达到设计要求。
我公司自主开发的水资源远程集中在线监控管理系统（滤池分版），能针对气水反洗滤池的工艺特点,实现智能控制,系统简单易用,达到无人化管理。
二、应用广泛应用于各行业给水、污水回用等较大水量的深度固液分离过程和市政给水厂的净化以及旧水厂的改造。
三、气水反冲洗滤池工艺简介1过滤机理气水反冲洗滤池正常工作时，通常采用等速过滤方式，即恒定水位（水压）过滤。
滤层可采用单层均质滤料，也可采用多层滤料（常采用陶粒、石英砂、沸石等）。
采用尽量均匀的布水方式将待处理水布到滤层表面，在恒定水位的作用下，过滤水通过滤层进入下部集水区。
过滤作用主要基于以下几点：机械截留作用：将水中较大颗粒的悬浮状颗粒截留在滤层的颗粒空隙之间；吸附架桥作用：颗粒滤料吸附有机物和微生物,起到吸附架桥作用，悬浮颗粒及胶体粒子粘结在一起，形成细小絮体，通过接触絮凝作用而被去除。
快滤池反冲洗方式试验
快滤池反冲洗方式试验研究摘要：对比气水反冲洗的三种方式进行试验分析，可以看出：方式三（即先单独空气冲洗，再气水同时反冲洗，最后单独水冲洗）的冲洗效果最好，在第15分钟初滤水即降至0.3ntu以下，并且其过滤周期也明显大于另三种方式。
其它三种方式初滤水达到要求的时间是在20～30分钟内，并且在过滤运行中发现水头损失较大，过滤周期较短等问题。
由试验分析，确定冲洗最佳冲洗参数为：气冲洗强度为15 l/s·m2，时间为2min；气水同时冲洗的气冲强度为15 l/s·m2，水冲强度为8l/s·m2，时间为4min，单独水冲洗强度为8 l/s·m2，时间为4min。
关键词：普通快滤池；气水反冲洗；study on the mode of filter backwashliu yanyan1，fan shen2(1．tianjin public utility design&research institute，tianjin 300100，china；2．china tianchen engineering corporation,，tianjin 300400)abstract：through comparison of three ways of air-water backwash, we can see: the effect of the third way( firstly is single air backwash, then is air water backwash, finally is water backwash) is the best, which can make the filter water less than 0.3ntu in the initial fifteenth minutes, thus the filtration cycle is longer than the other three methods, aswhich are in in 20 ~30 minutes to meet the requirements with higher loss of water-head in filtering operation and shorter filtration cycle. by the test analysis, it determines the best flushing parameters: the strength of air flushing is 15 l/s·m2, time is 2min; the strength of air flushing is 15 l/s·m2, water backwash is 8 l/s·m2in air-water backwash, time is 4min; the strength of water flushing is 8 l/s·m2, time is 4min.key words: ordinary rapid filter; air-water backwash中图分类号：tv149文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）普通快滤池在净水工艺中是一种适应广泛、性能稳定、容易操作管理的过滤构筑物，但是要想使它性能稳定、处理水质好、效率高，关键的一个环节就是反冲洗。
快滤池气水反冲洗最佳运行参数研究
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研究与探索
快滤池气水反冲洗最佳运行参数研究
汪义强 ( 深圳市自来水( 集团) 有限公司, 广东 528000)
摘要 本文就国内目前应用较为普遍的快滤池实施气水冲洗进行了试验, 以冲 洗去污率、排水 浊度、初滤水头损 失、冲 洗 耗水率等多项评价指标进行评价, 得 出普快滤池气水同时冲洗的最佳运行参数: 气冲强度 13. 0~ 15. 0L/ s# m2 、水冲强度 4. 2~ 4. 7L/ s# m2 、气水同时冲 洗历时 4~ 5min。
2. 1 三段式气水联合反冲洗试验
时的最大水冲洗强度根据单独水冲洗最大允许滤层
2. 1. 1 单水反冲洗滤层膨胀率试验 ) ) ) 水冲洗强 膨胀率 10% 来确定, 最小水冲洗强度则应保证水冲
度试验范围的确定
洗流速能够将杂质排出池外。滤层的膨胀大小与滤
气水冲洗对单独水冲洗不仅具有前述优点, 而 且由于气水冲洗过程中气体的掺入, 冲洗 G 值大大 增加, 滤料循环迁移速度加快, 在单独气冲和气水同 时冲洗阶段滤层形成了较好的/ 均质0状态, 因此若 保持该种滤层状态进行过滤能够充分发挥滤层的截 污功能, 为此, 气水反冲洗过程中一般都尽量保证滤 层不发生膨胀或仅发生微膨胀( 膨胀率< 10% ) [ 3] 。
)
)
)
)
)
4. 03
搅动
无
轻微
轻微
有
有
有
有
有
有
膨胀
无
无
轻微
轻微
轻微
轻微
轻微
明显
明显
搅动
轻微
轻微
Байду номын сангаас
气水反冲洗过程气泡的特征研究
2011年3月（上）在给水处理过程中过滤所占的能耗较大，故诸多研究的目的都旨在进一步提高出水的水质，同时降低能耗。
快滤池的运行包括过滤和反冲洗两个过程，高效的反冲洗不仅是保证过滤处理效果的关键，同时也是净水厂实现“节能减排”的核心内容之一。
所谓“反冲洗”，就是为恢复滤池的正常工作所采用的反向水流冲洗滤层的操作过程，是让经过过滤后的清洁水反向（由下而上）高速通过过滤层，截留在滤料表面的悬浮杂质依靠高速水流的作用冲洗下来，被水流带出滤层。
反冲洗的效果好坏会直接影响过滤行为，如果滤池冲洗的效果不佳，就会产生一系列的有害作用。
气水反冲洗是设定在水反冲洗之前或者冲洗的同时，将空气由滤料层的下部通入，使污物从粘附的滤料层中分离，然后再用低速水进行漂洗，废水排出。
在气水反冲洗时，气泡在上浮过程中的直径变化，以及气泡尾部形成旋涡状尾迹对滤料拖曳力的大小等内容都有待于进一步的研究和实践。
目前对气水反冲洗过程中气泡的成长变化规律研究较少，随着科技水平的发展，可以通过CCD 摄影仪观察到不同工况下气水反冲洗过程中气泡的真实形态并追踪其成长变化，从而得出与真实状况更为接近的结论。
1实验装置本研究大部分实验在西安建筑科技大学环境学院西北水资源与环境生态教育部重点实验室进行。
实验所需主要仪器设备：模型滤柱，LZB-25型玻璃转子流量计，LZ 型金属管浮子流量计，CCD 摄影仪，无频闪光源，增压泵，空压机，计算机，水箱等。
模型滤柱高2.6m ，滤柱内径Φ150mm （截面积S=0.018m 2），设1个长柄滤头配水。
滤层由西安曲江水厂采用的均质石英砂滤料构成，滤料粒径范围为0.8～1.2mm ，有效粒径d 10=0.95mm ，不均匀系数K 60=1.3，滤层厚度设定为1.2m 。
反冲洗水取自实验室自来水（曲江水厂供应），设空气压缩机提供反冲洗气源。
反冲洗水和反冲洗气分别由增压泵和空压机打入滤柱底部气水分布室经多长柄滤头均匀分配后进入承托层和滤层。
V型滤池气水反冲洗方式的优越性
V型滤池气水反冲洗方式的优越性高培培;刘春杉;张明【摘要】V性快滤池的运行包括过滤和反冲洗两个过程,高校的反冲洗不仅是保证过滤处理效果的关键,同时也是净水厂实现"节能减排"的核心内容之一.本文对比反冲洗方式,得出气水反冲洗方式的优越性.【期刊名称】《科技风》【年(卷),期】2011(000)010【总页数】1页(P61)【关键词】汽水反冲洗;气冲【作者】高培培;刘春杉;张明【作者单位】西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西,西安,710055;西安建筑科技大学环境与市政工程学院,陕西,西安,710055;中联西北工程设计研究院,陕西,西安,710082【正文语种】中文在给水处理过程中过滤所占的能耗较大，故诸多研究的目的都旨在进一步提高出水的水质，同时降低能耗。
快滤池的运行包括过滤和反冲洗两个过程，高效的反冲洗不仅是保证过滤处理效果的关键，同时也是净水厂实现“节能减排”的核心内容之一。
水处理工艺当中，高效率的反冲洗是快滤池长期成功运行的基础。
所谓“反冲洗”是让经过过滤后的清洁水反向（由下而上）高速通过过滤层，截留在滤料表面的悬浮杂质依靠高速水流的作用冲洗下来，被水流带出滤层。
反冲洗的效果好坏会直接影响过滤行为，如果滤池冲洗的效果不佳，就会产生一系列的有害作用。
采用均质滤料的V型滤池的滤速一般为7～20m/h，其处理效果相当于双层或三层滤料滤池。
V型滤池因其两侧（或一侧也可）的进水槽设计成了V字型而得名。
V型滤池过滤能力的再生，采用了先进的气、水反冲洗兼表面扫洗这一反冲洗技术。
因为采用了自下而上的气冲洗，其气流不断地搅动滤层以及滤料颗粒间相互的剧烈碰撞摩擦使得滤料颗粒表面的杂质脱落下来。
这一作用引起污泥剥落的程度大大超过了由于单纯水冲洗引起污泥剥落的程度。
而此时水冲洗的作用主要是通过同程流向，将被剥落的污泥及时带出滤层表面进而送出滤池。
由于此时水冲洗所起的作用发生了变化，故可以大幅度降低水冲洗的强度，不致于引起滤层的膨胀。
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西安建筑科技大学硕士学位论文西安建筑科技大学硕士学位论文滤池气水反冲洗过程中气泡特征研究专 业：市政工程硕 士 生：刘春杉指导教师：张建锋 副教授摘 要快滤池的运行包括了过滤和反冲洗两个工艺环节，高效的反冲洗是保证滤池稳定运行的关键因素之一，同时也对净水厂节能减排的实际效果影响显著。
本文在系统阐述滤池反冲洗的发展和理论的基础上，基于对气水反冲洗设计和实际运行控制参数的分析，对气水反冲洗过程中滤层逸出气泡的特征进行实验研究，以期探明气水反冲洗过程中气泡特征对滤料流失的影响。
研究中设计并搭建模型滤柱，通过系列对比试验分析了在不同的气冲强度和不同的水冲强度下，滤层表面逸出气泡的速度、直径等特征参数的变化规律。
主要结论包括：（1） 在试验确定的控制参数范围内，气冲强度、水冲强度的增大导致逸出气泡的上升速度及相界面积增大；（2） 在现有净水厂实际运行的控制参数范围内，气冲强度和水冲强度的增加使得在同一高度处气泡上升速度、直径及数量增加；（3） 滤层表面逸出气泡的大小及上升速度对滤料的流失量有一定的影响。
关键词：气水反冲洗；气泡速度；气泡大小Characteristics of the bubble during simultaneousair-water BackwashingSpecialty：Municipal EngineeringCandidate: Liu ChunshanAdvisor：A.Prof.Zhang JianfengABSTRACTFilter mainly included two processes of filtration and backwashing.Efficient backwash is not only the key to ensure treatment’s effect，but also one of the core contents to save energy and reduct consumption by water purification plants. The Research elaborated systematicly about the development and theory of filter backwash. At the same time according to the relevant operating parameters and design-rules, the characteristics of the bubble during simultaneous air-water backwashing was studied by research and actual production process.Design and build a model filter backwashing experiment,do a series of test and analysis by contrast in order toget the effecters from different water and air-scour rates on the characteristics of the bubble, the bubbles, speed and bubbles, size when they get out the surface of the filtering layer. The main conclusions include：（1）In the extent of parameters which the experiment established, increase water and air-scour rates lead to bubbles, speed、bubbles, size and phase contactarea also increased；（2）In the extent of parameters which the water plants are making use of, increase water and air-scour rates lead to bubbles, speed、bubbles, size andbubbles, quantity increased at the same aititude；（3）The speed and size of the bubbles which they get out the surface of the filtering layer have affect on media loss。
Key words：air+water backwash；bubbles, speed; bubbles, size目 录1 绪论 (1)1.1 反冲洗技术的发展和应用 (1)1.1.1 概述 (1)1.1.2 反冲洗技术的发展 (3)1.1.3 反冲洗技术的应用 (5)1.2 反冲洗技术在节能减排方面的现状 (8)1.3 本研究课题的来源及意义 (9)1.4 本课题的研究内容 (10)2 反冲洗理论基础 (12)2.1 反冲洗机理 (12)2.1.1 水反冲洗机理 (12)2.1.2 气反冲洗机理 (14)2.1.3 气水反冲洗机理 (15)2.2 反冲洗方式 (16)3 试验设计与分析方法 (19)3.1 试验装置 (19)3.1.1 试验场地 (19)3.1.2 试验装置 (19)3.2 试验方案 (19)3.2.1 试验因素的确定 (19)3.2.2 各因素水平的确定 (20)3.2.3 试验过程 (21)3.2.4 评价指标的确定 (21)3.3 实验测试指标和实验仪器 (22)3.3.1 试验过程中运行参数和指标测定方法 (22)3.3.2 主要使用仪器 (23)4 不同气水反冲强度对气泡速度及大小的影响 (24)4.1 单独气冲时不同气冲流量对气泡速度的影响 (24)西安建筑科技大学硕士学位论文4.2 气水同时反冲时不同冲洗强度值对气泡速度的影响 (26)4.3 单独气冲时不同气冲流量对气泡大小的影响 (27)4.4 气水同时反冲洗不同冲洗强度对气泡大小的影响 (30)4.5 本章小结 (31)5 气泡跃离砂层时的特征 (32)5.1 单独气冲时气泡跃离砂层时的特征 (32)5.2 气水同时反冲时气泡跃离砂层时的特征 (33)5.3 单独气冲和气水同时反冲时砂层出口向上5cm处气泡相界面积 (35)5.4 气泡跃离砂层时不同气水反冲强度对砂粒的影响 (37)5.5 本章小结 (38)6 实际运行中所选工况与实验选定因素比对 (39)6.1 单独气冲时实际运行所选工况与实验所选因素进行比对 (39)6.2 气水同时反冲时实际运行所选工况与实验所选因素进行比对 (40)6.3 本章小结 (46)7 结论和建议 (47)7.1 结论 (47)7.2 建议 (47)致谢 (48)参考文献 (49)西安建筑科技大学硕士学位论文1 绪论1.1 反冲洗技术的发展和应用1.1.1 概述在常规水处理工艺中，过滤一般是指以颗粒材料（如石英砂）构成的滤料层截留水中悬浮物质，从而使出水浊度更低的工艺过程。
滤池通常置于沉淀池或澄清池之后。
过滤的功效，不仅仅在于进一步降低水的浊度，而且水中有机物、藻类、细菌、病毒乃至放射性物质和某些溶解度低的重金属等都将随水的浊度的降低而被部分去除。
至于残留于滤后水中的细菌、病毒等在失去浑浊颗粒物的保护或依附时，在滤后消毒过程中也将容易被杀灭，这就为滤后消毒创造了良好条件。
在饮用水的净化工艺中，有时沉淀池或澄清池可省略，但过滤是不可缺少的，它是保证饮用水卫生安全的重要措施[1]。
在滤池的运行过程中，从进水中去除的杂质积聚在滤料表面和颗粒间的孔隙内，随着滤池的继续运行，贮集在滤料层中的杂质会导致滤床的孔隙率降低，滤料层所能截留的杂质量不断减少，当水头损失增加至水流按预定流量通过时所需的水头即最大允许水头损失时，或是由悬浮物质的穿透最后导致滤后水水质下降时，过滤便告结束，此时，需对滤池进行冲洗，以去除截留的杂质，恢复滤池的运行能力[4]。
所谓“反冲洗”，就是为恢复滤池滤料层的正常工作能力所采用的反向水流冲洗滤层的操作过程，是让经过过滤后的清洁水反向（自下而上）高速通过滤层，截留在滤料表面的悬浮杂质依靠高速水流的作用冲洗下来，被水流带出滤层。
用最少量的水获得最好的冲洗效果即为滤层反冲洗的最优工况，是滤池设计和运行的目标之一[1]。
反冲洗效果的好坏会直接影响着过滤的成败，如果滤池冲洗的效果不佳，那么对滤池的运行就会产生一系列的有害作用。
滤池反冲洗的主旨就是以较少的冲洗水量得到较好的冲洗效果。
在给水厂中滤池是整个净水工艺中最为重要的构筑物之一，滤池运行的成败直接决定了出厂水的水质能否达标以及是否会对用水者产生不利影响。
滤池长期稳定高效运行的关键依赖于滤料层能够长期重复使用。
若采用了比较好的反冲洗技术，那么滤池的工作状态常就能够长期处于最优条件，可以在提高出水水质的同时减少反冲洗耗水量并且大大减少反冲洗过程中的能耗。
到目前为止，尽管有很多专家学者开发了多种滤池，但因为各方面条件的限西安建筑科技大学硕士学位论文制，迄今历史悠久且被大量采用的是以石英砂作为滤料的普通快滤池。
在六七十年代，随着其他各项技术的迅猛发展，水处理工作者们又从不同的工艺角度出发，在原来的基础之上又发展了多种形式的快滤池。
其中采用了较为先进的气水反冲洗技术的就是20世纪70年代由法国德格雷蒙（Degremont）公司研发的一种重力式快滤池[12]—V型滤池。
因该滤池两侧的进水槽（或一侧也可）设计成了V字型而得名。
目前气水反冲洗技术主要应用于V型滤池。
V型滤池在气冲洗过程中，由于使用鼓风机或空压机将空气压入滤层，因而使得滤池的过滤性能从以下几方面得到改善[10]，如表1.1所示：表1.1 V型滤池反冲洗中加入压缩空气后的改善效果改善效果效果改善原因介绍反冲洗效果加入压缩空气，使滤料表面的剪力增大，因此通常水冲洗时不易被剥落的污物在气泡急剧上升的高剪力下得以剥落，反冲洗效果得到提高滤层截污能力气泡在滤层中运动，可使得滤料颗粒不断地涡旋扩散，促进滤层颗粒的循环混合，由此得到的混合滤层级配较均匀，其滤层的孔隙率高于级配滤料的分级滤层，过滤性能得到了改善，滤层的截污能力得到提高水冲清污效能加入的压缩空气，其气泡的爆破发生在颗粒滤料中，使得滤料颗粒间的碰撞摩擦加剧，在水冲洗时，对滤料颗粒表面的剪切作用就得以充分发挥，水冲清污的效能得到加强节能降耗滤层中气泡的运动，使得水冲洗过程中滤料颗粒间相互接触阻力减少，水冲洗强度大大降低，从而节省冲洗能耗V型滤池相较于普通快滤池的先进之处，即在于其滤料层采用的是均质滤料并且其反冲洗方式采用了先进的三段式冲洗，即气、水反冲洗兼表面扫洗技术。