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 simultaneous

air-water Backwashing

Specialty：Municipal Engineering

Candidate: Liu Chunshan

Advisor：A.Prof.Zhang Jianfeng

ABSTRACT

Filter 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 contact

area 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 and

bubbles, 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)