过滤与反冲洗实验

实验一过滤与反冲洗实验

一、实验目的：

1、了解过滤实验装置的组成与构造。

2、通过观察过滤及反冲洗现象，进一步了解过滤及反冲洗原理；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的理解。

3、掌握滤池主要技术参数的测定方法。

二、实验原理：

1、过滤原理。过滤一般是指以石英砂等颗粒状滤料截留水中悬浮杂质，从而使水得到澄清的工艺过程。过滤是水中悬浮颗粒与滤料颗粒间黏附作用的结果。黏附作用主要决定于滤料和水中颗粒的表面物理化学性质，当水中颗粒迁移到滤料表面上时，在范德华引力和静电引力以及某些化学键和特殊的化学吸附作用下，它们黏附到滤料颗粒的表面上。此外，某些絮凝颗粒的架桥作用也同时存在。经研究表明，过滤主要还是悬浮颗粒与滤料颗粒经过迁移和黏附两个过程来完成去除水中杂质的过程。

2、影响过滤的因素。

随着过滤时间的增加，滤层截留杂质的增多，滤层的水头损失也随之增大，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。在处理一定性质的水时，正确确定滤速，滤料颗粒的大小，进水水质，滤料及厚度之间的关系，具有重要的技术意义与经济意义，该关系可通过试验的方法来确定。

3、滤料层的反冲洗。当水头损失达到一定程度，滤池产水量锐减，小于进水量或由于出水水质不符合要求（出水SS浓度超过限制时即滤床穿透）时，水位不断上升，升到最高允许水位时，滤池必须停止过滤，进行反冲洗。反冲洗的目的是清除滤层中的污物，使滤池恢复过滤能力。冲洗采用自下而上的水流进行。反冲洗时，滤料层膨胀起来，截留于滤层的污物，在滤层孔隙中的水流剪力以及颗粒相互碰撞摩擦的作用下，从滤料表面脱落下来，然后被反冲洗水流带出滤池。

反冲洗效果主要取决于滤层孔隙水流剪力。该剪力与冲洗流速和滤层膨胀率有关。冲洗流速小，水流剪力小；而冲洗流速较大时，滤层膨胀度大，滤层孔隙中水流剪力又会降低，因此，冲洗流速应控制在适当范围。反冲洗效果通常由滤床膨胀率来控制，膨胀率一般e=40-50%，冲洗时间5-6min，冲洗强度12-15L/sm2较为合适。

三、实验装置与设备：

（一）实验装置

本实验采用如图所示的实验装置。过滤和反冲洗水来自高位水箱。高位水箱的容积（图中未注出）为2×1.5×1.5m3，高出地面10m。

过滤实验装置示意图

1、过滤柱

2、滤料层

3、承托层

4、转子流量计

5、过滤进水阀门

6、反冲洗进水阀门

7、过滤出水阀门

8、反冲洗出水管

9、测压板10、测压管

（二）实验设备和仪器仪表

1、过滤柱：有机玻璃d＝100mm L＝2000mm

2、测压板长×宽＝3500×500mm2

3、测压管玻璃管Ø10×1000mm

4、浊度仪

5、钢尺，温度计等

四、实验步骤及记录：

（一）实验前准备

1、将滤料先进行一定冲洗，冲洗强度加大至12—15L/s﹒m2，冲洗流量为

0.35-0.43m3/h，时间几分钟，目的是去除滤层内气泡。

2、冲洗毕，开初滤水排水阀门，降低柱内水位。

3、了解设备使用方法。

（二）清洁砂层过滤水头损失实验步骤

1、开启阀门6冲洗滤层1min。

2、关闭阀门6，开启阀门5、7，快滤5分钟使砂面保持稳定。

3、调节阀门5、7，使过滤柱中滤速为4m/h即出水流量约31.4 L/h，待测压管中

水位稳定后，记下滤柱最高最低两根测压管中水位值。

4、增大过滤滤速，使滤速依次为6、8、10、12、14、16m/h，即过滤流量依次

为47.1、62.8、78.5、94.2、109.9、125.6 L/h，分别测出滤柱最高最低两根测压管中水位值，依次计算水头损失。

5、绘出滤床水头损失与滤速关系变化曲线。

（三）滤层反冲洗实验步骤

1、量出滤层厚度L0，慢慢开启反冲洗进水阀门6，使滤料刚刚膨胀起来，反冲

洗强度为3L/m2s，流量约为0.085m3/h，待滤层表面稳定后，记录反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度L。

2、改变反冲洗流量6-8次，测出反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度L。

开大反冲洗阀门6，依次改变反冲洗强度为6、9、12、14、16L/m2s，变化反冲洗流量依次为0.17、0.255、0.34、0.40、0.45m3/h；并依次测得滤层膨胀后的厚度L。

3、计算滤床膨胀率e=L-L0L0%；并绘出e-冲洗强度关系曲线。

五、注意事项：

1、反冲洗滤柱中的滤料时，不要使进水阀门开启度过大，应缓慢打开以防

滤料冲出柱外。

2、在过滤实验前，滤层中应保持一定水位，不要把水放空以免过滤实验使

测压管中积存空气。

3、反冲洗时，为了准确的量出砂层厚度，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。

六、思考与讨论

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？