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1、第八讲 滤池反冲洗,2,主要内容,高速水流反冲洗 配水系统 气-水反冲洗,3,常用的反冲洗方法有以下几种： 单水高速反冲洗： 气-水联合反冲洗； 表面助冲加高速水流反冲洗。 8.1.1 单水高速反冲洗 1.反冲洗强度 指单位面积滤层所通过的反冲洗流量，单位为L/sm2。 2.滤层膨胀度 （1） 由于滤层膨胀前、后单位面积上滤料体积不变，于是： （2） 故： （3）,8.1高速水流反冲洗,4,3.常用数据 表1 列出了常用数据。 表1 冲洗强度、膨胀度和冲洗时间 注：1设计水温按20计，水温每增减1 ，冲洗强度相应增减1%； 由于全年水温、水质有所变化，应考虑有适当调整冲洗强度的可能； 选择冲洗
2、强度应考虑所用混凝剂品种的因素； 无阀滤池冲洗时间可采用低限； 膨胀度数值仅作设计计算用。,8.1高速水流反冲洗,5,常见的配水系统有大阻力配水系统、小阻力配水系统、中阻力配水系统等三种，其作用： 反冲洗时，均匀分布反冲洗水； 过滤时，均匀集水。 反冲洗时配水不均匀的危害： 滤池中砂层厚度分布不同； 过滤时，产生短流现象，使出水水质下降； 可能导致局部承托层发生移动，造成漏砂现象。,8.2 配水系统,6,1.大阻力配水系统的原理 （1）构造 大阻力配水系统的构造如图1和图2所示。,图 1 穿孔支管孔口位置,图2 穿孔大阻力配水系统,8.2 配水系统,7,（2）沿途泄流管道 干管和支管均可近似看
3、作沿途泄流管道，因此， （4） 沿途均匀泄流管道中的水头损失为 （5） 代入上式得： （6） 因为管道的比阻， 故 （7）,8.2 配水系统,8,设n=0.012，则当 时， 在快滤池的配水系统中，满足 ，因而， 如图3所示。,8.2 配水系统,图3 沿途均匀泄流管内压力变化,9,（3） 配水系统的能量的变化 在图2所示的大阻力配水系统中，干管起端O点、干管末端I点、最前一根支管起端a点、最后一根支管起端b点、最后一根支管末端c点之间的能量关系见式（8）至式（11），也可形象地用图4来描述。 （8） （9） （10） （11）,图 4 配水系统中的能量变化,8.2 配水系统,10,（4）大阻力
4、配水系统的原理 c点与a点之间的压力关系为 （12） 假定：沿程水头损失 0， 0； 各支管的进口局部水头损失基本相等，即hahb。并取 =1，则式（12）可简化为： （13） 在图2所示的配水系统中，压力水头差别最大的两个点为孔口a与孔口c。设两孔口的终点水头为H终，孔口a与孔口c的总水头损失分别为Ha、Hc （14） （15）,8.2 配水系统,11,将式（14）、（15）代入式（13）得： （16） 由于： （17） （18） 将式（17），（18）代入式（13）可得： （19） 假设S2S2“，则式（19）可简化为： （20）,8.2 配水系统,12,上式说明:Qc大于Qa。增加S1+
5、S2值，能减小上式右边第二项的值，从而使Qa尽量接近Qc。 由于承托层与滤料层的阻力系数之和S2不能改变，只有通过减小孔口总面积来增大孔口阻力系数S1，才能增大S1+S2。 增大孔口阻力系数S1就削弱了承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力水头不均匀对孔口出流量的影响，这就是大阻力配水系统的原理。,8.2 配水系统,13,2.穿孔管大阻力配水系统的设计 图2中孔口a与孔口c的出流量Qa、Qc可按下式进行计算： （21） （22） 将式（21）与式（22）代入式（13）并整理得： （23） 设配水系统配水均匀性要求在95%以上时，即令Qa/Qc0.95，则：,8.2 配水系统,14,（24） 整理
6、上式可得： （25） 为了简化计算，假设每根支管的进口流量相同，v0和va可分别按下列两式进行计算： （26） （27）,8.2 配水系统,15,为了简化计算，Ha可以孔口平均水头损失计算，则Ha为： （28） 将式（26），（27），（28）代入式（24）得： （29） 将=0.62代入上式并整理得： （30） 式（30）为大阻力配水系统构造尺寸计算的依据。 上式说明： 大阻力配水系统配水的均匀性只与干管截面积、支管截面积、支管个数、孔口总面积等有关，而与其它因素无关。 当滤池面积过大时，滤池中砂层和承托层的铺设、冲洗废水的排除等的不均匀度都将对冲洗效果的产生影响。,8.2 配水系统,16,
7、大阻力配水系统的设计要点： 干管起端流速为1.01.5m/s，支管起端流速为1.52.0 m/s，孔眼流速为56m/s。 支管中心距为0.250.3 m，支管长度与其直径之比一般不应大于60。 孔口直径约为912 mm，设于支管两侧，与垂线呈45角向下交错排列。 干管横截面与支管总横截面之比应大于1.752.0。当干管直径或渠宽大于300mm时，顶部应装滤头、管嘴或把干管埋入池底。 孔口总面积与滤池面积之比称为开孔比，其值可按下式计算： （31） 大阻力配水系统开孔比为0.200.28%.,8.2 配水系统,17,大阻力配水系统的特点： 配水均匀性好； 结构复杂； 管道容易结垢； 孔口水头损失
8、大，因而要求反冲洗水压高。 无阀滤池、移动冲洗罩滤池、虹吸滤池等的冲洗水头非常有限，不宜采用大阻力配水系统。 3.小阻力配水系统 小阻力配水系统的构造特点：铺设穿孔滤板或滤砖，开孔比一般为1.252.00%，见图5、6、7。 小阻力配水系统的特点： 反冲洗水头小； 配水均匀性较大阻力配水系统为差，当配水系统室内压力稍有不均匀，滤层阻力稍不均匀，滤板上孔口尺寸稍有差别或部分滤板受堵塞，配水均匀程度都会敏感地反映出来； 滤池面积较大时，不宜采用小阻力配水系统。 中阻力配水系统与小阻力配水系统类似，但其开孔比介于大阻力配水系统与小阻力配水系统之间。开孔比一般为0.60.8%.,8.2 配水系统,18
9、,图5 小阻力配水系统,图6 钢筋混凝土穿孔滤板,8.2 配水系统,19,图 7 穿孔滤砖,8.2 配水系统,20,5 冲洗废水排除方法 （1）冲洗排水槽、排水渠 见图8、9。 （2）冲洗排水槽的设计要求 a冲洗排水槽平面总面积一般不大于单个滤池面积的25%。否则，会影响上升水流的均匀性。 b相邻两槽的中心间距一般为1.52.0m。间距过大，难以排水均匀。 c槽内水面以上一般要有7cm左右的保护高，以保证冲洗废水自由跌水进入排水槽。 d排水槽的废水应自由跌水进入排水渠，以免引起壅水现象。 e每单位槽长的溢入流量应相等。故施工时冲洗排水槽口应力求水平，误差限制在2mm内。,8.2 配水系统,21
10、,8.2 配水系统,图8 冲洗废水的排除,图9 冲洗排水槽剖面,22,f单个冲洗排水槽的排水量可按下式计算： （32） g冲洗排水槽的始端尺寸： 一般采用始端深度为末端深度的一半；或槽底采用平坡，使始、两端尺寸相等。槽底为三角形断面末端尺寸可按下式计算： （33） 槽底为半圆形末端尺寸可按下式计算： （34） h槽顶距未膨胀时滤料表面的高度为： （35）,8.2 配水系统,23,（3）排水渠 布置： 面积小时，沿池壁一边布置； 当滤池面积很大时，排水渠布置在滤池中间。 排水渠的断面一般采用矩形。渠底距排水槽底高度Hc为： （m） （36）,8.2 配水系统,24,6冲洗水的供给 两种： 水泵冲
11、洗； 冲洗水塔或水箱冲洗。 水泵冲洗的特点： 投资省； 但操作较为麻烦； 在冲洗的短时间内耗电量大，往往会使厂区内供电网负荷骤增。 冲洗水箱的特点： 造价高； 但操作简单； 专用水泵小，耗电量较均匀。,8.2 配水系统,25,（1）水泵冲洗 水泵冲洗时，需考虑有备用措施。水泵流量和杨程分别为： （37） （38） H0排水槽顶与清水池最低水位之差，m； h1从清水池至滤池的冲洗管道中总水头损失，m； h2滤池配水系统水头损失，m。大阻力配水系统按孔口平均水头损失计算。以 代入式（28）得： （39） h3承托层的水头损失，m。可根据承托层的厚度Z（m）及冲洗强度q（L/sm2）计算： (40)
12、,8.2 配水系统,26,h4 滤料层的水头损失，m， （41） h5 备用水头，一般取1.52.0m。,（2）冲洗水塔（箱） 冲洗水箱一般与滤池合建，通常建造于滤池操作室层顶上，水塔（箱）中水深不宜超过3m。水塔（箱）容积可按单个滤池冲洗水量的1.5倍计算： （42） 水塔（箱）底高出滤池冲洗排水槽顶的高度可按下式计算：,8.2 配水系统,27,气-水联合冲洗具有下述特点： 冲洗效果好； 节约反冲洗水量； 冲洗结束后，滤层不产生或不明显产生上细下粗的分层现象； 气-水联合冲洗操作较为麻烦，池子和设备较复杂，需增加鼓风机或空压机、储气罐等气冲设备。 气-水联合冲洗有3种操作方式： 先气洗，后水洗； 先气水混合洗，再用水洗； 先气洗，再气水混合洗，最后用水洗（或漂洗）。 气-水联合冲洗时，总的反冲洗时间约在10min左右。,8.3气-水联合反冲洗,28,气-水联合冲洗时常用长柄滤头或复合气水反冲洗配水滤砖进行布气与布水，其结构如图10和图11所示。,8.3气-水联合反冲洗,图10 复合气水反冲洗配水滤砖,29,8.3气-水联合反冲洗,图11 气-水同时冲洗时长柄滤头工况示意,30,谢谢!,
