H＝eH2+2.5x+ δ+0.07＝0.45*0.7+2.5*0.17+0.05+0.07＝0.86m 校核：

冲洗排水槽总面积与滤池面积之比＝2×l×2x/F=2×3×2×0.17/12=0.17＜0.25（符合要求）

思考题与习题

1. 为什么粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒会被滤层拦截下来？ 悬浮颗粒必须经过迁移和粘附两个过程才能完成去除的过程。 迁移：包括沉淀、扩散、惯性、截阻和水动力效应等5种基本作用。

粘附：包括范德华引力、静电力以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力作用、絮凝颗粒间的架桥作用等作用。

粒径小于滤层中孔隙尺寸的杂质颗粒迁移到滤料表面时，主要通过粘附作用，即在范德华引力、静电力、某些化学键和某些特殊的化学吸附力作用下，被滤层拦截。而粘附作用主要取决于滤料和水中颗粒表面的物理化学性质，而与粒径尺寸大小无关。 迁移：

1、截阻作用：悬浮物沿流线运动，与滤料表面接触时被俘获。 2、惯性作用：颗粒具有自身的惯性力而脱离流线，到达滤料颗粒表面。 3、沉淀作用：水流通过砂滤料层相当于经过无数微型沉淀池。

4、扩散作用：悬浮颗粒物存在浓度梯度，使颗粒物扩散到滤料颗粒表面被俘获。 5、水动力效应作用：水流经过砂滤层具有速度梯度G值，使颗粒发生转动而脱离流线。 粘附：

粘附作用是一种物理化学作用。当水中颗粒迁移到滤料颗粒表面时，在范德华引力、静电力、某些化学键和某些特殊的化学吸附力作用下，被粘附在滤料颗粒表面上，或者粘附在滤料颗粒表面上原先粘附的颗粒上。

因此，粘附作用主要取决于滤料和水中颗粒表面的物理化学性质，而无需增大颗粒尺寸。

2. 从滤层中杂质分布规律，分析改善快滤池的几种途径和滤池发展趋势。 滤层内杂质分布规律：

在颗粒粘附同时，还存在着由于孔隙中水流剪力作用而导致颗粒从滤料颗粒表面上脱落趋势。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。

过滤初期滤料较干净，孔隙率较大，孔隙流速较小，因而水流剪力较小，粘附作用占优势。随着过

滤时间的延长，滤层中杂质逐渐增多，孔隙逐渐减小，水流流速加大，水流剪力增大，以致最后粘附上的颗粒首先脱落下来，或者水流挟带的后续颗粒不能再有粘附现象，悬浮颗粒向下推移，下层滤料截留作用渐得发挥。

改善途径：滤池工作的经济性，与滤池过滤作用水头是否被充分利用有关。在建成的重力式滤池里，滤池的过滤作用水头都已经确定。所以充分利用作用水头，增长过滤时间，实现使滤池水头损失达到最大值的工作周期（压力周期），在运行管理上是经济的。滤池的最优工作条件是使水质周期等于压力周期。为达到这点，可以调整滤池的各种工艺参数，如增加滤层的厚度。在实际生产中由于影响滤池工作周期的因素十分复杂，不可能在任何条件下都保持最优工作条件，所以在滤池设计中一般采用水质周期大于压力周期的工作条件。

发展趋势：由不均匀滤料构成的单层滤层，由于反冲洗时的水力分级作用，导致不均匀滤料单层滤层的含污能力是不高的。为增加不均匀滤料单层滤层的含污能力，可以采用反粒度过滤或双向流过滤。为减少水力分级给滤层带来的不利影响，在工程中可以采用均匀滤料或者多种滤料混杂滤层。

概念补充：

水质周期：滤池由开始进入有效过滤期到出水浊度达到泄漏值，称为水质周期。 压力周期：从开始过滤到滤层水头损失增至最大值时，滤池的过滤周期称为压力周期 滤池的过滤作用水头：滤前水的最高水位与滤后水水位（常为清水池水位）之差。

含污能力：过滤周期结束时，整个滤料层单位体积滤料中所截留的杂质量，以kg/m3或g/cm3计。含污能力大，表明整个滤料层所发挥的作用大，所以滤池性能的好坏很重要的一个指标就是截污能力。滤池性能用含污能力来衡量。

水力分级：在上升水流中使滤料分层的现象，称为水力分级现象。由比重不同的滤料组成的滤层，能够在反冲洗时互不混杂而保持各自的分层状态，是由于水力分级作用的结果。 泄漏浊度：达到泄漏点时相应的出水浊度。

有效过滤期：快滤池反冲洗结束后恢复过滤时，出水浊度较高，这部分出水称为初滤水，初滤水的延续时间称为成熟期。初滤水浊度降低至要求值后的延续时间，为有效过滤期。

3. 什么叫“等速过滤”和“变速过滤”？分析两种过滤方式的优缺点。 变速过滤：水头损失保持不变，则滤速减小，这叫变速（减速）过滤。

变速过滤,滤速随时间而逐渐减小的过滤过程称“变速过滤”或“减速过滤”。普通快滤池及移动冲洗罩滤池即属于变速过滤的滤池。

“减速”过滤，过滤初期滤速较大可使悬浮质深入下层滤料；过滤后期滤速减小（但砂层缝隙中的滤

速减小要缓慢得多），可防止颗粒穿透滤层，所以产水量较大，水质较好，过滤周期较长。 等速过滤：保持滤池进水流量不变，即滤速保持不变，则水头损失增大，这叫等速（恒速）过滤。 变水头等速过滤 ,“等速（恒速）过滤”实际上就是保持滤池流量Q不变，而水头H随滤层孔隙率减小而增加，虹吸滤池和无阀滤池就是按“等速过滤”工作的。

“等速”过滤，砂滤层缝隙的流速实际上是增大的，水流剪力也不断增大，从而引起杂质颗粒的脱落和不粘附，所以水质较差，但缩短了过滤周期。

4. 什么叫“负水头”？它对过滤和冲洗有何影响？如何避免滤层中“负水头”产生？

负水头：当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一深度处的滤层的水头损失超过该深度处的水深，该深度处就出现负水头。

危害：负水头会导致水中的溶解气体大量析出并在滤层中形成气泡，致使： 1、增加滤层局部阻力，减少有效过滤面积，增加了水头损失；

2、空气泡会穿过滤料层，上升到滤池表面，甚至把煤粒等轻质滤料带走。在冲洗时，空气更容易把大量的滤料随水带走。

避免滤池中出现负水头的两个方法：

1、增加砂面上的水深；2、令滤池出口位置等于或高于滤层表面。

5. 什么叫滤料“有效粒径”和“不均匀系数”？不均匀系数过大对过滤和反冲洗有何影响？“均质滤料”的涵义是什么？

有效粒径：d10，表示通过滤料重量10%的筛孔孔径（mm），它反映滤料中细颗粒的尺寸。 d80，指通过滤料重量80%的筛孔孔径（mm）。它反映滤料中粗颗粒的尺寸。 不均匀系数：d80与d10的比值称为滤料的不均匀系数。

K80愈大滤料粒径愈不均匀,这对过滤和冲洗都很不利。因为K较大时，滤料中的粗细颗粒尺寸相差明显，反冲洗时滤料的水力分级现象明显，导致过滤时滤层的水头损失增加的很快，甚至可能产生负水头，滤池压力周期缩短，滤层的含污能力降低。此外，反冲洗时无法满足最优工况，反冲洗效果差，无法达到节水、节能等目的。

为保证过滤与反冲洗效果，一般K不大于2.0。

均质滤料：均质滤料是指从滤料的截面处看粒径的平均值相同。

6. 双层和多层滤料混杂与否与哪些因素有关？滤料混杂对过滤有何影响？

因素：1、两种滤料悬浮滤层的相对密度差，其差值愈大，水力分级作用愈强，混杂程度也愈小。2、

悬浮滤层中的扰动，特别是下层细滤料的扰动，能使上层粗滤料被卷入下层，造成混杂；并且反冲洗强度愈大，扰动愈强，混杂程度也愈大。

所以，选择适当的反冲洗强度和两种滤料的粒径比，使之在该反冲洗强度条件下两种滤料形成的悬浮滤层的相对密度有一定的差值，就能够控制层间混杂不致过大。 影响：

一种观点认为：煤-砂交界面上适度的混层，可避免交界面上积聚过多杂质而使水头损失增长较快，故适度混杂是有益的。

另一种认为：煤-砂交界面上不应有混杂现象。因为煤层起截留大量杂质作用，砂层则起精过滤作用，而界面分层清晰，起始水头损失将较小。

7. 气-水反冲洗有哪几种操作方式？各有何优缺点？ 气水联合冲洗有3种操作方式：

1、先气洗，后水洗；2、先气水混合洗，再用水洗；3、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。

单独气洗时气泡通过滤头上方的滤层时会带动滤料产生循环移动的现象，能提高反冲洗的效果，而且单独用气反冲洗，不会导致滤料流失。但气泡对滤层各部位的扰动程度不均匀，且滤料循环移动时移动速度很慢，在一次气反冲洗的时间里移动距离也有限，需要多次气冲后才能使之循环一次。 气、水同时反冲洗时，滤料的移动速度比单独气洗时要快的多，冲洗效果也好于单独气洗。但滤料能被上升气泡带动抛离滤层，易于产生滤料流失。

无论何种操作方式，最后都需要再单独用水冲洗一次，这是为了将冲洗下来的污物带走，并去除残留在滤层中的气泡。

气-水联合冲洗原理：利用压缩空气进入滤池后，上升空气气泡产生的振动和擦洗作用，将附着在滤料表面的杂志清除下来并使之悬浮于水中，然后再用水反冲把杂质排出池外。 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；但是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。

8. 大阻力配水系统和小阻力配水系统的涵义是什么？各有何优缺点？掌握大阻力配水系统的基本原理和公式的推导过程。详见P160-161