水质工程学()例题、思考题、习题答案

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,

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