《水质工程学》课程教学资源（PPT课件）17—4滤池冲洗

817-4滤池的冲洗目的：清除滤层截留的污物，恢复滤池的过滤能力。方法：①高速水流反冲洗；②气、水反冲洗：③高速水流加表面助冲反冲洗

§17- 4 滤池的冲洗 目的：清除滤层截留的污物， 恢复滤池的过滤能力。 方法：①高速水流反冲洗； ②气、水反冲洗； ③高速水流加表面助冲反 冲洗

一、高速水流反冲洗（高速反冲洗）原理：在水流的剪力和滤料颗粒的相互碰撞磨擦作用下，污物从滤料表面脱落下来，被冲洗水流带出滤池素（一）冲洗强度、滤层膨胀度，冲洗时间几个概念：1、冲洗强度：（冲洗速度）滤池单位面积，单位时间的冲洗水量单位：/sm2或cm/s1cm/s=10 /sm2

一、高速水流反冲洗（高速反冲洗）  原理：在水流的剪力和滤料颗粒的相互 碰撞磨擦作用下，污物从滤料表面脱落 下来，被冲洗水流带出滤池。  （一）冲洗强度、滤层膨胀度，冲洗时 间几个概念：  1、冲洗强度：（冲洗速度）滤池单位 面积，单位时间的冲洗水量。 单位：l/sm2 或 cm/s 1cm/s=10 l/sm2

*2、滤层的膨胀度（率）e：滤层膨胀后所增厚度（L一Lo）与膨胀前厚度（L。）之比:L- Lo×100%e=Lo用孔隙率表示：滤层膨胀前后，单位滤池面积上滤料体积不变。mL(1-m)=Lo(1-mo)-m膨胀前孔隙率;* mo膨胀后孔隙率。素m1-mo素代入e式中一-m-mm.e=Lo1-m1-m

 2、滤层的膨胀度（率）e ：  滤层膨胀后所增厚度（L－L0）与膨胀前厚度 （L0）之比：  用孔隙率表示：  滤层膨胀前后，单位滤池面积上滤料体积不 变。 L(1-m)=L0 (1-m0 )  m0——膨胀前孔隙率；  m——膨胀后孔隙率。  代入e式中 100% 0 0  − = L L L e m m L L − − = 1 1 0 0 m m m m m L L m m L e − − − = − − = − − − = 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0

来3、冲洗时间过短：滤料表面污泥冲洗不充分，长期下去会形成泥膜更难冲贵洗。冲洗水排不尽，使污泥重返滤层。过长：滤料磨损过快。生产上可据反冲洗废水浊度确定（自动控制）多数据经验：冲洗强度、膨胀度和冲洗时间表17-6冲洗强度澎胀度冲洗时间是序滤层(%)(L/s*m2)(min)145石英砂滤料12-157--5双层滤料5028-613~163三层滤料5516~177--5注：1.设计水温按20℃计，水温每增减1C，冲洗强度相应增减1%；2.由于全年水温、水质有变化，应考虑有适当调整冲洗强度的可能：3.选择冲洗强度应考虑所用混凝剂品种的因素；4.无阀滤池冲洗时间可采用低限：5.膨胀度数值仅作设计计算用

 3、冲洗时间：  过短：滤料表面污泥冲洗不充分，长期下去会形成泥膜更难冲 洗。 冲洗水排不尽，使污泥重返滤层。  过长：滤料磨损过快。 生产上可据反冲洗废水浊度确定（自动控制） 多数据经验：

（二）冲洗强度与滤层膨胀度的关系素1、假设：滤料粒径均匀，滤池内冲洗强度分布均匀。素2、关系推导：素未膨胀滤料中，水流的水头损失h欧根(Ergun)公式：150v(1 - m)+1.75(1)gpdopamogmo素流项层流项膨胀后：*悬浮状态的滤料对水流的阻力=其在水中的重量(力)(阻力） pgh=(Psg-pg)(1-m) L(重量)

（二）冲洗强度与滤层膨胀度的关系  1、假设：滤料粒径均匀，滤池内冲洗强度分 布均匀。  2、关系推导：  未膨胀滤料中，水流的水头损失h欧根(Ergun) 公式： (1)  膨胀后：  悬浮状态的滤料对水流的阻力=其在水中的重量(力) （阻力）ρgh=(ρsg-ρg)(1-m) L (重量) ( )   层流项 紊流项 2 3 0 0 0 0 0 2 0 3 0 2 0 v 1 1 v 1.75 150 1 1 L m m g d L gm d v m h − +        −  =  

Ps-h=(1 - m)L ---(2)p素L一膨胀后滤层厚度(1-m)L=(1-mo)LoPs -P(1- mo)Lh--(3)p据（1）（3）式，可绘成水头损失和流速的关系曲线

 ∴ -(2)  L—膨胀后滤层厚度  ∵ (1-m)L=(1-m0 )L0  ∴ -(3)  据（1）（3）式，可绘成水头损失和流 速的关系曲线。 h ( m)L s − − = 1    ( ) 0 0 h 1 m L S − − =   

(u)博4(0E-1)欧根公式P5yar反冲洗流速(cm/s)图 17-13水头损失和冲洗流速关系反冲时滤料刚刚开始流（态）化的冲洗流速称为最小流态化冲洗流速

 Vmf—— 反冲时滤料刚刚开始流（态）化的冲洗流速 称为最小流态化冲洗流速

素理想化时应是（1）和（2）式的交点v>Vm时，滤层中水头损失不再变化但：滤层膨胀，大大>。崇（2）式代入（1）式：整理后可得：1.75p1150vpm=(p, - p)g pdobd.0.-pmm膨胀后孔隙率m与冲洗流速的关系（理论公式）

 理想化时应是（1）和（2）式的交点。 v＞vmf时，滤层中水头损失不再变化。 但：滤层膨胀，v大↗L大↗。  （2）式代入（1）式：整理后可得：  膨胀后孔隙率m与冲洗流速的关系（理 论公式） ( ) ( ) v 1 150 1 1 v 1.75 1 1 3 2 0 2 3 0 = −         − − + − m m g d m d s s        

崇实验公式：敏次和舒别尔特，推出的公式：（实验公式）1.31(e + m.)2.310q = 29.4-.0.5400.54(1 + e)1.77 (1 - mo)0.u*μ一水的动力粘度Pa·S*g冲洗强度L/s·m2适用条件：滤料密度2.62g/cm3水的密度 1g/cm3理查逊（J.F.Riohardson）和赞基（W.N.Eaki）提出的公式：（经验式）

 实验公式：敏次和舒别尔特，推出的公式： （实验公式）  μ—水的动力粘度Pa·s  q—冲洗强度L/s·m2  适用条件： 滤料密度 2.62 g/cm3 水的密度 1 g/cm3  理查逊（J.F.Riohardson）和赞基（W.N.Eaki）提出 的公式： （经验式） ( ) ( ) ( ) 0.5 4 0 1.7 7 2.3 1 0 0.5 4 1.3 1 0 1 1 29.4 e m d e m q + − + =    1 v v         = i m

*V一使滤料颗粒达到自由沉淀状态的冲洗流速cm/s对一定的滤料，一定的水温V;是一个常数。素α一指数，决定于雷诺数。m-mo* 将式:e1-m代入式中得：1+e(4)素当粒径为0.5~1.2mm时，20水温，α=4~3粒径小，α值大

 vi—使滤料颗粒达到自由沉淀状态的冲洗流速 cm/s 对一定的滤料，一定的水温 vi 是一个常数。  α—指数，决定于雷诺数。  将式： 代入式中得： （4）  当粒径为0.5~1.2mm时，20℃水温， α=4~3 粒径小， α值大。 m m m e − − = 1 0 i e m e v 1 v 0        + + =