题目
滤池反冲洗强度和滤层膨胀度之间关系如何?当滤层全部膨胀起来以后,反冲洗强度增大,水流通过滤层的水头损失是否同时增大?为什么?当冲洗流速超过Vmf以后,滤层中水头损失不变,但滤层膨胀起来.冲洗强度愈大,膨胀度愈大.不会,因为当冲洗流速超过最小流态化冲洗流速Vmf时,滤料处于悬浮状态,其受力平衡,即水流冲击力等于重力,水流冲击力用于克服重力做功,做功大小用水头损失表示,重力不变,所以水头损失也不变。12什么叫“最小流态化冲洗流速"?当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时,反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度是否有关?答: Vmf是反冲时滤料刚刚开始流态化的冲洗流速,称“最小流态化冲洗流速”。反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时,反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度有关。13气-水反冲洗有哪几种操作方式?答:操作方式有以下3种:1)先用空气反冲,然后再用水反冲。2)先用气-水同时反冲,然后再用水反冲。3)先用空气反冲,然后用气-水同时反冲,最后再用水反冲。14.滤池冲洗的目的是什么?冲洗方法有哪几种?简述各方式的工作原理和优缺点?冲洗的目的是清除滤层中所截留的污物,使滤池恢复过滤能力。快滤池冲洗方法有以下几种:1.高速水流反冲洗;2.气、水反冲洗;3.表面助冲加高速水流反冲洗高速反冲洗原理 :利用流速较大的反向水流冲洗滤料层,使整个滤层达到流态化状态,且具有一定的膨胀度。截留于滤层中的污物,在水流剪力和滤料颗粒碰撞摩擦双重作用下,从滤料表面脱落下来,然后被冲洗水带出滤池。冲洗流速过大或过小,冲洗效果均会降低。优缺点:高速水流反冲洗虽然洗操作方便,池子和设备较简单,但是冲洗耗水量大,冲洗结束后,滤料上细下粗分层明显。气、水反冲洗效果在于:利用上升空气气泡的振动可有效地将附着于滤料表面污物擦洗下来使之悬浮与水中,然后再用水“低速反冲”把污物排除池外。优缺点:采用气、水反冲洗方法既提高冲洗效果,有节省冲洗水量。同时,冲洗时滤层不一定需要膨胀或仅有轻微膨胀,冲洗结束后,滤层能保持原来滤层结构,从而提高滤层含污能力.但气、水反冲洗需增加气冲设备,池子结构及冲洗操作也较复杂.14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?答:配水系统的作用在于使冲洗水在整个滤池面积上均匀分布。一般规定:配水系统开孔比为=0.20%~0.25%为大阻力配水系统;=0.60%~0.80%为中阻力配水系统;=1.0%~1。5%为小阻力配水系统.大阻力配水系统的优点是配水均匀性好,但结构复杂,孔口水头损失大,冲洗时动力消耗大;管道易结垢,增加检修困难,此外,对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池,大阻力配水系统不能采用。小阻力配水系统可以克服上述缺点。15所谓V型滤池,其主要特点是什么?简要地综合评述虹吸滤池、普通快滤池、无阀滤池、移动罩滤池、V型滤池及压力滤池的主要优缺点和适用条件答:V型滤池的主要特点:(1)可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。(2)气、水反冲再加始终存在的横向表面扫洗,冲洗效果好,冲洗水量大大减少。V型滤池采用较粗滤料较厚滤层增加了过滤周期,冲洗效果好,冲洗水量大大减少,过滤和反冲洗过程的操作,已全部实现了自动控制。常用于大、中型水厂。无阀滤池是一种水力自动控制滤池,节省了大型阀门,造价较低,其构思巧妙,工作可靠,常用于工业及城镇中、小型水厂。虹吸滤池、移动罩滤池、压力滤池、单阀滤池、双阀滤池等,器工作原理与普通快滤池无大差别。只是操作上有所不同。一般都适用于任何规模的水厂,但移动罩滤池较适用于大、中型水厂,以便充分发挥冲洗罩使用效率。1. 某天然海砂筛分结果见下表,根据设计要求:d10=0.54mm,K80=2.0.试问筛选滤料时,共需筛除百分之几天然砂粒。(分析砂样200g)筛孔(mm)留在筛上砂量通过该号筛的砂量质量(g)%质量(g)%2.36 0。8 0。4199。299。61。65 18。4 9。2180.890.41。00 40.6 20.3140.270.10。59 85。0 42。555.227.60.25 43.4 21.711.85。90.21 9。2 4。62.61.3筛底盘2。6 1。3 合计200
滤池反冲洗强度和滤层膨胀度之间关系如何?当滤层全部膨胀起来以后,反冲洗强度增大,水流通过滤层的水头损失是否同时增大?为什么?
当冲洗流速超过Vmf以后,滤层中水头损失不变,但滤层膨胀起来.冲洗强度愈大,膨胀度愈大.
不会,因为当冲洗流速超过最小流态化冲洗流速Vmf时,滤料处于悬浮状态,其受力平衡,即水流冲击力等于重力,水流冲击力用于克服重力做功,做功大小用水头损失表示,重力不变,所以水头损失也不变。
12什么叫“最小流态化冲洗流速"?当反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时,反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度是否有关?
答: Vmf是反冲时滤料刚刚开始流态化的冲洗流速,称“最小流态化冲洗流速”。反冲洗流速小于最小流态化冲洗流速时,反冲洗时的滤层水头损失与反冲洗强度有关。
13气-水反冲洗有哪几种操作方式?
答:操作方式有以下3种:
1)先用空气反冲,然后再用水反冲。
2)先用气-水同时反冲,然后再用水反冲。
3)先用空气反冲,然后用气-水同时反冲,最后再用水反冲。
14.滤池冲洗的目的是什么?冲洗方法有哪几种?简述各方式的工作原理和优缺点?
冲洗的目的是清除滤层中所截留的污物,使滤池恢复过滤能力。快滤池冲洗方法有以下几种:1.高速水流反冲洗;2.气、水反冲洗;3.表面助冲加高速水流反冲洗
高速反冲洗原理 :利用流速较大的反向水流冲洗滤料层,使整个滤层达到流态化状态,且具有一定的膨胀度。截留于滤层中的污物,在水流剪力和滤料颗粒碰撞摩擦双重作用下,从滤料表面脱落下来,然后被冲洗水带出滤池。冲洗流速过大或过小,冲洗效果均会降低。优缺点:高速水流反冲洗虽然洗操作方便,池子和设备较简单,但是冲洗耗水量大,冲洗结束后,滤料上细下粗分层明显。
气、水反冲洗效果在于:利用上升空气气泡的振动可有效地将附着于滤料表面污物擦洗下来使之悬浮与水中,然后再用水“低速反冲”把污物排除池外。优缺点:采用气、水反冲洗方法既提高冲洗效果,有节省冲洗水量。同时,冲洗时滤层不一定需要膨胀或仅有轻微膨胀,冲洗结束后,滤层能保持原来滤层结构,从而提高滤层含污能力.但气、水反冲洗需增加气冲设备,池子结构及冲洗操作也较复杂.
14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?
答:配水系统的作用在于使冲洗水在整个滤池面积上均匀分布。一般规定:配水系统开孔比为
=0.20%~0.25%为大阻力配水系统;
=0.60%~0.80%为中阻力配水系统;
=1.0%~1。5%为小阻力配水系统.大阻力配水系统的优点是配水均匀性好,但结构复杂,孔口水头损失大,冲洗时动力消耗大;管道易结垢,增加检修困难,此外,对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池,大阻力配水系统不能采用。小阻力配水系统可以克服上述缺点。
=0.20%~0.25%为大阻力配水系统;
=0.60%~0.80%为中阻力配水系统;
=1.0%~1。5%为小阻力配水系统.大阻力配水系统的优点是配水均匀性好,但结构复杂,孔口水头损失大,冲洗时动力消耗大;管道易结垢,增加检修困难,此外,对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池,大阻力配水系统不能采用。小阻力配水系统可以克服上述缺点。15所谓V型滤池,其主要特点是什么?简要地综合评述虹吸滤池、普通快滤池、无阀滤池、移动罩滤池、V型滤池及压力滤池的主要优缺点和适用条件
答:V型滤池的主要特点:
(1)可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。(2)气、水反冲再加始终存在的横向表面扫洗,冲洗效果好,冲洗水量大大减少。
V型滤池采用较粗滤料较厚滤层增加了过滤周期,冲洗效果好,冲洗水量大大减少,过滤和反冲洗过程的操作,已全部实现了自动控制。常用于大、中型水厂。无阀滤池是一种水力自动控制滤池,节省了大型阀门,造价较低,其构思巧妙,工作可靠,常用于工业及城镇中、小型水厂。虹吸滤池、移动罩滤池、压力滤池、单阀滤池、双阀滤池等,器工作原理与普通快滤池无大差别。只是操作上有所不同。一般都适用于任何规模的水厂,但移动罩滤池较适用于大、中型水厂,以便充分发挥冲洗罩使用效率。
1. 某天然海砂筛分结果见下表,根据设计要求:d10=0.54mm,K80=2.0.试问筛选滤料时,共需筛除百分之几天然砂粒。(分析砂样200g)
筛孔(mm) | 留在筛上砂量 | 通过该号筛的砂量 | ||
质量(g) | % | 质量(g) | % | |
2.36 | 0。8 | 0。4 | 199。2 | 99。6 |
1。65 | 18。4 | 9。2 | 180.8 | 90.4 |
1。00 | 40.6 | 20.3 | 140.2 | 70.1 |
0。59 | 85。0 | 42。5 | 55.2 | 27.6 |
0.25 | 43.4 | 21.7 | 11.8 | 5。9 |
0.21 | 9。2 | 4。6 | 2.6 | 1.3 |
筛底盘 | 2。6 | 1。3 | ||
合计 | 200 |
题目解答
答案
解:由上表在得如下筛分曲线:


自横坐标0.54mm和1。08mm两点,分别作垂线与筛分曲线相交。自两交点作平行线与左边纵坐标相交,并以此交点作为10%和80%,分别为24.6和73。0。则需筛除
天然砂粒。
天然砂粒。2. 根据第1题所选砂滤料,求滤速为10m/h的过滤起始水头损失约为多少cm?
已知:砂粒球度系数
;砂层孔隙率mo=0.4;砂层总厚度lo=70cm;水温按15℃计;
;砂层孔隙率mo=0.4;砂层总厚度lo=70cm;水温按15℃计;解:由题17—1可知,筛分后滤料的10%和80%分别对应原天然滤料的24.6%和73。0%,则筛分后滤料的0%和100%分别对应原天然滤料的
和
由滤料筛分曲线可知分别对应粒径0.44mm(处于0。25mm和0。59mm之间)和1。53mm(处于1.00mm和1.65mm之间)。则滤料可分成三层进行计算。粒径范围分别为0。44mm-0。59mm,0。59mm—1。00mm,1。00mm-1.53mm.相应的计算粒径为
,
,
。则与之对应的重量百分比分别为
,
,
.
,
,
。则与之对应的重量百分比分别为
,
,
.当t=15℃时,水的运动黏度为:

则

3. 根据第一题所选砂滤料作反冲洗实验。设冲洗强度q=15L/(s·m2)且滤层全部膨胀起来,求滤层总膨胀度约为多少?(滤料粒径按当量粒径计)。
已知:滤料密度ρ=2。62g/cm3,水的密度按1 g/cm3计;滤层膨胀前孔隙率mo=0.4;水温按15℃计;
解:由题17—2可知,滤料可分成三层进行计算,相应的计算粒径/重量百分比分别为0.515mm/0.15,0。795mm/0。61,1。265mm/0.24。
则


把
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
,
代入下式:
可得:





4. 设大阻力配水系统干管起端流速为1m/s;支管起流速为2m/s;孔口流速为3m/s。试通过计算说明该配水系统的配水均匀性是否达到95%以上。
解:取压能转换为动能的效率为100%,则

忽略沿程水头损失,则

则
<
所以该配水系统的配水均匀性不能达到95%.
5. 设滤池平均尺寸为5。4m(长)×4m(宽).滤层厚70cm.冲洗强度q=14 L/(s·m2),滤层膨胀度e=40%.采用3条排水槽,槽长4m,中心距为1.8m.求:
(1)标准排水槽断面尺寸;
(2)排水槽顶距砂面高度;
(3)校核排水槽在水平面上总面积是否符合设计要求.
解:(1)

排水槽断面尺寸采用上图(左)所示形式.
每槽排水量

则排水槽断面模数

排水槽底厚
采用0。05m,
采用0。05m,则排水槽断面尺寸如上图(右)所示。
(2)排水槽顶距砂面高度

(3)
<
符合要求。
<
符合要求。6.滤池平面尺寸、冲洗强度及砂滤层厚度同第5题,并已知:
冲洗时间6mins,承托层厚度0。45m,大阻力配水系统开孔比α=0。25%,滤料密度为2.62g/cm3;滤层孔隙率为0.4;冲洗水箱至滤池的管道中总水头损失按0。6m计。求:
(1)冲洗水箱容积;
(2)冲洗水箱底至滤池排水冲洗槽高度;
解:
(1)

(2)冲洗水箱底至滤池排水冲洗槽高度按下式计算:

其中
为冲洗水箱至滤池的管道中总水头损失,按0.6m;
为冲洗水箱至滤池的管道中总水头损失,按0.6m;
为滤池配水系统水头损失,取
,则
;
为承托层水头损失,
;
为滤料层水头损失,
;
为备用水头,取1.75m。则

7. 两格无阀滤池合用一个冲洗水箱。滤池设计流量为4000m3/d。请设计滤池的平面尺寸和冲洗水箱的深度(设计参数自己选用).
解:设滤池采用单层石英砂滤料,取滤池过滤流速为10m/h(P327单层石英砂滤料〈
>滤池滤速取8~10m/h),则单格滤池面积为:
>滤池滤速取8~10m/h),则单格滤池面积为:
取滤池平面尺寸
(P351 单池面积一般不大于16
,少数也有达25
以上的)
(P351 单池面积一般不大于16
,少数也有达25
以上的)反冲洗强度取
,其中k为安全系数,我国通常取1.3;
为最大粒径滤料的最小流态化流速,在20℃水温下,粒径为1.2mm、密度为2.65
的石英砂,求得
~
,取1.1
(P332);则反冲洗强度取
(P330 石英砂滤料滤池冲洗强度取12~15m/h 可作为参照);反冲洗历时取5mins(P350 一般取4~6mins,P330石英砂滤料滤池冲洗历时7~5mins);
,其中k为安全系数,我国通常取1.3;
为最大粒径滤料的最小流态化流速,在20℃水温下,粒径为1.2mm、密度为2.65
的石英砂,求得
~
,取1.1
(P332);则反冲洗强度取
(P330 石英砂滤料滤池冲洗强度取12~15m/h 可作为参照);反冲洗历时取5mins(P350 一般取4~6mins,P330石英砂滤料滤池冲洗历时7~5mins);则冲洗水箱容积

由于两格无阀滤池合用一个冲洗水箱,则冲洗水箱的深度
