过滤与反冲洗
过滤与反冲洗实验
一、实验目的
①了解过滤实验装置的组成和构造。

②通过实验，进一步了解过滤及反冲洗原理。

③掌握过滤及反冲洗实验的操作方法。

二、实验原理
分级筛子可以截留部分比筛孔小的颗粒，地表水渗入地下通过地层过滤可形成清洁井水。

受这些自然现象启发,人类创造了处理浑浊水的方法，即过滤。

分析表明，接触絮凝作用、筛滤作用、沉淀作用是浑浊水通过滤层达到清洁的因素，并以接触絮凝作用为主。

过滤一般用石英砂等颗粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水达到澄清的工艺过程。

为提高出水清洁度，应合理进行滤层级配和投加混凝剂。

在过滤过程中，随着过滤时间的增加，滤层中悬浮颗粒的量会随之不断增加，这就必然会导致过滤过程水力条件的改变。

使孔隙率减小滤速减小、滤层两侧压力差增大，并有可能造成部分已被截留的杂质冲出滤层。

因此，当过滤水头损失达到最大允许值或出水浊度超过规定值时，滤池需进行反冲洗，以排除滤层中所截留的杂质。

反冲洗强度以能保证最底层滤料膨胀即可。

滤池冲洗通常采用自下而上的水流进行反冲洗的方法。

反冲洗时，滤料层膨胀起来，截留滤层中的污物，在滤层空隙中的水流剪力作用下，以及在滤料颗粒碰撞摩擦的作用下，从滤层表面脱落下来，然后被冲洗水流带出滤池。

反冲洗效果主要取决于滤层孔隙水流剪力。

该剪力既与冲洗流速有关，又与滤层膨胀有关。

冲洗流速小，水流剪力小；冲洗流速大，使滤层膨胀度大，滤层孔隙中水流剪力又会降低，因此，冲洗流速应控制适当。

影响过滤效果的因素还有很多，诸如水质、水温、滤速、滤料尺寸、滤料形状，以及悬浮物的表面性质、尺寸和强度等。

本系统仅考虑滤速的影响
三、实验设备及仪器
（1）仪器
①过滤与反冲洗的实验装置
光电式浑浊度仪（1台）
（2）器具
①烧杯（200ml，2个）
②秒表（1块）
③温度计（0～1000C,1支）
四、实验内容与步骤
实验系统编号滤柱
内径
/mm
滤
料
名
称
滤料
粒径
/mm
滤层
厚度
/m
原水
温度
/0C
原
水
浊
度
（1）做冲洗强度与滤层膨胀率实验
①测量滤层初始高度，记录于基本数据记录表中。

②打开阀门1、2和恒压水箱上水阀。

③调整阀门1、2测4种冲洗强度时冲洗强度与滤层膨胀率关系。

此时需测量滤层高度、管路上的流量计的数值。

将数据记录在冲洗强度与滤层膨胀率实验记录表中。

④关闭阀门和泵，准备下一步实验。

序号冲洗流
量
/(L/h)
冲洗
强度
/[l/s
•m2]
滤层初
始厚度
/m
滤层膨胀
后厚度/m
滤层膨
胀率/%
1
2
3
4
（2）做过滤实验
①准备实验用原水。

取河水或用细土和自来水配置水样，置于水箱中。

②启动水泵和搅拌装置。

③水箱内水质均匀后，打开阀门3、4。

过滤柱进水后打开阀门5取初始水样并测浑浊度。

④调整阀门3、4，做两种滤速的过滤。

过滤柱水位稳定后，计时开始，取1min、3min、5min，10min、20min、30min时刻的出水水样，并将阀门3、4所在管路上流量计的数据记录在冲洗强度与滤层膨胀率实验记录表中。

实验中，通过调整阀门3改变滤速，调整4控制过滤柱水位高度不变。

⑤测量所取水样的浑浊度。

将数据记录在过滤实验记录表中。

过滤实验数据记录表
流量/（L/h）
滤速
/(m/h)
取水时刻
（min）
原水浑
浊度
出水浑
浊度
1
3
5
10
20
30
1
3
5
10
20
30
⑥关闭阀门和泵，准备下一步实验
（3）做滤速与清洁滤层水头损失的关系实验
①打开阀门1、2和恒压水箱上水阀，反洗滤层至出水变清为止。

②打开阀门3、4，做不同滤速的实验。

调整阀门3、4控制流量和过滤柱水位高度稳定。

在不同滤速下，将阀门3与4所在管路上流量计的数据、测压计所接滤层底部和顶部的测压管水位高度记录在滤速与清洁水头损失的关系实验表中
流量/（L/h）滤速
/(m/h)
滤层顶部
的测压管
水位/m
滤层底部
的测压管
水位/m
清洁滤
层水头
损失
/kPa
（4）整个实验完成后，用恒压水箱的清水冲洗实验系统。

五、实验数据及结果整理
①整理表数据，绘制冲洗强度与滤层膨胀率关系曲线。

②整理表数据，绘制出水时刻与出水浑浊度关系曲线。

③整理表数据，绘制滤速与清洁滤层水头损失的关系曲线。

思考题
1为什么过滤前需要排除滤层内的气泡？
2当原水浊度一定时，采取哪些措施能降低出滤水浑浊度？。