滤料粒径 ／ｍｍ
Ｏ．９３～１．３５ １～１．２５ ｄｌｏ一９．０ ０．９５ ０．９～１．３ ｄ，ｏ一０．９ ０．９～１．２
０．９０～１．３５ Ｏ．８
Ｏ．９～１．３５ ０．９±０．０３ ｄｌｏ—Ｏ．９５
０．９ ０．９５—，１Ｉ ３５
０．９～１．０ ｄｌｏ一０．９５ ０．９～１．３ ０．９４～１．３５ Ｏ．５～１．２ ｄｌｏ一０．９５ ｄｌｏ一０．９～１．３ ｄｘｏ—Ｏ．９～１．３ ０．６～１．２ Ｏ．９５～１．０ ０．９５～１．３５
８．０ ２．Ｏ～２．５
１５．０
２．０
１５．２ １５．２ １３．９～１６．７
３．３ ３．３ ４．７～６．１
１４．０ １３．Ｏ～１７．０
６．０ ３．０～４．５
１６．Ｏ
３．Ｏ
１５．０ １５．３ １４．０ １５．０ １５．３ １２．５～１５．２
４．２ ４．Ｏ ４．０ ５．０ ４．０ ３．６～４．２
１５．６ １５．３ １２．Ｏ～１３．０
槽内浆料的有效容积为滤层体积，反应器内的压力 等于滤层上部水的静压力，浆料的密度为滤层的混 合密度（滤层中滤料与水的综合密度），槽内浆料的 厚度为滤层的厚度。
铲＝ｐｒｗｇ茄Ｓｑ。篇（Ｈ赫ｍｌ）ｄｌｎｚ《措（４） 气反冲洗时所耗功率方程为：
式中Ｐｚ——气流所耗功率，ｗ； Ｈ。——大气压的水柱高度，ｉｎ； ｚ——滤层截面距滤层底部的距离，Ｉｌｌ； 矗。——排水液面距滤层表面距离，ｍ； ｐｍ——滤层的混合密度，ｋｇ／ｍ３； ｑ。——气反冲洗强度，Ｌ／（ｓ·ＩＴｌ２）。 滤层混合密度计算见式（５）：
由表１和式（８）可计算出：为满足滤层截留的絮
体剥离，反冲洗所提供的等效Ｇ值必须大于３１０ Ｓ～。
２．２气水反冲洗过程中滤池内等效Ｇ值的计算
借鉴混凝动力学的研究基础，假设滤层的滤料
粒径是均匀的，滤层处于非膨胀状态，那么气水反冲
洗过程滤池内的等效Ｇ值可以采用甘布公式计
算［２｜，即：
式中卜系统的等效ＧＧ值＿√，Ｓ易～；
（９）
加——系统所耗功率，ｗ；
矿～系统有效容积，ｍ３。
将式（６）代入式（９），得到气水反冲洗过程中滤 池内等效Ｇ值计算公式：
Ｇ＝１１５０与≯ｍ×５ 磊１甜“未１‘．７５赤ｄｍ×”
百－ｎ趔１ｐ－ｍ－器／１－Ｔ１０ｔｏｑ。＋半］×１／２㈣，
Ｌ
１＿凡１，
．Ｊ
３滤池气水反冲洗强度指标数值确定 在实际生产中，滤池反冲洗等效Ｇ值指标应
关键词气水反冲洗等效Ｇ值强度指标
在常规水处理工艺中，快滤池反冲洗的方法主
要有高速水流反冲洗和气水反冲洗，近年来的生产
实践表明气水反冲洗无论在反冲洗效果，还是在节
能、节水等方面均占优势。滤池气水反冲洗过程的
控制参数包括：气和水的冲洗强度、冲洗顺序及时
间、滤层膨胀度等，因此在保证反冲洗效果、实现“节
能减排”生产目标的前提下，存在着各控制参数优化
万方数据
给水排水Ｖ０１．３４ Ｎｏ．２ ２００８ １７
乓 ｉ四 Ｑ 籁 如
图１各水厂滤池反冲洗等效Ｇ值计算结果
均值５２０ Ｓ～。 在研究中经常采用“厚径比Ｌ／Ｄ”来评价滤池
的过滤性能，即认为滤层厚度与滤料粒径之比相等 的两个滤池的过滤性能相同，滤层的Ｌ／Ｄ越大，过 滤性能越好［１］。在实际生产中一般要求普通砂滤池 的Ｌ／Ｄ大于８００，图２显示所选水厂滤池均满足这 一要求，即可以判断这些滤池运行良好，因此这些滤 池气水反冲洗过程等效Ｇ值的范围具有普遍适用 性，可以作为气水反冲洗强度的控制指标。
４．２ ４．２ ６．Ｏ～８．０
１５．３ １４．Ｏ～１７．０
４．０３ ３．Ｏ～４．０
１５．０ １６
１５．３
６．Ｏ～７．０ ３．８～８．０
３．８９
１５．３
４．Ｏ
冲洗时间
／ｍｌｎ ３ ２ ６
１２
４ ４ ３～４ ３ ４ ４ ４ ４ ６ ４～６ ４～６ ５
５ ７ ２ ２ ６
注：以上资料均取自公开发表的论文和著作，受篇幅所限不详细列举。
（１０），计算出各厂滤池气水反冲洗过程的等效Ｇ
洗强度是否满足絮体剥离的要求，即等效Ｇ值可
值（见图１）。
以作为反映滤池气水反冲洗强度是否合理的综合
图ｌ显示各水厂滤池气水反冲洗过程中，滤池
性指标。
内最大的等效Ｇ值集中在４９０～５７０ ｓ＿１的范围内，
表２给水厂滤池构造及反冲洗参数汇总
序号
厂名
１
海宁市第二水厂
ｐｍ＝ｗｔｏ（ｐｗ－－ｐ。）＋ｐｓ
（５）
式中ｍ。——滤料的空隙率；
风——滤料颗粒密度，ｋｇ／ｍ３。
１．３气水同时冲洗的能耗方程
பைடு நூலகம்
滤池气水同时反冲洗的能耗等于水冲能耗与气
冲能耗之和，即气水同时反冲洗所耗功率方程为：
ｐＴ—ｐ１＋夕２
一ＳＰｗ（姗Ｖ与≯×磊１圳。２＋１．７５麦×
－ｎ噬鬻） 导Ｌｏｑ善＋ｇｑ。（Ｈｏ＋ｈ１）× ‘
用的前提，在于能够测定滤层中絮体与滤料表面、 表面沉积物之间的结合强度，但目前缺乏直接的
将冲洗强度、滤料粒径以及滤层组成等参数代
测定手段。国内几十家采用气水反冲洗、运行良
入式（１０），计算出气水反冲洗过程中滤池内的等
好的水厂滤池生产数据见表２，将相关数据代入式
效Ｇ值，配合絮体结合强度的测定，可以判断反冲
由于各水厂滤池构造、滤料规格的差异，气水反 冲洗过程中滤层等效ＧＴ值在１×１０５～３×１０５的范 围，与等效Ｇ值相比数据分布比较分散。 ４结论
快滤池气水同时反冲洗阶段气冲、水冲的强
万方数据 １８给水排水Ｖ０１．３４ Ｎｏ．２ ２００８
度，应该满足滤层中截留物完全剥离的需要。通过 分析滤池气水反冲洗过程中的能量消耗，建立了气 水反冲洗等效Ｇ值的概念和数学模型，结合滤层中 絮体结合强度的试验数据、现有水厂的生产运行数 据，给出了气水反冲洗过程的控制指标。主要结论 包括：
（１）为满足滤层中截留絮体的剥离，反冲洗过 程中水流、气流所提供的等效Ｇ值必须大于
３１０ Ｓ～。
（２）气水反冲洗过程中滤池内等效Ｇ值计算公 式如下：
学０灿唑湍卜Ⅲ Ｇ＝［１５０与竽×麦蟊扎７５嘉×等品＋
儿
ｍｔ—ｎ１一凡１ Ｊ
Ｊ
（３）对现有给水厂的生产运行数据进行分析计 算，运行良好的滤池气水反冲洗过程中，等效Ｇ值 集中在４９０～５７０ Ｓ＿１的范围内，均值５２０ Ｓ～；等效 ＧＴ值在１×１０５＂－－－，３×１０５的范围。
长春南岭水厂
２０
重庆九龙坡水厂
２１
重庆和尚山水厂
２２
武汉白鹤嘴水厂
２３
衡州石头坪水厂
２４
厦门市高殿水厂
２５
吉林市第二水厂
滤池 池型 Ｖ型滤池 双阀滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 均质滤池 Ｖ型滤池 均质滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 普快滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池 普快滤池 Ｖ型滤池 Ｖ型滤池
２
滁州市二水厂
３
福安市城区第二水厂
４
金华市湾坞水厂
５
克拉玛依四水厂
６
临沂市第二水厂
７
宁波市东钱湖水厂
８
开封市三水厂
９
哈尔滨绍和水厂
１０
汕头市月浦水厂
１１
温州市新阳岙水厂
１２
西安市曲江水厂
１３
重庆涪陵第二水厂
１４
佛山市沙口水厂
１５
胜利油田纯化水厂
１６
保定地表水厂
１７
石家庄第八水厂
１８
南京上元门水厂
１９
滤池气水反冲洗强度控制指标的建立与分析
张建锋王磊波
（西安建筑科技大学环境与市政工程学院，西安７１００５５）
摘要通过分析滤池反冲洗过程中水冲和气冲的能耗方程，建立气水反冲洗等效Ｇ值的概念和 计算公式，以给水厂实际运行数据为基础，确定了滤池气水反冲洗强度的控制指标，为滤池反冲洗过 程的运行控制提供依据。
１ 滤池气水反冲洗过程能耗的理论基础
’
气水反冲洗的主要目的在于剥离滤料表面截留
的絮体，并通过水流的挟带作用将其排出，从而使滤
料恢复过滤能力。截污滤料表面的絮体剥离，主要
依靠水流的剪切作用和滤料颗粒之间的摩擦碰撞。
滤池气水反冲洗过程能耗分析如下。
１．１水冲过程所耗功率方程
假设滤层各个水流断面上滤料粒径均匀一致，
即絮体与清洁滤料表面的结合强度ｗ、絮体与滤料
万方数据 １６给水排水Ｖ０１．３４ Ｎｏ．２ ２００８
表面沉积物之间的结合强度Ｚ＇ｐｆ以及絮体粒子间的 结合强度珊，其中Ｚ＇ｓｒ和研的大小直接影响反冲洗过 程中的污物剥离。不同材质滤料过滤时，试验推求 的絮体与滤料表面、滤料沉积物之间的结合强度见 表１Ｅ ４｜。
滤层厚度 ／ｍ １．２ １．１ １．２ １．２ １．２ １．２ １．４ １．２ １ １．２ １．４ ０．９３ １．１ １Ｉ ２５ １．１５ １．２ １．４ １．２ ０．７ １．１５ １．２ １．２ ０．７ １．１ １．２
反冲洗强度
气冲／Ｌ／（ｈ·ｍ２） 水冲／１，／（ｈ·ｍ２）
１６．Ｏ
４．Ｏ
１５．０ １５．０～１６．０
水流通过滤料层的水头损失采用欧根（Ｅｒｇｕｎ）公式
计算‘２ｈ｜一： 些×ｉ生掣×喜ＬＯＷ＋１．７５—｝×
百Ｌｏ矿 １一ｍｏ Ｔ ２
万方数据
式中矗——水头损失，ｍ； ｍ。——滤层空隙率； 匕——滤层厚度，ｍ；
ｄ。ｒ反—冲—滤洗料流当速量，粒ｍ径／，ｓｍ；；
ｖ——水的运动粘度，ｍ２／ｓ； ｇ——重力加速度，取９．８１ ｍ／ｓ２。 滤池水冲洗时，流体所耗功率方程为：
表１絮体与滤料表面、滤料沉积物之间的结合强度
滤料 石英砂