给水工程实验之过滤实验报告

<一> 实验原理

在常规水处理过程中，过滤一般是以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。滤料颗粒通过粘附作用截留比滤料孔径大甚至略小的悬浮颗粒，这其中又包含了惯性作用，扩散作用，范德华引力和静电力的相互作用，此外，絮凝颗粒的架桥作用也存在。过滤后期，当在一定过滤水头下虑速减小（或在一定虑速下水头损失达到极限值），或者因滤层表面受力不均匀而使泥膜产生裂缝时，大量水流自裂缝中流出，以致悬浮杂质穿过滤层而使水质恶化时，就要进行反冲洗，使滤料层再生。

<二> 实验试剂和仪器

虑池模型，如图1—1； 自来水。

<三> 实验步骤

1. 开启阀门3，冲洗滤层1min

2. 关闭阀门3，开启阀门2.6，快滤5min。砂面保持稳定 3. 调节阀门1.6，待水柱稳定后，此时水流量为200L/h，读取各测压管中水位高度

4. 调节调节阀门1.6，使水量依次为300 L/h，350 L/h， 400 L/h ，

450 L/h ，500 L/h，分别测出各测压管中水位值，记入表中。

实验装置图如上：图 1—1

<四> 实验数据表格

日期：2011,10,24 过滤住直径d=120mm 横截面积W=0.0113㎡ 水温：20℃

表1--2 清洁砂层水头损失实验记录表

序号 流量Q 流速 实测水头损失 测压管水头/cm 最低测压管 (m/h) 管水位值hb 水位值ha h=hb-ha （L/h） V=Q/W 最高测压1 2 3 4 5 6

200 300 350 400 450 500 17.70 26.55 30.97 35.40 39.82 44.25 0 0 3.00 0 3.00 0 88.50 125.15 149.38 149.85 29.00 66.50 85.80 86.35 59.50 58.65 63.58 63.50 滤层水头损失与虑速关系曲线7060504030201000.00水头损失(cm)30.9735.4039.8244.2510.0017.7020.00虑速(m/h)26.5530.0040.0050.00

<五> 结果分析

从虑速水头损失与虑速的折线图来看水头损失在虑速较小和较大时都改变的比较平缓，大体上呈线性变化。然而在虑速为30 m/h左右时，有一个较大的突变。经过反复对比分析发现原因可能如下：当虑速小于30 m/h时，整个虑柱只有第三层和第四层的滤料颗粒起到了过滤作用，而这两层的滤料颗粒的直径都是比较大的，能截留的 悬浮颗粒相对较少，所以水头损失很小。而当虑速大于30 m/h时，整个虑柱的四层滤料都起到过滤作用，滤层组成的改变，提高了滤层含污能力，过滤效果明显增加，水头损失在这一点上突变增加很大，但是，此后水头损失的改变却很小很平缓，表明多层滤料的过滤柱相应的也会降低滤层中水头损失的增长速率，与单层过滤柱相比，更加有利于过滤效果的提升。

<六> 建议和意见：

从以上的数据结果分析来看，对于一固定的过滤柱，当来水水质没有发生较大的变化时，应该选择一固定的最佳虑速进行过滤，这样能起到更好的过滤效果。

顺便带一句，实验室的仪器设备实在是用的让人难受，影响做实验者的心情状态，进而影响了实验效果及实验者的对实验的积极性，希望学院能够重新购置一批仪器设备，然后好好维护。

<七> 思考题：水头损失与虑速的关系？

答：因为本实验做的是清洁滤层的水头损失实验，水头损失

大体上成线性关系，详见结果分析。