水質(zhì)工程學(xué)_章北平_過濾

1、第5章 過濾一填空題1.快濾池使用的濾料都是顆粒狀材料。濾料應(yīng)滿足的基本條件是 、 、 。 2.懸浮顆粒在濾層孔隙水流中的遷移是由于 、 、 、 、 五種基本作用。 3.過濾的目的是用來去除水中的 ，以獲得濁度更低的水。 4.快濾池的沖洗方法有 、 和 三種。 5.濾池的水質(zhì)周期和壓力周期除了與濾層的厚度有關(guān)還與 、 、 等因素有關(guān)。（至少三種） 6.快濾池的工作機(jī)理是 、慢濾池的工作機(jī)理是 。二選擇題1.虹吸濾池一般采用（ ）配水系統(tǒng)，反沖洗水來自( ,因此（ ）不能生產(chǎn)。與其類似的還有（ ）濾池。A. 小阻力；其余各格濾后水；單格；移動罩濾池B. 大阻力；單設(shè)沖洗設(shè)備；單格；移動罩濾池C.

2、 穿孔管大阻力；其余各格濾后水；多格；無閥濾池D. 小阻力；單設(shè)沖洗設(shè)備；2格以下；無閥濾池2.濾池型式的選擇，應(yīng)根據(jù)（ ）等因素，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臈l件，通過（ ）確定。A. 生產(chǎn)能力、施工成本和工藝流程；試驗B. 設(shè)計生產(chǎn)能力、進(jìn)水水質(zhì)和工藝流程的高程布置；技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較C. 最大供水量、出水水質(zhì)和地形；綜合比較D. 設(shè)計生產(chǎn)能力；占地面積和平面布置；技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較3.給水過濾中，（ ）會影響雜質(zhì)在濾層中的分布規(guī)律。A. 濾速、水流方向和濾料材質(zhì)B. 沖洗次數(shù)、水流方向和濾層的組成C. 水流方向、濾速和濾層厚度D. 濾速、過濾水流方向和濾層組成4.快濾池應(yīng)有下列管：（ ），其斷面宜（ ）通過計算確定。

3、A. 進(jìn)水管、出水管、放空管、排水管；根據(jù)試驗數(shù)據(jù)B. 清水管、放空管、排泥管、排水管；根據(jù)流速C. 進(jìn)水管、出水管、沖洗水管、排水管；根據(jù)流速D. 清水管、出水管、沖洗水管、排泥管；根據(jù)試驗數(shù)據(jù)5. （ ）過濾過程中有可能出現(xiàn)“負(fù)水頭”現(xiàn)象。A. 直接過濾 B.變速過濾C. 外部過濾 D.等速過濾6.水廠生產(chǎn)過程中投藥自動控制主要包括（ ）自動控制；澄清池和沉淀池的自動控制內(nèi)容是（ ）；濾池自動控制目前則主要是根據(jù)（ ）來控制濾池（ ）。 A. 混凝劑投加和加氯；排泥；濾層水頭損失或規(guī)定沖洗周期；沖洗B. 氧化劑投加和加氯；水位；濾層水頭損失或規(guī)定沖洗周期；出水量C. 混凝劑和助凝劑投加；水

4、位；濾層厚度或規(guī)定濾速；出水量D. 混凝劑投加和加氯；加藥；濾層水頭損失或規(guī)定濾速；沖洗7.濾池應(yīng)按正常情況下的濾速設(shè)計，并以檢修情況下的（ ）校核。A.反沖洗強(qiáng)度 B.濾層膨脹率 C.強(qiáng)制濾速 D.單池面積8.濾池的工作周期，宜采用（ ）hA.8-12 B.10-16 C.10-18 D.12-24A. B. C. D. 10.快濾池宜采用大阻力或中阻力配水系統(tǒng)。大阻力配水系統(tǒng)孔眼總面積與濾池面積之比為（ ）。11.中阻力配水系統(tǒng)孔眼總面積與濾池面積之比為（ ）。12.虹吸濾池、無閥濾池和移動罩濾池宜采用小阻力配水系統(tǒng)，其孔眼總面積與濾池面積之比為（ ）。13.當(dāng)快濾池采用大阻力配水系統(tǒng)時，

5、其承托層粒徑級配分（ ）層。A. 二 B. 四 C. 三 D. 一14.大阻力配水系統(tǒng)應(yīng)按沖洗流量設(shè)計，配水干管（渠）（ ）處的流速為1.0-1.5m/s。A. 孔眼 B. 末端 C. 進(jìn)口 D. 出口15.三層濾料濾池宜采用（ ）配水系統(tǒng)。A. 小阻力 B. 中阻力或大阻力 C. 中阻力 D. 大阻力16.三層濾料濾池承托層除滿足粒徑要求外，其材料選擇上小粒徑宜選擇（ ）及大粒徑為礫石。A. 重質(zhì)礦石 B. 石英砂 C. 無煙煤 D. 礫石17.濾池沖洗水的供給方式可采用沖洗（ ）或高位水箱。A. 水池 B. 水表 C. 水泵 D. 水塔18 濾池沖洗水的供給方式當(dāng)采用沖洗水泵時，水泵的能力

6、應(yīng)按沖洗（ ）濾池考慮，并應(yīng)有備用機(jī)組。A. 一組 B. 雙格 C. 全部 D. 單格19. 濾池沖洗水的供給方式當(dāng)采用沖洗水箱時，水箱有效容積應(yīng)按單格濾池沖洗水量的（ ）倍計算。20. 快濾池（ ）斷面流速宜為2.0-2.5m/sA. 排空管 B. 沖洗水管 C. 溢流管 D. 取樣管21.當(dāng)壓力濾池的直徑大于（ ）m 時，宜采用臥式。A. 2 B. 5 C.3 D. 422. 虹吸濾池的分格數(shù)，應(yīng)按濾池（ ）在運行時，仍能滿足一格濾池沖洗水量的要求確定。A. 正常B. 交替 C. 高負(fù)荷 D. 低負(fù)荷23.移動罩濾池的設(shè)計過濾水頭，可采用（ ）m ，堰頂宜做成可調(diào)節(jié)高低的形式。移動罩濾池應(yīng)

7、設(shè)恒定過濾水位的裝置。三名詞解釋1.顆粒材料過濾2.反沖洗強(qiáng)度3.反粒度過濾4.均質(zhì)濾料5.反沖洗強(qiáng)度6.當(dāng)量粒徑7.濾層的膨脹率e8.表面過濾9. 不均勻系數(shù)K10.水質(zhì)周期，壓力周期11.負(fù)水頭12.微絮凝過濾四簡答題1.如何理解快濾池的定義，為什么快濾池的堵塞要比慢濾池快得多，怎樣解決濾層的堵塞問題？2.試述快濾池的運行過程。3.變速過濾與恒速過濾相比是否存在優(yōu)勢，為什么？4.氣水反沖洗比單獨水沖有哪些優(yōu)勢？5.濾池反沖洗配水系統(tǒng)的種類有哪些？各自有什么特點？6.何謂V 型濾池？其主要特點是什么？7. 為什么無閥濾池通常采用2格或3格濾池合用1個沖洗水箱？合用沖洗水箱的濾池格數(shù)過多對反沖

8、洗有何影響？8. 影響過濾的因素有哪些？濾料混雜對過濾有何影響9.濾料承托層有何作用？粒徑級配和厚度如何考慮？10.濾池反沖洗強(qiáng)度和濾層膨脹之間關(guān)系如何(用圖示說明？當(dāng)濾層全部膨脹起來以后，反沖洗強(qiáng)度增大，水流通過濾層的水頭損失是否同時增大？為什么？ 而水頭損失保持不變。11.什么叫“最小流態(tài)化沖洗流速”？當(dāng)反沖洗流速小于最小流態(tài)化沖洗流速時，反沖洗時的濾層水頭損失與反沖洗強(qiáng)度是否有關(guān)？12.無閥濾池虹吸上升管中的水位變化是如何引起的？虹吸輔助管管口和出水堰口標(biāo)高差表示什么？四計算題1、設(shè)濾池平面尺寸為5.4m（長）×4m（寬）。濾層厚70cm。沖洗強(qiáng)度q=14L/（sm2），濾層膨

9、脹度e =40%。采用3條排水槽，槽長4m，中心距為1.8m。求（1）標(biāo)準(zhǔn)排水槽斷面尺寸；（2）排水槽頂距砂面高度；（3）較核排水槽在水平面上總面積是否符合設(shè)計要求。3.設(shè)有移動罩濾池一組規(guī)模為2500m 3/d，反沖洗水率取5%，平均濾速采用10m/h，反沖洗強(qiáng)度采用15 L/（sm2）計算移動罩濾池的主要尺寸。4、凈產(chǎn)水量24000 m3/d，設(shè)計濾速10m/s，沖洗強(qiáng)度采用15 L/（sm2）計算虹吸濾池主要尺寸及虹吸管斷面尺寸（設(shè)計參數(shù)自己選用）。第5章 過濾 答案一填空題1.足夠的機(jī)械強(qiáng)度 具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性 具有用戶要求的顆粒尺寸和粒度組成2.沉淀 慣性 截阻 擴(kuò)散 水動力效應(yīng)3

10、.懸浮物4.高速水流反沖洗 氣水反沖洗 表面助沖加高速水流反沖洗5.濾料粒徑 濾料性質(zhì) 濾速 濾前水的懸浮物濃度 對濾后水濁度的要求 水中懸浮物的性質(zhì)6.濁質(zhì)顆粒在濾料表面上粘附的結(jié)果 依靠在濾層表面生成的濾膜來截留水中的濁質(zhì)二選擇題17. C. 18D 19.A. 20.B. 21.C 22.D 23.A.三1.顆粒材料過濾是使水通過由顆粒材料構(gòu)成的濾層，以截留水中懸浮物的方法。2.當(dāng)用水對濾層進(jìn)行反沖洗時，經(jīng)濾層單位面積上流過的反沖洗水流量，稱為反沖洗強(qiáng)度。3.理想的濾層構(gòu)造應(yīng)是沿過濾水流方向濾料的粒徑由粗變細(xì)，從我國習(xí)慣上又被稱為反粒度過濾。4.均質(zhì)濾料并非指濾料粒徑完全相同，濾料粒徑仍

11、存在一定程度上的差別，而是指沿整個濾層深度方向的任一橫斷面上，濾料組成和平均粒徑均勻一致。5.當(dāng)用水對濾層進(jìn)行反沖洗時，經(jīng)濾層單位面積上流過的反沖洗水流量，稱為反沖洗強(qiáng)度。6.濾料的當(dāng)量粒徑是指一假想的均勻濾料的粒徑，這個均勻濾料的比表面積與實際的不均勻濾料的比表面積相等。7.反沖洗時，濾層膨脹后所增加的厚度與膨脹前厚度之比。8.表面過濾就是利用過濾介質(zhì)上小孔的篩濾作用，將顆粒物截留在過濾介質(zhì)的表面，從而使之由水中除去。9.濾料有效粒徑d80 與有效粒徑d10的比值。10.濾池由開始進(jìn)入有效過濾期到出水濁度達(dá)到泄漏值，稱為水質(zhì)周期。當(dāng)懸浮物的水通過濾層作等速過濾時，隨著澄清過濾過程的進(jìn)行，濾層

12、的水頭損失逐漸增加，當(dāng)增至最大值時，便需對濾層進(jìn)行反沖洗。這時濾池的過濾周期，稱為壓力周期。11.在過濾過程中，當(dāng)濾層截留了大量雜質(zhì)以致砂面以下某一深度處的水頭損失超過該處水深時，便出現(xiàn)負(fù)水頭。12.濾池前設(shè)簡易微絮凝池，原水加藥混合后先經(jīng)微絮凝池，形成粒徑相近的微絮粒后即刻進(jìn)入濾池過濾，這種過濾方式稱為微絮凝過濾。四簡答題1.（1） 快濾池是相對于慢濾池而言的，水在慢濾池中的過濾速度一般為0.1-0.3m/h，在快濾池的濾速可達(dá)5-10m/h。（2） 由于快濾池的濾速要比慢濾池要高數(shù)十倍，這就意味著濾層截留濁質(zhì)的速率要高數(shù)十倍，所以快濾池的堵塞要比慢濾池快得多。（3） 濾層堵塞后，需要將濾層

13、中積存的濁質(zhì)迅速排除，采用用水自下而上對濾層進(jìn)行沖洗的方法。將水均勻地分布于濾池底部，使其自下而上穿過濾層，當(dāng)上升流速足夠大時，就能使濾層中的濾料懸浮于上升水流之中，積存于濾料表面的濁質(zhì)污泥在濾料相互碰撞摩擦及水流剪切力作用下迅速脫落下來，并被水流向上帶走，進(jìn)而排出池外。2.快濾池的運行過程主要包括過濾和反沖洗兩個過程，過濾時，由進(jìn)水管向池內(nèi)濾層上部引入濾前水，水由上向下經(jīng)過濾層過濾，濾后水由下部配水系統(tǒng)匯集后，經(jīng)出水管流出池外。過濾持續(xù)進(jìn)行到濾層被堵塞，停止進(jìn)水和出水，由反沖洗管向池內(nèi)送入反沖洗水，經(jīng)配水系統(tǒng)均勻分配后，由下向上對濾層進(jìn)行沖洗，沖洗后的廢水溢流入上部排水槽，再經(jīng)排水管引出池外

14、排入廢水渠道。反沖洗結(jié)束后，停止供應(yīng)反沖洗水并關(guān)閉排水閥，恢復(fù)進(jìn)水和出水，重新開始過濾過程。快濾池的運行就是通過過濾-反沖洗-過濾-反沖洗反復(fù)進(jìn)行的。3.據(jù)研究，變速過濾與恒速過濾比較，產(chǎn)水量較大，過濾水質(zhì)較好；（1） 這可能是由于在過濾周期后期，變速過濾的濾速較低，因而在管道和部件中的水頭損失較小，在作用水頭相同的條件下，提供給濾層的可資利用的水頭較大；（2） 同樣的，在過濾后期，恒速過濾出水濁度有所升高，而變速過濾由于濾速較低，因而出水水質(zhì)較好。4.采用氣、水反沖洗方法既提高沖洗效果，又節(jié)省沖洗水量。同時，沖洗時濾層不一定需要膨脹或僅有輕微膨脹，沖洗結(jié)束后，濾層不產(chǎn)生或不明顯產(chǎn)生上細(xì)下粗分

15、層現(xiàn)象，即保持原來濾層結(jié)構(gòu)，從而提高濾層含污能力。 5.（1） 大阻力配水系統(tǒng)和小阻力配水系統(tǒng)；（2） 大阻力配水系統(tǒng)能定量地控制反沖洗水分布的均勻程度，工作比較可靠，但是水頭損失較大，是一個缺點；（3） 相反地，小阻力配水系統(tǒng)雖然分布水的均勻程度較差，但反沖洗是消耗的水頭損失很小，為濾池實現(xiàn)反沖洗提供了便利條件，常用于中小型設(shè)備。 6.（1）v型濾池因兩側(cè)(或一側(cè)也可進(jìn)水槽設(shè)計成v 字形而得名。通常一組濾池由數(shù)只濾池組成。（2） v型濾池的主要特點是：可采用較粗濾料較厚濾層以增加過濾周期。白于反沖時濾層不膨脹故整個濾層在深度方向的粒徑分布基本均勻，不發(fā)生水力分級現(xiàn)象，即所謂“均質(zhì)濾料”，使濾

16、層含污能力提高。一般采用砂濾料，有效粒徑d100.95-1.50mm，不均勻系數(shù)K602-1.5，濾層厚約0.95-1.5m.氣、水反沖再加始終存在的橫向表面掃洗，沖洗效果好，沖洗水量大大減少。7.（1） 當(dāng)沖洗水頭大干平均沖洗水頭時，整個濾層將全部膨脹起來。若沖洗水箱水深H 較大時、在沖洗初期的最大沖洗水頭下，有可能將上層部分細(xì)濾料沖出濾池。當(dāng)沖洗水頭小于平均沖洗水頭時、下層部分粗濾料將下沉而不再懸浮。因此，采用2格或3格濾池合用1個沖洗水箱減小沖洗水箱水深，可減小沖洗強(qiáng)度的不均勻程度，從而避免上述現(xiàn)象的發(fā)生。不僅降低造價，也有利于與濾前處理構(gòu)筑物在高程上的銜接。沖洗強(qiáng)度的不均勻程度也可減小

17、。（2） 一般，合用沖洗水箱的濾池數(shù)n23，合用沖洗水箱濾池數(shù)過多時，將會造成不正常沖洗現(xiàn)象。例如，某一格濾池的沖洗行將結(jié)束時，虹吸破壞管剛露出水面，由于其余數(shù)格濾池不斷向沖洗水箱大量供水，管口很快又被水封，致使虹吸破壞不徹底，造成該格濾池時斷時續(xù)地不停沖洗。8.（1） 影響過濾的因素復(fù)雜、諸如水質(zhì)，水溫，濾速，濾料粒徑、形狀和級配，懸浮物的表面性質(zhì)、尺寸和強(qiáng)度等，都對過濾產(chǎn)生影響。（2） 濾料經(jīng)反沖洗后濾層因膨脹而分層，表層濾料粒徑最小，粘附比表面積最大，截留懸浮顆粒量最多，而孔隙尺寸又最小，因而，過濾到一定時間后，表層濾料間孔隙將逐漸被堵塞，甚至產(chǎn)生篩濾作用而形成泥膜，使過濾阻力劇增。其結(jié)

18、果，在一定過濾水頭下濾速減小(或在一定濾速下水頭損失達(dá)到極限值，或者因濾層表面受力不均勻而使泥膜產(chǎn)生裂縫時，大量水流將自裂縫中流出，以致懸浮雜質(zhì)穿過濾層而使出水水質(zhì)惡化。當(dāng)上述兩種情況之一出現(xiàn)時，過濾將被迫停止。9.（1） 承托層的作用，主要是防止濾料從配水系統(tǒng)中流失，同時對均布沖洗水也有一定作用。（2） 為了防止反沖洗時承托層移動，美國對單層和雙層濾料濾池也有采用“粗-細(xì)-粗”的礫石分層方式。上層粗礫石用以防止中層細(xì)礫石在反沖洗過程中向上移動；中層細(xì)礫石用以防止砂濾料流失；下層粗礫石則用以支撐中層細(xì)礫石。這種分層方式，亦可應(yīng)用于三層濾料濾池。具體粒徑級配和厚度，應(yīng)根據(jù)配水系統(tǒng)類型和濾料級配確

19、定。10.（1） （2）當(dāng)濾層全部膨脹起來以后，反沖洗強(qiáng)度增大，水流通過濾層的水頭損失是不會增大，增大沖洗流速只是使濾層膨脹度增大，而水頭損失保持不變。11.（1） 反沖洗時濾料剛剛開始流態(tài)化的沖洗流速，稱“最小流態(tài)化沖洗流速”。（2） 當(dāng)反沖洗流速小于最小流態(tài)化沖洗流速時，反沖洗時的濾層水頭損失與反沖洗強(qiáng)度有關(guān)，由歐根公式計算可知濾層水頭損失隨沖洗強(qiáng)度增大而增大。12.（1） 開始過濾時，虹吸上升管與沖洗水箱中的水位差H0為過濾起始水頭損失。隨著過濾時間的延續(xù)，濾料層水頭損失逐漸增加，虹吸上升管中水位相應(yīng)逐漸升高。管內(nèi)原存空氣受到壓縮，一部分空氣將從虹吸下降管出口端穿過水封進(jìn)入大氣。當(dāng)水位上

20、升到虹吸輔助管的管口時，水從輔助管流下，依靠下降水流在管中形成的真空和水流的挾氣作用，抽氣管不斷將虹吸管中空氣抽出使虹吸管中真空度逐漸增大。其結(jié)果，一方面虹吸上升管中水位升高。同時，虹吸下降管15將排水水封井中的水吸上至一定高度。（2） 當(dāng)上升管中的水越過虹吸管頂端而下落時，管中真空度急劇增加，達(dá)到一定程度時、下落水沉與下降管中上升水柱匯成一股沖出管口，把管中殘留空氣全部帶走，形成連續(xù)虹吸水流。這時，由于濾層上部壓力驟降，促使沖洗水箱內(nèi)的水循著過濾內(nèi)的相反方向進(jìn)入虹吸管，濾料層因而受到反沖洗。（3） 在沖洗過程中，水箱內(nèi)水位逐漸下降。當(dāng)水位下降到虹吸破壞斗以下時，虹吸破壞管把小斗中的水吸完。管口與大氣相通，虹吸破壞，沖洗結(jié)束，過濾重 新開始。 （4） 虹吸輔助管管口和出水堰口標(biāo)高差表示濾層水頭損失最大允許值。 五 1. (1排水槽斷面模數(shù) X=0.180m (2H=0.85 (3符合要求 2