滤池气水反冲洗时排水浊度变化的数学模式

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1、滤池气水反冲洗时排水浊度变化的数学模式摘要：本文分析了滤池气水反冲洗时池内浊度的变化情况，并推导出气水反冲洗时排水浊度变化的数学模式。根据试验结果确定出去除污物的速度常数K值，而且提出了最佳的气水反冲洗历时。关键词：滤池气水反冲洗排水浊度　　滤池在反冲洗期间，排水浊度是随时间而变化的。了解它的变化规律，有助于确定最佳反冲洗历时。日本的藤田贤二描述了单独水冲洗时的两种模型：完全混合式和推移流出式模型[1]．但是，由于气泡上浮速度较快，因此我们认为，在每个滤头上面可分为两个完全混合区域，即滤料层和水层区域。　　1．气水反冲洗时排水浊度的变化规律　　为了从理论上推导出排水浊度的变化

2、规律，将每个滤头分为一个格，如图1所示。并　假设：①整个滤料层截留杂质是均匀的；②反冲洗时滤料层内的水是向上垂直流动；③水层内的水是水平流动；④在每个格内，滤料层为一个完全混合区，水层为一个完全混合区。　　　　图1排水模型示意图　　1.1滤料层流出水的浊度变化　　设ζs——滤层内水的浊度(kg/m3)；　　　　　3)　　　　　Ls——滤层厚度(m)；　　　　　　　　μB——环闯冲洗速度(m/s)；　　　　　A——每个格的面积(m2)。　　　　则dt时间从滤层中流出的杂质量为ζsuBAdt；滤料层的杂质变化为-ALsd3)；　　　　　　　　　　　　　　　　　3)，则　　　　　　

3、　　　　　　　ax和tax。将会引起较大的误差。因此，我们用滤池模型进行了过滤一反冲洗试验，模型的长′宽′高=2.0′0.12′1.25m。试验时，装置内砂滤料厚度为40cm左右，粒径为0.5~1.2mm，采用气水反冲洗。　　表1气水反冲洗试验结果统计表序号单位面积滤池截留杂质量T(g/m)冲洗时砂面上水深L)水反冲洗速度uB(m/s)气反冲洗强度（L/s.m2）排水最大浊度tax(g/m3)最大浊度出现时间tmax(s)K值1428.70.6030.00519.57560300.0942610.80.6030.00509.00800300.0933487.40.6030.0

4、0519.74632300.0904605.80.6070.005412.61700600.0545649.50.5700.005512.17760450.0486556.10.5700.005512.17720450.0757501.50.5830.005512.30640300.0768562.90.5800.005512.17736600.0849534.40.5900.005510.22664300.070　　　续表　　　　　　　表1气水反冲洗试验结果统计表　序号单位面积滤池截留杂质量T(g/m)冲洗时砂面上水深L)水反冲洗速度uB(m/s)气反冲洗强度（L/s.m2

5、）排水最大浊度tax(g/m3)最大浊度出现时间tmax(s)K值10451.10.5770.005510.35560300.06411507.00.5700.005411.09640300.06512501.00.5730.005410.78592450.05113446.50.5770.005411.30600450.09414335.30.5760.005411.30384300.04515295.80.5720.005411.30360450.056　　表1为气水反冲洗试验结果统计表，其中K值是将试验数据代人式(18)中计算出来的。根据各组试验结果，K值在0.045~

6、0.094之间，其平均值为0.071。因此，对于气水反冲洗滤池，可选用K=0.071左右。　　4．反冲洗结束时间及最终浊度　　4.1反冲洗结束时间　　　　反冲洗时间是滤池的重要的操作指标之一。对于单独用水反冲洗，我国设计规范[2]中已有具体的规定，而对于气水反冲洗时间却没有规定，主要是根据试验来确定。为了能从理论上来确定气水反冲洗的结束时间，以便于设计，我们根据前面推导出的排水浊度变化规律求出排出杂质量的90％和99％所需要的时间。　　　　从0时刻至t时刻之间所排出的杂质量为　　　　设排出截留杂质量的90％和99％的时间分别为，t90和t99，它们可分别由下面两式求出：　　=

7、0.99AT　　当uB≠KLax，t90和t99的值。4.2最终浊度　　　　将K=0.071以及t90或t99代人式(8)和(9)，可求出排出截留杂质的90％或99％时的浊度tax，有个别的实测值与理论值相差较大，这是因为在试验中有一部分试验的取样间隔为15s，另一部分取样间隔为30s，而反冲洗开始时排水浊度变化迅速，并很快达到最大值，因此由于取样间隔造成的误差使个别的实测值与理论值相差较大。　　4.3反冲洗结束时间的确定　　　　反冲洗结束时滤池内水的浊度是控制反冲洗时间的重要因素，浊度过高会使初滤水水