西安建筑科技大学报( 然学) 学自科版

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1、第37卷第2期西安建筑科技大学学报(自然科学版)V01．37No．22005年6月J．Xi’anUniv．ofArch．&Tech．(NaturalScienceEdition)Jun．2005深层过滤单元滤床的数学模型张建锋，王晓昌(西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西西安710055)摘要：以分散模型模拟深层过滤，通过理论分析，确定以滤层中表征分散强度的Peclet数来反映单元滤床的特征尺寸．通过滤层中的NaC1示踪剂试验，求定了清洁滤层中单元滤床的特征长度．根据滤料空隙空间形状演变进程，给出了截污滤层中单元滤

2、床个数和空隙率的关系．不同滤层厚度、滤速和加药比ALT等条件下的过滤试验结果表明：滤层中单元滤床的特征尺寸的变化仅与空隙率有关．并初步讨论了轨迹分析方法研究过滤模型的局限性．关键词：分散模型；单元滤床；深层过滤；示踪剂试验中图分类号：TU991．24文献标识码：A文章编号：1006—793O(2OO5)O2—0179—05MathematicalmodelforunitfilterindeepbedfiltrationZHANGJian—feng，WANGXiao—chang(SchoolofEnvir．andMuni

3、．Eng．，Xi’anUniv．ofArch．＆Tech．，Xi’an710055，China)Abstract：Adispersionmode1iSusedtOdescribethemasstransferindeepbedfiltration，andthefilterbedcouldberepresentedbyaseriesofunitfilterelements(UFE)．Basedonthetheoretica1analysis，thePecletnumbercouldreflectthesizevariat

4、ionofUFEduringfiltration．ConductimetrictmeasurementswithNaC1tracerwereusedtOevaluatetherelationsbetweenUFEnumbersandporevolumeduringfiltration．Aseriesofdirectfiltrationexperimentwereconductedunderdifferentflowrate，ALTratioandfilterdepth．Theexperimentrevealsthatt

5、hevariationofUFEnumbersisonlydependentonthevo1ume—specificdepositoffilter。theeffectsoffiltrationvelocity，beddepthandALTratioarenotevident．Theparametersofmathematica1mode1ofUFEnumberswereevaluatedbytheexperimentdataoffiltration．The1imitationoftrajectorytheorieswa

6、salsodiscussed．Keywords：dispersionmodel；unitfilter；deepbedfiltration；tracerexperiment在深层过滤理论中，滤层的过滤系数是描述其过滤性能的重要参数，随时间和空间位置而变．为研究的方便，一般是将整个滤层沿过滤水流方向划分成一系列薄层，称为UBE(unitbedelements)，UBE内又划分成很多的单个收集器．研究UBE内单个收集器收集效率，然后集合构成滤层的过滤系数，这就是滤层研究中轨迹分析理论的基础[1]．轨迹分析方法用于清洁滤层的研

7、究，取得了很大的成就．但对截污的滤层，由于受到沉积物表面性质、滤层空隙形状和结构差异性的影响，轨迹分析方法建立的理论模型与试验结果存在较大的偏差，无法满足过滤模型实用性的要求．本文根据分散模型的概念，将滤层沿水流方向分化成一系列串联的反应器，即单元滤床(UFE，unitfilterelements)，单元滤床的厚度为反应器的特征长度，通过对以往有关滤层中沉积物形态学研究成果收稿日期：2004—09—06基金项目：陕西省自然科学基金资助项目(2003E22F)作者简介：张建锋(1970一)，男，陕西武功人，博士，副教授，

8、主要从事水处理理论与技术研究180西安建筑科技大学学报(自然科学版)第37卷的分析，建立起滤层中单元滤床个数的数学模型，以此来反应滤床结构的改变，为过滤模型研究中滤层结构的划分奠定理论依据．假想的单元滤床1理论模型水中悬浮颗粒流经滤层被截留的过程可以用分散模型或串联槽模型来描述．这里用一系列串联的单元滤床UFE来替代滤层．模型示意