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《均质滤料设计和操作的优化研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、均质滤料滤层设计和操作的优化研究张建锋金同轨王晓昌(西安建筑科技大学环境与市政工程系)滤料层是快滤池的主要组成部分，是滤池良好运转的关键。滤池工艺设计的主要任务是选用合适的滤料种类、确定滤料粒径及合理的滤层厚度和滤速。长期以来，滤池的设计主要依靠经验，目前给出的一些有关滤层优化的经验公式和实验分析方法，并没有考虑到滤层截污的机理和过程，加上这些方法需要以大量的实验为基础，使得优化研究的实用性受到限制。本文将结合对均质滤料直接过滤模型的研究，通过计算、分析，阐述滤层设计优化的基本思路和方法，同时讨论滤池出水浊度指标与滤层设计、操作条
2、件之间的相关影响。1均质滤料直接过滤的模型均质滤料直接过滤的模型包括以下方程式:水头损失方程:aH218,us:u(，。，1'0(.。丫‘axpgE},1一‘。2又E0少滤层中水流平均速度梯度:/一14.7usl+“=一一万一几}0)1’'”0{(1一二{_0_(2)‘。1一‘0了￡。)物料平衡方程式:0a0'竺+u-aC二(3)atax滤层内体积比沉积量与质量比沉积量的换算关系:aaa一。，(‘)一ao-,(4)ar口t滤层去除效率表达式:acax=一“r/pc(5)·a==万1+,uGIIaIlrI一v}I’0+1耳1可
3、I1一(I一音0Bo'})’0l)(6)1513(，一二。)、乙、1(.几一凡(7)w'.=wgo)`d,,)}一c}一2.2IId=一:ea(8)滤层内的絮凝方程式adad4ea声I`GE-+u-=(9)atas(3一k斌1z肋滤池设计优化的原则2.1优化的原则滤池操作优化的概念最早由Mintz提出，优化的基本原则是:在过滤过程中，滤池达到极限水头损失的时间与达到极限出水浓度的时间相等。即to==t,=tH(10)式中:t"'l最优条件下滤池的运行时间(h);t.滤池由于出水浊度超标而停止工作时的运行时间(h);tx滤池由于水头
4、损失过大而停止工作时的运行时间(h)o2.2优化计算的方法优化计算必须首先确定出水浓度标准Cu.，和极限水头损失H,Ima根据中国城市供水行业2000年技术进步发展规划，一类水司考核管网水浊度的指标值为1NTU。考虑到用水点到滤池出水点的距离和用水的卫生安全性，这里以0.lmg/L作为滤池出水的浓度指标。极限水头损失H,;,。的选取主要基于整个水厂能耗和避免浊度泄漏的考虑，一般取150emo美国供水协会(AWWA)建议直接过滤工艺的进水浊度一般孟在5NTU以下。根据国内目前水处理的实际生产情况，运转良好的沉淀池出水浊度一般可以控制
5、在5NTU以下。所以，这里选用5mg/L作为典型的进水浓度来进行模拟计算。根据几组直接过滤的实验数据，拟合得到过滤模型中的有关参数，依此来进行模拟计算和分析。选用一定粒径和滤速代人过滤模型进行计算，根据计算结果得到等出水浓度曲线和等水头损失曲线(C,,，曲线和H,I，曲线)oC,;。曲线和H,二曲线的交点对应着最优的过滤时间和滤层厚度，见图1。不同的粒径和滤速组合经过计算最后得到滤池滤速、滤料粒径、滤层厚度的关系图谱，见图2,2.3优化计算的结果计算条件:滤速:8.0./h;石英砂滤料等体积球径&:0.7mm;进水浓度co:5.O
6、mg/L;硫酸铝投药比ALT=0.05;水中悬浮颗粒粒径d.:14.5Wm计算结果如图1一2,图1中的两条曲线分别代表了等出水浓度线和等水头损失线，两条曲线的交点A满足152︸内式(10)。因此，A点即为给定条件下滤池的0钊最佳操作点。具体的含义可以表达为:浓度4Oc。=5.omg/L的原水，在投药比人LT二0.05一﹂IA(礴。吕、32引二3C的混凝条件下，采用直接过滤的方式，以。<~~.叫，겡‘，갮..숮.~叫薪叫校，....、ꈮ..几..，月，‘，곃毛āꈮ..~︸咨︸夏8.om/h的滤速通过厚度L=40.scm、等体盆，n积
7、粒径d，=0.7mm的均质石英砂滤层，在翅﹄﹄刘过滤进行了犯.4小时后，滤层的出水浓度1n︺—出水浓度为0.lmg/L，此时整个滤层的水头损失为一一水头描失几;黔n150cmo﹄2550751加以不同的滤速和滤料粒径的组合重复滤层厚度L(cm)进行_L述过程，可以得到一系列的最佳操图l滤池的等出水浓度、等水头损失曲线作点，从而可以建立均质滤料滤池滤速、滤料粒径和滤层厚度间的关系，如图20125在滤池设计过程中，对于滤层厚度、滤沁料较径代=12.的速u=50而/h料粒径、过滤速度的合理确定是保证滤池︵匆‘1.，人60./h月乃良好运
8、转的前提。图2中基于滤池最优工)应。。蕊瞥戈二为8.0./卜作条件下给出的设计参数间关系，对于滤盆。7。。，/火人沪印璐‘100./h池工艺设计的指导意义是显而易见的。划肠。么一:玲120./h生产中，在保证出水水质和有限能耗的前提下，单位面积滤
