滤池气水反冲洗过程中气泡特征研究

普通快滤池增加气水反冲洗功能探讨近年来，随着社会发展的不断进步，一方面原水水质的变得日益复杂，另一方面人民生活水平日益提高，自来水水质品质引起越来越多人的关注。

新水厂在建設初期可根据水质需求选择适宜工艺、适宜参数，而七十、八十年代建设的老水厂，受已有工艺限制，受地势限制，受周边用水需求限制，进行技术改造时可选择空间较小。

本文主要讨论大阻力配水系统的普通快滤池改造成气水反冲洗滤池的工艺。

标签：普通快滤池;气水反冲洗;大阻力配水;小阻力配水;承托层在常规水处理过程中，滤池形式比较多，其中尤以普通快滤池使用较普遍，具有经验成熟、运行可靠的优点，得到广泛的应用。

但在水质要求日益严格的今天，普通快滤池存在运行周期短、反冲洗效果不佳、滤床含泥量大的缺点。

而滤池技术发展到今天，虽然形式多样、工艺有差别，但有一点已基本达到共识，即采用气水反冲洗，利用空气辅助擦洗以提高滤池洗净度，降低滤床含泥量，从而延长滤池运行周期、提高过滤能力。

普通快滤池与气水反冲洗滤池因配水配气方式不同在土建结构上存在差异，采用简便方式，在滤池结构不进行大改动的情况下，将普通快滤池增加气洗、水洗功能，以较小的投入取得成效是老水厂提升水处理效果的发展方向。

普通快滤池改造气水反冲洗，难度在滤池结构上。

下文简要介绍大阻力配水系统和旅途式小阻力配水系统的特点，以及将二者相结合的改造方式。

一、大阻力配水系统普通快滤池采用的大阻力配水系统，一般滤池底板设配水干管（渠）和配水支管，支管上45度位置开孔，干管（渠）和支管呈“丰”字形，又称“丰”形大阻力配水。

反冲洗时，水通过“丰”形管及上开孔冲洗滤料，实现水冲洗功能。

为防止滤池滤料流入配水管中，配水系统和滤料间设有承托层。

一般考虑承托层厚500mm，滤料层厚度不小于700mm，总厚度（从滤池底板至滤料层顶）1200mm。

用于排除洗池水的洗砂排水槽，槽底距滤料层425mm（以700mm滤料层厚、50%膨胀率计）。

关键词：射流泵，试验研究论文摘要：用射流泵代替空压机或鼓风机进行滤池气水反冲洗、能大大降低设备扣运行费用。

半生产性试验表明，这种工艺效果良好，在技术上可行。

本文阐述了这种新工艺在设备组成、工艺参数、冲洗效果等方面的试验研究成果。

滤池是水处理工程中最常用的设备。

滤层冲洗得好坏，对滤池的过滤效果以及工作的经济性有重大影响。

气水反冲洗滤池比单独用水反冲洗效果好，但需设置大容量空气压缩机或鼓风机，由于设备费用高、操作复杂，且工作时震动大，噪声强，推广缓慢。

用射流泵进行滤池气水反冲洗，则能大大降低设备和运行费用，简化操作，减小噪声，有利于推广。

该项技术已申请专利。

本文重点介绍半生产性试验研究的成果。

1.半生产性试验装置射流泵抽气进行滤池气水反冲洗的半生产性试验，是在室内小型试验的基础上进行的。

试验滤池设在重庆市打枪坝水厂。

试验滤池有两个，过滤面积都是lm2，为正方形。

一个滤池用长柄滤头作配水配气系统。

如图l(1)。

滤头安装在滤池下部的隔板上;滤头呈棋盘状布置，间距为0.14m。

隔板下配水室高度为0.45m。

隔板上设厚度为0.05m的粗砂(粒径2～4mm)，其上为0.3m厚的石英砂滤层(粒径0.5～1.0mm)和0.4m厚的无烟煤滤层(粒径0.7～1.7mm)。

排水槽，槽顶距砂面0.68m。

排水槽顶设有40目尼龙防砂网，以防气水反冲洗时滤料流失。

滤池总高度为3.5m。

射流泵竖直安装在滤池的反冲洗水管上。

射流泵以水厂出厂水为压力水源。

滤池反冲洗时，压力水经射流泵的喷嘴喷出，将空气吸入，形成气水混合液，送入滤池下部配水室;气水分离后，经长柄滤头均匀分布于滤池平面上，自下而上地对滤层进行气水同时反冲洗;气水反冲洗后，再单独用水反冲洗，以排除滤层中积存的气泡，并使双层滤料分层。

反冲洗后的废水，由上部排水槽收集并排出池外。

另一个试验滤池用穿孔管作配水和配气系统，如图1(2)。

穿孔配水管设于池底部，其上设卵石承托层(粒径：32~16mm，16~8mm，8~4mm，4~2mm。

精心整理气水反冲洗技术在滤池中的应用滤池是水厂常规处理净水构筑物的最后一道工序，滤池运行的好坏直接影响到水厂的出水水质。

但是很多快滤池在运行一段时间后，就会出现过滤层含泥量增大，在反冲洗强度设计值范围内不能达到预期的反冲洗效果，并且冲洗历时延长，产水量下降，严重阻碍了快滤池的正常运行。

滤池反冲洗对滤池工作效果影响甚大，一几种常用的反冲洗方式目前国内外滤池反冲洗方法主要有三种，面冲洗，最后一种是气水反冲洗。

二气水反冲洗的应用概况但由于直到瑞典的第四次国际供水会议上随着粗粒，均匀粒径深床滤池的应用，气水但应用的水厂不多。

本世纪30年代，抚顺市东公万m3/d，其次是广州三水厂，于40年代采用该技术，现有设计规模为12万m3/d。

50年代后，广东罗定水厂，湛江水厂和抚顺滴台涧水厂等先后采用了气水反冲洗技术。

80年代后，引进法国贷款和技术的南京上元门水厂，重庆和肖山水厂，西安曲江水厂，沈阳八水厂建成采用了气水反冲洗的AQUAZUR V型滤池。

近年来，昆明五水厂，珠海拱北水厂，杭州消泰门水厂，青岛白沙河水厂，深圳南头水厂等先后采用了气水反冲洗技术。

三气水反冲洗机理研究自1840年快滤池问世以来，各国的给水处理工作者针对反冲洗的机理极其效果作了大量的研究：Camp认为，反冲洗造成滤料洁净的原因主要是拖曳力而不是粒间互撞；Amirtharajah等人同意这一观点，并导出了剪切力强度和水头损失坡度的关系，据此提出了流化床中的最大剪力将发生在空隙比为0.68～0.71时，该空隙比相当于80～100%的膨胀度；日本学者将吸附在滤料上的污泥分为二种，一种是滤料直接吸着而不易脱落的污泥，称作一次污泥；另一种是积滞在砂粒间隙中的污泥，比一次污泥易于去除，称作二次污泥。

他们认为在反冲洗时去除二次污泥主要是由水流剪力来完成，而去除一次污泥必须依靠颗粒间的摩擦碰撞作用，而且剪切力作用与颗粒间的碰撞摩擦作用均与平均速度梯度G值呈比例关系，并就G值与反冲洗强度、水温、砂粒粒径的相互关系作了研究。

水处理实验技术实验报告学校名称河海大学准考证号033109275026 姓名王宝佳课程代号60057 实验名称过滤和反冲洗实验日期2010.11 批报告日期成绩教师签名一、实验目的1．熟悉普通快滤池过滤、冲洗的工作过程；2．加深对滤速、冲洗强度、滤层膨胀率、初滤水浊度的变化、冲洗强度与滤层膨胀率关系以及滤速与清洁滤层水头损失的关系的理解；3．验证水反洗理论，加深对教材内容的理解；4．了解并掌握气、水反冲洗方法，以及由实验确定最佳气、水反冲洗强度与反冲洗时间的方法；5．通过水反洗及气、水联合反冲洗加深对气、水反冲洗效果的认识；6．观察反冲洗全过程，加深感性认识。

二、实验原理1．水的过滤是在滤池（过滤柱）中进行的，滤池净化的主要作用是接触絮凝作用，其次为筛滤作用和沉淀作用。

原水经过絮凝作用，水中的杂质截留在滤池之中，或者有接触絮凝作用的滤料表面粘附水中的杂质，从而使出水的浊度降低，达到过滤的效果。

滤层去除水中杂质的效果主要取决于滤料的总表面积。

随着过滤时间的增加，滤层截留的杂质增加，滤层的水头损失也随之增长，其增长速度随滤速大小，滤料颗粒的大小和形状，过滤进水中悬浮含量及截留杂质在垂直方向的分布而定，当滤速大，滤料颗粒粗，滤料层较薄时，滤过水水质将很快变差，过滤水质的周期变短，如滤速大，滤料颗粒细，滤池中的水头损失增加很快，这样很快达到过滤压力周期，所以在处理一定性质的水时，正确确定滤速，滤料颗粒的大小，滤料及厚度之间的关系，有重要的意义。

2．当过滤水头损失达到最大允许水头损失或水质恶化时，滤池需进行反冲洗。

滤料层在反冲洗时，当膨胀率一定，滤料颗粒越大，所需冲洗强度便越大；水温越高（即水的粘浸系数越大），所需冲洗强度也越大。

对于不同的滤料来说，同样大小颗粒的滤料，当密度大的与密度小的滤料膨胀相同时，其所需冲洗强度就越大。

3．反冲洗的方式很多，其原理是一致的，反冲洗开始时，承托层，滤料层未完全膨胀，相当于滤池处于反向过滤状态，这时滤层水头损失的计算公式为：式中：l —砂层膨胀后的厚度，cml0—砂层膨胀前的厚度，cm当反冲洗强度增大后，滤料层完全膨胀，处于流态化状态。

第 21卷第 6期重庆建筑大学学报 Vol. 21No. 6 1999年 12月 Journal of Chon in Jianzhu Universit Dec. 1999文章编号 :1006-7329(1999 06-0006-06收稿日期 :1999-10-24作者简介 :袁斌 (1972- , 男 , 四川人 , 讲师 , 硕士 ,主要从事给水工程技术研究。

常规滤料滤池气水反冲洗运行参数的实验研究袁斌熊国锋汪义强吴希罗辉荣(重庆建筑大学城市建设学院 400045摘要通过单因素优选和多因素正交实验 , 优选出了常规滤料滤池在三种气水反冲洗方式下的最佳运行参数 , 并得出三段联合冲洗方式为最佳的初步结论。

关键词常规滤料 ; 气水反冲冼 ; 运行参数中图法分类号 T U 991. 24文献标识码 B滤池的反冲洗是保证滤池正常工作的关键 , 传统的高速水流反冲洗存在耗水量大、滤层冲洗不彻底等弊端 , 而气水反冲洗技术由于空气的加入 , 强化了滤料间的剪切和碰撞摩擦作用 , 有利于防止滤料层结块和产生泥球 , 它与单水反冲洗相比 , 不但冲洗效果好 , 而且可以节约反冲洗用水量 40%~60%, 因而受到青睐。

目前国内虽有一些常规滤料滤池应用了气水反冲洗技术 (见表 1 , 但多是凭经验运行 , 对其冲洗方式和运行参数多未进行过系统的实验研究。

显然 , 通过实验来探讨气水反冲洗的方式和最佳运行参数对于提高滤池冲洗效果 , 节约水耗和能耗是有重要意义的。

当前国内外滤池气水反冲洗普遍采用的冲洗方式主要有三种 :第一种为先气洗 , 后水反冲洗 ; 第二种为先气水同时冲洗 , 后水反冲洗 ; 第三种为先气洗 , 后气水同时冲洗 , 最后水漂洗 , 即所谓的三段式联合冲洗方式。

本文的目的即是通过实验优选出常规滤料滤池上述三种气水反冲洗方式的效果和最佳运行参数。

1实验装置实验装置的工艺流程图 , 如图 1所示 , 它由原水制备系统、过滤系统和反冲洗系统三部分组成。

滤池的异常问题及解决办法
1
．冲洗时大量气泡上升
主要危害：
①滤池水头损失增加很快，工作周期缩短。

②滤层产生裂缝，影响水质或大量漏砂、跑砂。

主要原因：
① 池发生滤干后，未经反冲排气又再过滤使空气进入滤层。

② 工作周期过长，水头损失过大，使砂面上的作用水头小
于滤料水头损失，从而产生负水头，使水中逸出空气存于滤料中。

③当用水塔供给冲洗水时，因冲洗水塔存水用完，空气随水夹带进入滤池。

④藻类滋生而产生的气体。

⑤水中溶气量过多。

解决对策：
①加强操作管理，一旦出现上述情况，可用清水倒滤。

②调整工作周期，提高滤池内水位。

③水塔中贮存的水量要比一次反冲洗量多一些。

采用预加氯杀藻。

④检查产生水中溶气量大的原因，消除溶气的来源。

气体表面扫洗在气水反冲洗滤池中的应用研究人类的生存、生活和生产离不开水资源,虽然我国的水资源总量大,但人均占有量却远低于世界水平。

我国在水资源的利用过程中不合理使用现象比较严重,设备的陈旧、老化及技术使用不合理等问题是主要原因之一。

对于常规地表水处理,过滤一般是指通过滤料层的截流作用,去除水中悬浮杂质,使水得到净化的工艺过程。

滤池过滤工艺随科技进步不断发展,其反冲洗技术也在不断进步。

在实际工程中常见的V型滤池通常采用三阶段冲洗法,即先单独气洗,然后气-水同时反冲洗,最后再单独用水冲洗。

在上述过程中V型槽底小孔持续进水,在滤池中产生横向的水流,形成表面扫洗,将杂质推向中央排水渠。

在V型滤池反冲洗过程中横向扫洗始终存在,就造成了在反冲洗过程中有大量的水需要经前一构筑物提升,不仅耗能,而且若废水处理不当这部分水就得不到合理使用,这就是现有技术所存在的不足之处。

为解决上述滤池运行过程中的不足之处,本文以气体表面扫洗替代原有水的表面扫洗为创新点,在气体射流理论等的基础上,通过模型试验和数值验证结合的方法,针对其达到最佳处理效果的射流参数展开研究。

论文的主要研究内容如下:(1)对气体孔口射流理论做了如下研究:气体紊动射流的一般特性研究、紊动冲击射流的特性研究和多股冲击射流的研究。

(2)根据相关规范和工程设计经验,设计制作试验模型进行试验研究,通过对试验结果进行分析得到:对于直径为100mm的气管,当通风量为15m~3/h,孔口直径为6mm,孔间距为10cm时,气体表面扫洗的效果最佳且最节能。

(3)以模型试验得出的结果和气体孔口射流相关理论为依据,对得出的试验结果进行数值验证。

一方面,验证模型试验结论的可靠性;另一方面,为气体表面扫洗气水反冲洗滤池提供工艺参数设计参考。

西安建筑科技大学硕士学位论文西安建筑科技大学硕士学位论文滤池气水反冲洗过程中气泡特征研究专 业：市政工程硕 士 生：刘春杉指导教师：张建锋 副教授摘 要快滤池的运行包括了过滤和反冲洗两个工艺环节，高效的反冲洗是保证滤池稳定运行的关键因素之一，同时也对净水厂节能减排的实际效果影响显著。

本文在系统阐述滤池反冲洗的发展和理论的基础上，基于对气水反冲洗设计和实际运行控制参数的分析，对气水反冲洗过程中滤层逸出气泡的特征进行实验研究，以期探明气水反冲洗过程中气泡特征对滤料流失的影响。

研究中设计并搭建模型滤柱，通过系列对比试验分析了在不同的气冲强度和不同的水冲强度下，滤层表面逸出气泡的速度、直径等特征参数的变化规律。

主要结论包括：（1） 在试验确定的控制参数范围内，气冲强度、水冲强度的增大导致逸出气泡的上升速度及相界面积增大；（2） 在现有净水厂实际运行的控制参数范围内，气冲强度和水冲强度的增加使得在同一高度处气泡上升速度、直径及数量增加；（3） 滤层表面逸出气泡的大小及上升速度对滤料的流失量有一定的影响。

关键词：气水反冲洗；气泡速度；气泡大小Characteristics of the bubble during simultaneousair-water BackwashingSpecialty：Municipal EngineeringCandidate: Liu ChunshanAdvisor：A.Prof.Zhang JianfengABSTRACTFilter mainly included two processes of filtration and backwashing.Efficient backwash is not only the key to ensure treatment’s effect，but also one of the core contents to save energy and reduct consumption by water purification plants. The Research elaborated systematicly about the development and theory of filter backwash. At the same time according to the relevant operating parameters and design-rules, the characteristics of the bubble during simultaneous air-water backwashing was studied by research and actual production process.Design and build a model filter backwashing experiment,do a series of test and analysis by contrast in order toget the effecters from different water and air-scour rates on the characteristics of the bubble, the bubbles, speed and bubbles, size when they get out the surface of the filtering layer. The main conclusions include：（1）In the extent of parameters which the experiment established, increase water and air-scour rates lead to bubbles, speed、bubbles, size and phase contactarea also increased；（2）In the extent of parameters which the water plants are making use of, increase water and air-scour rates lead to bubbles, speed、bubbles, size andbubbles, quantity increased at the same aititude；（3）The speed and size of the bubbles which they get out the surface of the filtering layer have affect on media loss。

过滤系统气水反冲洗滤池原理以及应用（海滨）滤池反冲洗原理【摘要】过滤系统作为污水处理厂、净水处理厂整个工艺过程的关键工序，对整个系统处理效果起最终的把关保安作用，其运行工况直接影响水厂产品水的质量。

为提高滤池滤层截污能力的恢复效果，水厂的滤池反洗近年多采用气水联合反冲洗的方式，分为气冲过程、气水同时反洗过程、水洗过程（或省略气水同时反洗过程），同时一般伴随着表面漂洗过程，使滤池滤层内的污物能有效的被剥离和冲洗排出滤池，从而保证后续的正常过滤周期和效果。

关键字：气水反冲洗滤池一、概述过滤系统作为污水处理厂、净水处理厂整个工艺过程的关键工序,对整个系统处理效果起最终的把关保安作用，其运行工况直接影响水厂产品水的质量。

为提高滤池滤层截污能力的恢复效果，水厂的滤池反洗近年多采用气水联合反冲洗的方式，分为气冲过程、气水同时反洗过程、水洗过程（或省略气水同时反洗过程），同时一般伴随着表面漂洗过程，使滤池滤层内的污物能有效的被剥离和冲洗排出滤池，从而保证后续的正常过滤周期和效果。

由于这种高效的再生滤层过滤能力的作用，气水反洗滤池被日益广泛地应用到了水厂改造及需要深度处理的净水和污水处理厂。

由于其布水布气结构和控制系统复杂，依靠传统的操作人员凭经验手动或半自动控制其实际效果很差，很难达到设计要求。

我公司自主开发的水资源远程集中在线监控管理系统（滤池分版），能针对气水反洗滤池的工艺特点,实现智能控制,系统简单易用,达到无人化管理。

二、应用广泛应用于各行业给水、污水回用等较大水量的深度固液分离过程和市政给水厂的净化以及旧水厂的改造。

三、气水反冲洗滤池工艺简介1过滤机理气水反冲洗滤池正常工作时，通常采用等速过滤方式，即恒定水位（水压）过滤。

滤层可采用单层均质滤料，也可采用多层滤料（常采用陶粒、石英砂、沸石等）。

采用尽量均匀的布水方式将待处理水布到滤层表面，在恒定水位的作用下，过滤水通过滤层进入下部集水区。

过滤作用主要基于以下几点：机械截留作用：将水中较大颗粒的悬浮状颗粒截留在滤层的颗粒空隙之间；吸附架桥作用：颗粒滤料吸附有机物和微生物,起到吸附架桥作用，悬浮颗粒及胶体粒子粘结在一起，形成细小絮体，通过接触絮凝作用而被去除。