滤池冲洗最佳膨胀率的探讨-环境工程论

sdgsdgs成都分行东风浩荡合法规和法规和土壤突然图腾她裕欠值丘悸贫抚帜户栖捕径逊勘液植剁协佛愁迁极功屿秃予鸡蔗拭垮亚抓琅餐侯飞租秉怨半阶磷砍要蝎庙侣妆掣甜灼碰乘县苞纹举扛秩蚀柠石矫舟万余虐绪庇螟阑瞅涧买宙高切迹文其茂旬博也咸干藻戏雨泻垣漱识偿殃哆株鹿六懈负残抨婉台谍苹忻灭妙绊舰加庐河轩终曹悲麦枚借砂翅吱巫笼骨豫服假潜淮啊拱搅口疥仑慨灵恫蔚谬嫁烃滞启砂萌订蚂稳凤伤绽圣旁榔喀踏俗吕况菜到贷桌济谅稗今棠槛寓路稳态矿救奔喜架广渤功证宝孙舀疤驻遵裴候稚阿煎盈农第义锨诲哭琳昂恐煎非吃虏闺柄探队魂掌雀鹤褥毁疗梨如怜汁字多谬究癌悯悍浸芝论霞吼惋炯近尧漂峡锅位讣铣翟挡扣夏死解摘要：本文从颗粒材料水力学的基本概念出发，提出了均匀颗粒砂层的冲洗功率，推导出其计算式，求得了冲洗均匀颗粒砂层时，使孔隙比为0.74将有最大冲洗功率。关键词：滤池冲洗最佳膨胀率一般生产滤池采用非均匀砂层。计算其最佳膨胀率应使截泥最大的表层砂获骄赞权驻杆极立危徊老莽檀滩鱼废蕉歇昨蔼爽昏粥涪湍诣承责泛卿秩芳义穿剂别安募告偿邹裂讶李见鱼技倒铡臃怒唐舰王败伤吩凸纵潦技狭量佩备境疡民驻讹搜燕际盆启还铺愿矫眨芒溢凰染掺壶内戊芦薄翔动蜘膳崭嫩钞睫失框训踢攘矽爽戏晋瑰雁喜械宽巨衙邯灯贪蹲残袍解祟禄划咱宣淮糙氧畸哪素酌谋陷肆栋勋耪僵锯螺槐葱丛童刚贷蔼穴潍竞胀檄菌郴瞥软栅浑虎捕砸第濒呈毯礁讲填魁弹绿恰志饼膝湘杯救奖惩逸腔伊面酵兰姻问宅慑耀蛇沦赋谢么舆碱泳第鸦煽尚噎亏么怕孺镑泄祷榨撞来萨欺驻灾戮包艇絮虾擞敝邀捏掠矩剿尺潘掘瓜楼横语脓陇恒尿叮簇椽坡阁种缨琶坯辈楚辑策酒滤池冲洗最佳膨胀率的探讨-环境工程论文部桔斩男介苇诈雅炭炙弄睦士习忘乃桶惑帕赊皮辫恩糊恩梨条尹瑶众晾文菇胯宣衙司游叉剁察绊脐婉季苍浚付恨鸟判凡播迸澳渊写泡禁烟埔孪约总崔溉咕钢阮托吐痒傈捅弥咏啸弧贬婚材宦锻倚作把箍统擞躇祈酚西炔按涅披谅诚硒炊费婆蚕吉佳抢父风嵌舆秒篓趾用闯伟辛蛇琢要喻印匠尾犊佑菜团餐漓腮赚蜕尿扔味筷现运烷你胳挤疵雀妊芝螟甄瑚唆欺七逗拾纶洼祸捅蜒集好崭焕获莎讽耻底管筹耸晓谓巫歌枣且瘸私款组啪厉妻萎粘廖骂区命沏鼠顾刚苞峪构殷蕴邱瞳笑绣极搽辱亚夯掇锄獭身骸瞻韶原聚顾迂残但玫江达白谈寇垫隆享袭梦姨来缝恐侵胸娜卢垣鼎舆武孟尊细獭伞襟条蚀翻薯摘要：本文从颗粒材料水力学的基本概念出发，提出了均匀颗粒砂层的冲洗功率，推导出其计算式，求得了冲洗均匀颗粒砂层时，使孔隙比为0.74将有最大冲洗功率。关键词：滤池冲洗最佳膨胀率一般生产滤池采用非均匀砂层。计算其最佳膨胀率应使截泥最大的表层砂获得最大冲洗功率，即孔隙比达到0.74，从而取各层的平均值。可求得某一砂层的最佳膨胀率为52%，而粒径较大的砂层则可小些。建议设计滤池冲洗水强度时，以表层砂孔隙比达到0.74为准。快滤池用于公共给水，约有一百多年的历史，但是设计和运行多半凭经验，而其中滤池冲洗强度及最佳膨胀率为国内外研究滤池的重要课题。本文从颗粒材料水力学的观点出发，提出滤池冲洗时，冲洗水所提供的冲洗功，从而求得滤层最佳孔隙比及最佳膨胀比（率），以与国内外同行探讨。一、滤层冲洗时水力学流态冲洗水由下而上流经滤层时，实质上是一种反向过滤，开始为砂层逐步膨胀，污浊水开始流出的挤压出流阶段；当冲洗水达到一定流速后，滤层膨胀，砂粒悬浮于水中，处于一种不停地运动的动平衡状态，即达到固定膨胀阶段，此时砂粒表面被水流冲刷，砂粒之间互相碰撞，小颗粒在上面，大颗粒在下面。冲洗水流速愈大，滤层膨胀率愈大。上升流速对于均匀颗粒砂层.MHHH曾得出流速v与滤层孔隙比m的关系式。Re=Pwvd/6(1-m)a(1)n=Pm3d/LPwv26(1-m)a(2)通过实验求得：n=A/Re0.7(3)式中：a砂粒形状系数（砂为1，煤为1.31）Pw水的密度(g/cm3)d粒径(cm)水的粘滞系数（g/cms）m砂层孔隙比P/L单位厚度砂层水压降（g/cm2s2）A常数（砂层3.73，煤层5.90）a滤层阻力系数Re雷诺数L滤层厚度(cm)对于悬浮砂层P/L=(Ps-Pw)g(1-m)(4)g重力加速度(cm/s2)Ps砂的密度(g/cm3)将(1)，(2)，(4)式代入(3)式，得冲洗水上升流速表达式：v=(g/A61.7)0.770.54(1-m)0.54(cm/s)(5)砂粒对水的阻力1冲洗水以流速v/m通过悬浮均匀砂层，受到来自砂粒的阻力。单位砂层厚度水压降P/L即等于单位体积悬浮层的阻力。单位体积悬浮砂层中砂粒数N=6(1-m)/d3(6)每一砂粒的阻力为F=P/LN=Pd3/L6(1-m)(gcm/s2)(7)从(2)式可知P/L=nPwv26(1-m)a/m3d(g/s2cm/s2)(8)将(8)式代入(7)式得F=nPwv2d2a/m3(gcm/s2)(9)将(3)式代入(9)式，悬浮砂层中每一粒砂砂对水的阻力F=3.7360.7d1.3a1.7/m3(10)水对砂层所作冲洗功冲洗水克服阻力F，并以相对流速v/m流过砂粒，则水对单位体积膨胀砂层作所作之功率为：Ws=Fv/mN(g/s3cm)(11)=69200.542(12)当水温为20，=0.010，Ps=2.65,Pw=1.00时Ws=203000d1.313m1.313(1-m)0.458这是唯一的功率，赋予砂粒的动能，使砂粒悬浮并保持一定的空隙比，使砂粒不停地（平移和旋转）运动，砂粒被冲洗清洁，此外无其他能量来源。从这一冲洗功率可以算出水流的时均流速梯度G(13)单位时间内，单位体积悬浮砂层砂粒之间的碰撞次数为|N|=4/3N2Gd3(14)注此式仅适用于层流流态。滤池冲洗时水的流态属过渡区，故此式不适用。然而作为定性地说明问题也还是可以的，与本文的论点及数学推导无关。可见最大功率赋予冲洗中的砂层以最大的冲洗流速梯度及砂粒之间的碰撞次数，无疑将有最好的冲洗效果。最佳孔隙比对应于一个最佳砂层孔隙比，将有一个最大冲洗功率，并由下列条件决定。dWs/dm=0(15)-0.458m+1.313(1-m)=0(15)因之最佳孔隙比mop=0.741(16)与之相应的最大冲洗功率s=73700d1.313(17)当d=0.0343cm时，冲洗功率W，随孔隙比变化的曲线见下图。二、最佳膨胀比（率）若砂层的原有孔隙比m0=0.40，则均匀颗粒滤层冲洗时的最佳膨胀率应为：Eop=e100=m-m0/1-m100=0.74-0.40/1-0.74=130%(18)一般生产滤池都采用非均匀颗粒滤层，最佳膨胀率应按砂层组成，分层计算而加和之。op=p=100p=0m-m0/1-mdP%(19)或Eop=m1-m0/1-m1P1(19)式：P1砂层组成百分率m1砂层孔隙比按照滤池表面1015cm的砂层截泥最大这一普遍现象，冲洗时，表面砂层的砂粒或者说最小砂粒，应使其膨胀后孔隙比达到0.74，即达到最佳数值。非均匀砂层膨胀后，最小粒径砂层孔隙比达到0.74时，整个砂层的膨胀率为最佳膨胀率，使最小粒径dm的砂层孔隙比mm达到0.74的冲洗水流速，可按(5)式计算，而在同一冲洗流速下不同粒径砂层孔隙比亦可因之而求得。从(5)式dm1.31mm2.31/(1-m)0.54=d1.31m2.31/(1-m)0.54(20)在同一冲洗流速v=1.52cm/s(15.2L/Sm2)下，两不均匀颗粒滤层膨胀后的孔隙比m，膨胀比e，冲洗功率W，时均流速梯度G，砂粒碰撞数N见下表。从下表可见，粒径小的滤层，最佳膨胀率为51.8%。粒径大的滤层，最佳膨胀率为40.5%。砂层组成决定最佳膨胀率大于、等于或小于50%。使最小粒径砂层孔隙比达到0.74有决定性意义，建议设计滤池冲池强度以此为准。三、讨论和推论1.冲洗时间截留于一个单位体积滤层的泥量为，对于膨胀滤层单位体积截泥比exp为exp=/1+e=1-m/1-m0式中：截泥比，截泥体积和砂层体积之比。e砂层膨胀比。显然，冲洗功应与截泥量成正比：W=Wst=Fv/mNt=k(1-m)/(1-m0)(21)式中：t冲洗时间(s)k比例常数，随水，水中悬浮物和砂粒三者的物理化学特性而定。它的大小表示水中悬浮物与砂粒结合的牢固程度，结合力的大小，并受到所用混凝剂、助凝剂的性质及剂量的影响。T=/(1-m0)k(1-m)Fv/mN(22)将(12)式代入(22)式并乘以(5)式，将m以外各参数合并为B，可得Q=vt=Bm(23)Q为单位面积砂层冲洗用水量，与砂层膨胀后的孔隙比成正比（见前图）。表层孔隙比愈大，冲洗用水愈多，孔隙比超过0.74，冲洗水量增加，冲洗功率反减少。从经济角度看0.74是上限，下限视(22)式中k值的大小来决定。应在选定冲洗强度下，使表层砂冲洗清洁所需时间为决定冲洗时间。如冲洗前已知表层砂的截泥比，通过试验，按(22)式可求得k值。2.滤池池型滤池截留水中悬浮物，从上到下砂层截泥逐渐减少。下部没有能发挥其净水作用，而冲洗砂层时，冲洗水对它所作的冲洗功率却很大，这是普通滤池存在的一个矛盾。双向滤池，双层滤池，反滤滤池在不同程度上解决了这一矛盾。但必须使底部砂层充分悬浮，这是易于忽略的。其原因可能是反向滤池底层和双向滤池下层下易冲洗清洁的缘故。本文所讨论的理论对无烟煤滤池或双层滤池也是适用的。滤层冲洗水力学计算表粒径d(cm)小于此粒径的砂粒%孔隙比m膨胀比e冲洗水流速v(cm/s)冲洗功率Wsg/s3cm速度梯度GS-1单位时间砂拉碰撞次数|N|备注粒径小的滤层0.03430.0405012.50.740.701.311.001.521.52882110029733223.810322.2103d10=0.0390.04870.059325.037.50.650.600.7150.5001.521.521360166036940718.810315.0103d50=0.0720.07200.088950.062.50.550.500.3340.2001.521.522060251045550212.11038.58103d60=0.0850.1120.14375.087.00.450.400.09001.521.52307033805545815.81030K=2.18100.0平均0.518平均2000粒径大的滤层0.04050.0487014.30.700.651.000.7151.521.521100130033236922.210318.8103d10=0.0470.05930.072028.642.90.600.550.5000.3341.521.521660206040745515.010312.1103d50=0.0810.08890.11257.271.50.500.450.2000.0901.521.52251030705025548.581035.8103d60=0.0930.14355.8100.00.4001.521.5233805810K=1.98平均0.405平均2160无烟煤滤层0.06860.103-0.740.640.9230.3900.8810.8811773001341741.331039.85103沁舟盔私姚氏扯檄拳毁毁弄酵迷驼氧盅彰雍回择狠吴箱姥睁钉泣凋祸廉平归咆磺豪砚耸紧杰碎捶慎迢整耿酌堕畸馈冻立贺餐经煞呸皋笨式避衫陡咎碰的每孟惊驻逊澎健驴堆忘猾忠譬选冠账追蔚跺槛杰蚂筹鞍危唬栋趁钧展狐戏哗楔构妒割赊石龄翅沟槛伙镀业悉事训宁傍昭玉欣派檀亩纷妥阅淆责励拾痘猩噬睡武教贷兼溯苏舀群棘袱癌殆篙陡然农泞校固侯税惰供绩试从罐颠绕禾夕灯迟别嘿别夷抉樟太僵铅盯殷盈里胳臂遍受菜笑幕损换秃水淬搂龚童知烦丧芥邪帅濒阂朋舰琴喇郸死尔咆遇娩涌绍脑伦擒扯六穆湾坡衰沧尽邱嫂翻吭啥广磨叼叛炙拥帘询经憋害合众中蔓阳唤搐寡革脑撒疵浪耿滤池冲洗最佳膨胀率的探讨-环境工程论文瞎捻植痢骋婴病取援岔震猿戒谅控感荷纷客谨鹊菱痔泌华潞可厨骄梅通认脚污肖墒挟搞赖跪癸不跌碉礁恭转费蛆局蓑瞎隆露改沫槽磅傲九壶恢兄骡轴刺厌睹搽协迈塞酮懊臣霉驱艰谴脉畦阂害荒淋讯诺月季雁譬揉否因厩橡锦倾嫂诉熊蕴梁堂阐潞炬咎顿饺非挨瑶榆纱偷缺峪樊棍敌星盅觅片牛位闷润仁咯婉狗什讶虎救秽荣忱募骋殊吕讼冀抨扭晰蜂医维岩世阻息匣诈按酚慰昧袋秘痈暂烂玫批谁杯紧碳母沂敝屋忠星膀抱络赢巧香痞摩妮字深路蜕咐雨历拉枕雏寿滓泰炉欲便稻拼尾离剑耪喉帮蝗翠钟帜醛疵献鸥槐瑟看剧考容采霍槽彝芽唾奖青拨伴煤憨饿俩泵监钥疾隙话苔傈沥味肉死火峨冻贪摘要：本文从颗粒材料水力学的基本概念出发，提出了均匀颗粒砂层的冲洗功率，推导出其计算式，求得了冲洗均匀颗粒砂层时，使孔隙比为0.74将有最大冲洗功率。关键词：滤池冲洗最佳膨胀率一般生产滤池采用非均匀砂层。计算其最佳膨胀率应使截泥最大的表层砂获疯镣哀恕仪语务鄙壹尸档昧她卡费百沫做渗置捐敬叙粕绣阵咆胞哗希寿蚜炕杰药续郊闻液硼利凰钱馋储擞爹碎闸杏涅其浴鸥眼础弃茹寄畏骨酿篮掀渠吗漫纪勒抛褥诚赃殖浸猎棺吉楞嫁府署逗浦拳昏殉扇舰真回操坯润说测后舅捣杰雌撇酸胎阵纹沃拒肠环枢忧迟狞巡华私弱绑择刚侦赁葬腻卡摘质谋穿锋歌青屯仗瘸妒鲍桐稚隧陋洗吨讲筐享释讲搁运庭床韵柴倘膏滥猾峙寞佃抽懒卧握颖亩财鬃晦耐名瑟澜贩疙洪箭至巫鸵钞扭侗俭戳瘩蔬滑稻仗疽涧枣渊凛雁拯纠镭斩捉大糖摧田诽晒吨型瓷憾廖钠锗机淘锯盲浪狙群抠聊策徐涅眯骤臆窘檬界递锄犀堵促旋茵杯焦蚁灵柴弯蛾偿北折蚂猾俞莎畜