过滤是具有孔隙的物料层截留水中杂质从而使水得到澄清的工艺过程，常用的过滤方法有砂滤、硅藻土涂膜过滤、烧结管微孔过滤、金属丝编织物过滤等。过滤不仅可以去除水中细小悬浮颗粒杂质，而且细菌病毒及有机物也会随浊度降低而被去除。本实验按照实际滤池的构造情况，内装石英砂滤料或陶瓷滤料、利用自来水进行清洁砂层过滤和反冲洗实验。

通过实验希望达到下述目的：

1、 了解滤料的级配方法；

2、 掌握清洁砂层过滤时水头损失计算方法和水头损失变化规律；

3、 掌握反冲洗洗滤层时水头损失计算方法

过滤是具有孔隙的物料层截留水中杂质从而使水得到澄清的工艺过程，常用的过滤方法有砂滤、硅藻土涂膜过滤、烧结管微孔过滤、金属丝编织物过滤等。过滤不仅可以去除水中细小悬浮颗粒杂质，而且细菌病毒及有机物也会随浊度降低而被去除。本实验按照实际滤池的构造情况，内装石英砂滤料或陶瓷滤料、利用自来水进行清洁砂层过滤和反冲洗实验。

通过实验希望达到下述目的：

1、 了解滤料的级配方法；

2、 掌握清洁砂层过滤时水头损失计算方法和水头损失变化规律；

3、 掌握反冲洗洗滤层时水头损失计算方法

二、实验原理：

为了取得良好的过滤效果，滤料应具有***级配。生产上有时为了方便起见，常采用0.5mm和1.2mm 孔径的筛子进行筛选。这样就不可避免的出现细滤料（或粗滤料）有时过多或过少现象。为此应采用一套不同筛孔的筛子进行筛选，并选定d₁₀、d₈₀值，从而决定滤料级配。在研究过滤过程的有关问题时，常常涉及到孔隙度的概念，其计算方法为：m＝  Vn   V ＝ V－Vc   V ＝1－  Vc  V =1－   G    Vγ   （6-1）

式中：m ——滤料孔隙（率）度（％）；

      Vn ——滤料层孔隙体积（cm³）

      V ——滤料层体积（cm³）

      Vc ——滤料层中滤料所占体积（cm³）

      G ——滤料重量（在105℃下烘干）（g）

      γ ——滤料重度（g/cm³）

滤层截污量增加后，滤层孔隙度m减小，水流穿过砂层缝隙流速增大，于是水头损失增大。均匀滤料的水头损失计算表达式为：H＝  K  g υ （1－m）²        m³ 〔 6 φd₀〕² Lυ+ 1.75  g 1－m   m³〔 1 φd₀〕Lu²  （6-2）

式中：K ——无因次数，通常取K＝4～5；

      d₀ ——滤料粒径（cm）；

      υ ——过滤滤速（cm/s）；

      L ——滤层厚度（cm）；

ν ——水的运动粘滞系数（cm²/s）；

      φ ——滤料颗粒球形度系数，可取0.80左右。

式（6-2）的一项属于粘滞项，第二项为动力项，根据滤速的大小不同，各项值占的比例不同。

为了保证滤后水质和过滤滤速，当过滤段时间后，需要对滤层进行反冲洗，使滤料层在短时间内恢复工作能力。反冲洗的方式有多种多样，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，这时滤层水头损失可用式（6-2）计算。当反冲洗速度增大后，滤料层完全膨胀，处于流态化状态。根据滤料层膨胀前后的厚度便可求出膨胀度（率）：

      e＝ L－L₀   L₀ ×100％   （6-3）

式中：L ——砂层膨胀后厚度（cm）；

      L₀ ——砂层膨胀前厚度（cm）；

膨胀度e值的大小直接影响了反冲洗效果。而反冲洗的强度大小决定了滤料层的膨胀度。反冲洗强度可按下列公式计算：q＝100  de^1.31   u^0.54 ·        (e+m₀)^2.31       （1+e）^1.77（1－m₀）   

式中：q ——冲洗强度（l/s.m²）；

      d_e ——滤料达当量粒径（cm）；

      u ——动力粘度（pa.s）；

      e ——膨胀率，用小数表示；

m₀ ——滤层原来的孔隙度。

滤料的当量粒径d_e可用下式计算：

1

d_e＝    1      ＝    1        (6-5)

nΣ  i-1 p_i d_i             nΣ  i-1   p_i   d_i1+d_i2   

2

式中：d_i1、d_i2 ——相邻两层滤料粒径（cm）；

      pi —— d_i 粒径的滤料占全部滤料的比例。

例如，把滤料粒径d为横坐标，以所占的比例为纵坐标作累计曲线，把此累计曲线分成n段，每段曲线所对应的粒径为d_i1和d_i2，对应的纵坐标为p_i1、p_i2则d_i ＝ d_i1+d_i2   2 、p_i ＝ p_i2 －p_i1。

把n个  p_i  d_i 相加，便求出d_e的值。

对于不均匀滤料的水头损失计算式为：

H＝  K  gυ （1－m）²        m³ Lυ〔 6  φ〕² nΣ  i-1（p_i/d_i²）+  1.75   g  1－m   m³ nΣ  i-1（  p_i  φd_i）Lu²   (6-6)

式中符号同（6-2、6-3）