资源与环境工程学院
（环境监测与评价专业）
课 程 实 验 报 告
课程：
实验名称： 成绩评定：
水处理技术（实验）
过滤及反冲洗实验
班 级： 组 别： 姓 名： 学 号： 同组成员： 指导教师： 实验学期：
实验七 过滤及反冲洗实验
实验日期：
实验地点：
实验成绩：
一、实验目的
1、掌握反冲洗时冲洗强度与滤层膨胀度之间的关系。
2、了解清洁砂层过滤时水头损失变化规律，以及滤层水头损失的增长对过滤周期的影响。
二、实验原理
1、过滤原理
水的过滤是根据地下水通过地层过滤形成清洁井水的原理而创造的处理浑浊水的方法。在处理过程中，过滤一般是指以石英砂等颗粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水达到澄清的工艺过程。过滤是水中悬浮颗粒与滤料颗粒间粘附作用的结果。粘附作用主要决定于滤料和水中颗粒的表面物理化学性质，当水中颗粒迁移到滤料表面上时，在范得华引力和静电引力以及某些化学键和特殊的化学吸附力作用下，它们被粘附到滤料颗粒的表面上。此外，某些絮凝颗粒的架桥作用也同时存在。经研究表明，过滤主要还是悬浮颗粒与滤料颗粒经过迁移和粘附两个过程来完成去除水中杂质的过程。 2、影响过滤的因素
在过滤过程中，随着过滤时间的增加，滤层中悬浮颗粒的量也会随着不断增加，这就必然会导致过滤过程水力条件的改变。当滤料粒径、滤层级配和厚度及水位己定时，如果孔隙率减小，则在水头损失不变的情况下，将引起滤速减小。反之，在滤速保持不变时.将引起水头损失的增加。就整个滤料层而言，鉴于上层滤料截污量多，越往下层截污置越小，因而水头损失增值也由上而下逐渐减小。此外，影响过滤的因素还有很多，诸如水质、水温、滤速、滤料尺寸、滤料形状、滤料级配，以及悬浮物的表面性质、尺寸和强度等等。 3、滤料层的反冲洗
过滤时，随着滤层中杂质截留量的增加，当水头损失增至—定程度时，导致滤池产生水量锐减，或由于滤后水质不符合要求，滤池必须停止过滤，并进行反冲洗。反冲洗的目的是清除滤层中的污物，使滤池恢复过滤能力。滤池冲洗通常采用自上而下的水流进行反冲洗的方法。反冲洗时，滤料层膨胀起来，截留于滤层中的污物，在滤层孔隙中的水流剪力作用下，以及在滤料颗粒在碰撞摩擦的作用下，从滤料表面脱落下来，然后被冲洗水流带出滤池。反冲洗效果主要取决于滤层孔隙水流剪力。该剪力既与冲洗流速有关，又与滤层膨胀有关。冲洗流速小，水流剪力小；冲洗流速大，使滤层膨胀度大，滤层孔隙中水流剪力又会降低，因此，冲洗流速应控制适当。高速水流反冲洗是最常用的—种形式，反冲洗效果通常由滤床膨胀率e来控制，即
e
LLO
100% L
式中 L——砂层膨胀后的厚度（cm); Lo——砂层膨胀前的厚度（cm)。
通过长期实验研宄，e为25%时反冲洗效果即可以为最佳•
三、实验装置
有机玻璃过滤柱一个（附测压板）；高位水箱及配置好的原水；1000毫升量筒一个；钢卷尺一个。
四、实验内容
1、滤层冲洗强度与膨胀率的关系
（1) 用钢卷尺测量实验用过滤柱的外径及柱内装填的砂层静止厚度LO。
(2) 计算出砂层膨胀度依次5％、10％、20%、30%、40%、50%时对应的高度并在滤柱相应位置处做出标记；
（3）用自来水对滤层进行水反冲洗。慢慢开启反冲洗进水阀门，将砂层膨胀度调节至5～10％左右，保持冲洗5分钟；
（4）待膨胀后砂面稳定后，测出膨胀后的砂层厚度L; （5）根据流量计读出反冲洗水流量，记入表1；
（6）继续将膨胀分别调至10～15％、15～25%、25～45%，按上法共测定2次，将结果依次记入表1。 2、测定过滤时砂层水头损失增长情况
（1）打开水箱阀门，将高位水箱中预先配置好的原水由上往下流经实验滤柱过滤，用秒表、量筒从滤柱下部出水管测出流量，从而求得滤速;
（2）从各测压管上读出不同时间内各段砂层水头损失，即砂面上不同高度 五、实验数据处理
过滤柱外径=0.11m; 滤柱壁厚= mm； 冲洗前砂层厚度LO=m; 过滤面积=m2
1、滤层冲洗强度与膨胀度的关系
表1 冲洗强度和膨胀度试验记录
按表1数值在坐标纸上以冲洗强度为横坐标，膨胀率为纵坐标绘出冲洗强度和膨胀度的关系曲线。
2、测定过滤砂层水头损失增长情况。
表2 过滤时水头损失增长记录
以流量为横坐标，砂层水头损失为纵坐标绘出流量和砂层水头损失的关系曲线。
六、实验注意事项
反冲洗过滤时，不要使进水阀门开启度过大，应缓慢打开，以防滤料冲出柱外。
反冲洗时，为了准备地量出砂层厚度，一定要在砂面稳定后在测量，并在每一个反冲洗流量下连续测定2次。
过滤实验前，滤层中应保持一定水位，不要把水放空，以免过滤实验时测压管中积有空气。
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课程：
实验名称： 成绩评定：
水处理技术（实验）
过滤及反冲洗实验
班 级： 组 别： 姓 名： 学 号： 同组成员： 指导教师： 实验学期：
实验七 过滤及反冲洗实验
实验日期：
实验地点：
实验成绩：
一、实验目的
1、掌握反冲洗时冲洗强度与滤层膨胀度之间的关系。
2、了解清洁砂层过滤时水头损失变化规律，以及滤层水头损失的增长对过滤周期的影响。
二、实验原理
1、过滤原理
水的过滤是根据地下水通过地层过滤形成清洁井水的原理而创造的处理浑浊水的方法。在处理过程中，过滤一般是指以石英砂等颗粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水达到澄清的工艺过程。过滤是水中悬浮颗粒与滤料颗粒间粘附作用的结果。粘附作用主要决定于滤料和水中颗粒的表面物理化学性质，当水中颗粒迁移到滤料表面上时，在范得华引力和静电引力以及某些化学键和特殊的化学吸附力作用下，它们被粘附到滤料颗粒的表面上。此外，某些絮凝颗粒的架桥作用也同时存在。经研究表明，过滤主要还是悬浮颗粒与滤料颗粒经过迁移和粘附两个过程来完成去除水中杂质的过程。 2、影响过滤的因素
在过滤过程中，随着过滤时间的增加，滤层中悬浮颗粒的量也会随着不断增加，这就必然会导致过滤过程水力条件的改变。当滤料粒径、滤层级配和厚度及水位己定时，如果孔隙率减小，则在水头损失不变的情况下，将引起滤速减小。反之，在滤速保持不变时.将引起水头损失的增加。就整个滤料层而言，鉴于上层滤料截污量多，越往下层截污置越小，因而水头损失增值也由上而下逐渐减小。此外，影响过滤的因素还有很多，诸如水质、水温、滤速、滤料尺寸、滤料形状、滤料级配，以及悬浮物的表面性质、尺寸和强度等等。 3、滤料层的反冲洗
过滤时，随着滤层中杂质截留量的增加，当水头损失增至—定程度时，导致滤池产生水量锐减，或由于滤后水质不符合要求，滤池必须停止过滤，并进行反冲洗。反冲洗的目的是清除滤层中的污物，使滤池恢复过滤能力。滤池冲洗通常采用自上而下的水流进行反冲洗的方法。反冲洗时，滤料层膨胀起来，截留于滤层中的污物，在滤层孔隙中的水流剪力作用下，以及在滤料颗粒在碰撞摩擦的作用下，从滤料表面脱落下来，然后被冲洗水流带出滤池。反冲洗效果主要取决于滤层孔隙水流剪力。该剪力既与冲洗流速有关，又与滤层膨胀有关。冲洗流速小，水流剪力小；冲洗流速大，使滤层膨胀度大，滤层孔隙中水流剪力又会降低，因此，冲洗流速应控制适当。高速水流反冲洗是最常用的—种形式，反冲洗效果通常由滤床膨胀率e来控制，即
e
LLO
100% L
式中 L——砂层膨胀后的厚度（cm); Lo——砂层膨胀前的厚度（cm)。
通过长期实验研宄，e为25%时反冲洗效果即可以为最佳•
三、实验装置
有机玻璃过滤柱一个（附测压板）；高位水箱及配置好的原水；1000毫升量筒一个；钢卷尺一个。
四、实验内容
1、滤层冲洗强度与膨胀率的关系
（1) 用钢卷尺测量实验用过滤柱的外径及柱内装填的砂层静止厚度LO。
(2) 计算出砂层膨胀度依次5％、10％、20%、30%、40%、50%时对应的高度并在滤柱相应位置处做出标记；
（3）用自来水对滤层进行水反冲洗。慢慢开启反冲洗进水阀门，将砂层膨胀度调节至5～10％左右，保持冲洗5分钟；
（4）待膨胀后砂面稳定后，测出膨胀后的砂层厚度L; （5）根据流量计读出反冲洗水流量，记入表1；
（6）继续将膨胀分别调至10～15％、15～25%、25～45%，按上法共测定2次，将结果依次记入表1。 2、测定过滤时砂层水头损失增长情况
（1）打开水箱阀门，将高位水箱中预先配置好的原水由上往下流经实验滤柱过滤，用秒表、量筒从滤柱下部出水管测出流量，从而求得滤速;
（2）从各测压管上读出不同时间内各段砂层水头损失，即砂面上不同高度 五、实验数据处理
过滤柱外径=0.11m; 滤柱壁厚= mm； 冲洗前砂层厚度LO=m; 过滤面积=m2
1、滤层冲洗强度与膨胀度的关系
表1 冲洗强度和膨胀度试验记录
按表1数值在坐标纸上以冲洗强度为横坐标，膨胀率为纵坐标绘出冲洗强度和膨胀度的关系曲线。
2、测定过滤砂层水头损失增长情况。
表2 过滤时水头损失增长记录
以流量为横坐标，砂层水头损失为纵坐标绘出流量和砂层水头损失的关系曲线。
六、实验注意事项
反冲洗过滤时，不要使进水阀门开启度过大，应缓慢打开，以防滤料冲出柱外。
反冲洗时，为了准备地量出砂层厚度，一定要在砂面稳定后在测量，并在每一个反冲洗流量下连续测定2次。
过滤实验前，滤层中应保持一定水位，不要把水放空，以免过滤实验时测压管中积有空气。