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均质滤料滤层设计的优化研究
马小婷傅金祥李金阳
（沈阳建筑大学市致与环境工程学院，辽宁沈阳110168）
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摘要：本文对均质滤料滤层的优化设计进行了研究，为了提高滤层的设计质量，需要确定滤层的基本恩路，还要找到正确的设计方
法，对波池特性报标进行料学、合型的评定，达对法层的优化提供了重要的态靠依费。速科层是速池的重要组成在波池双计的过中，零应用有效的工艺技术，要选择适合的滤料，这也是保证滤池设计质量以及应用效果的有效措施。
关键词：均质滤料：减层设计；优化；计算
均质滤料是一种常见滤料层，也是滤池的重要组成之一，优化均质滤料滤层设计，有助于提高滤池的应用效果，可以保证滤池的正常运转。为了提高滤池的应用效果，相关工作人员还需要做好滤料的质检工作，要根据设计要求选择性能优良的滤科，还要考患到设计的成本，提高滤料的应用率，确定滤料的粒径、滤层的厚度以及过滤的速度。在以往滤池设计的过程中，主要是依靠以往的设计经验以及设计人员的技术水平，在优化滤料滤层设计的过程比较被动，为了保证滤池效用的最大发挥，需要做好试验工作，保证滤料的性能达标，这样才能保证滤料的设计效果。
1均质滤料滤层设计优化的作用
50 40
10
25
读速，8.0a/ 格抢轻：0.7m
L(40. 8, 32. 4)
临水浓度e-0.13g/1---水头限-150
56
健属厚度L/ca
75
100
135
100 MR 75
图1滤池的等出水浓度、等水头损失曲线
就科检径11.22路述：5.6#/
1
1.0A
6.9风 0.7m
a.5
20
6.0a/h 8.0a/h
10.0 a/) T2.0 m/h
100
40
60
80
建层厚度L/ct
120
图2过滤周期与滤速、滤料粒径、滤层厚度的关系
水的卫生安全性，这里以01mg/L作为滤池出水的浓度指标。极限水头
均质滤料滤层在设计的过程中，需要保留滤池功能的正常发挥，提高设计的质量，可以保证过滤技术的水平。滤池其有过滤的作用，提高滤料滤层的设计水平，可以保证过滤的效果，可以使滤水更加澄清。均质滤料是滤池的重要组成部分，其在给水处理中有着广泛的应用，传统的过滤技术效果比较差，过滤的速度也比较慢，滤池占地面积比较大随着科技的不断发展，相关工作者研究出了快滤池，其过滤的效果以及效率都比较高。优化均质滤料滤层的设计，需要优化滤层的结构，滤料的种类比较多，在应用的过程中，一定要结合实际选择适合的滤料材料。快滤池在当前社会应用比较多，其应用了多种滤料滤层优化技术对传统的过滤方式进行改进，而且应用了性能更加优良的滤料，比如活性炭材料，其具有良好的吸附能力，可以清除滤水中的杂质，可以保证滤水的清激性。均质滤料有者良好的过滤效果，为了保证其效用的最大发挥，设计人员一定要注意改进设计技术，做好滤料滤层设计工艺的优化工作，要应用先进的设计理念进行对滤层设计进行指导，从而保证滤池效用的最大发挥。
2均质滤料滤层设计优化的措施
2.1边界条件。在水的过滤中，有两个基本的事实，即01滤床人口处空中的悬浮物浓度等于原水浓度：2过滤刚开始时滤层是清清的，滤层空障中的沉积量等于零。对应以上两点，过滤过程的边界条件为
=
[+>/=-0
2.2求解方法。对过滤模型求解的自的是得到出水浓度和水头损失随时间的变化规律。在过滤方程组中，水头损失只与滤层中的截留量有关。在滤层中物料平衡方程和浊质去除效率、滤层中混凝方程联解的过程中，可以得到水头损失的具体值。因此，求解过滤方程主要是针对物料科平衡方程、浊质去除效率和滤层中混避方程。对时间变量作变换，即
V=ut
式中V——单位面积滤床的产水体积,cmem。物料平衡方程变为：+
0
2+4
该式为二阶拟线性双曲偏微分方程。由于其它相关方程的表达式十分复杂，所以无法得到过滤方程的解析解，其数值解可以用前向差分法求得。
2.3滤池设计优化的原则。优化计算必须首先确定出水浓度标准 C和极限水头损失H。最新颁布的生活饮用水水质卫生规范》中规定饮用水的浊度不大于1NTU，考患到滤池出水点到用水点的距离和用
损失H的选取主要基于整个水厂能耗和避免浊度泄蒲的考患，一般取150cm
国内给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试验数据，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入过滤模型进行计算，根据计算结果得到等出水浓度曲线和等水头损失曲线，两条曲线的交点对应着最优的过滤时间和滤层厚度(见图1)。
在对均质滤料滤层进行设计时，一定要考虑滤料的种类以及性能，一般快滤池对过滤的速度有着较高的要求，所以，工作人员一定要采用提高过滤速度的工艺技术，通过采用不同粒径的滤料组合形式，改变过滤的速度。通过实验发现，选择滤科粒径组合的最佳方式，可以控制过滤的速度。滤料粒径以及滤层的厚度都对滤池的过滤速度有着直接影响，过滤周期与滤速、滤料粒径以及滤层厚度的关系如图2所示，
在优化均质滤料滤层设计时，要掌握好滤料粒径、滤层厚度以及过滤速度三者的关系，这样才能保证滤池效用的正常发挥。在优化设计的过程中，一定要优化滤池的工艺水平，保证滤水工程的顺利进行，只有提高设计的水平，才能保证过滤的效果，才能使人们的用水更加健康。滤池设计关系着人们的用水，关系着循环水利用工程的正常运作，只有找到最佳的操作点，确定滤料的粒径以及滤层厚度的最佳性，才能真正提高滤池工艺设计水平。
结束语
当前社会，人们的用水量比较大，所以，给水处理显得尤为重要，为了更好的提供生活用水，相关工作人员一定要做好给水处理工作，要对滤池的设计进行优化，保证过滤的效果。均质滤料是滤层设计中重要的内容，随着科技的不断进步，滤料的种类越来越多，在应用选择的过程中，要考患滤料的粒径大小，还要选择新型的过滤材料，比如活性炭等，这些先进的材料有着较强的吸附性，可以保证滤池的过滤效果，可以保证过滤后的水质达标，只有优化均质滤料滤层设计，才能保证快滤池的应用效果。
参考文献
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[3]李晓庆，高强，唐新军,地下集水廊道滤层失效原因探析四中国农村水利水电,2013(2)