2.2 过滤实验
2.2.1 实验目的
（1）测定滤池运行中的主要参数。
（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关系的理解。
（3）了解过滤系统的组成与构造，观察过滤及反冲洗现象，加深理解过滤及反冲洗原理。
2.2.2 实验原理
滤池净化的主要作用是接触凝聚作用，水中经过絮凝的杂质截留在滤池之中，或者有接触絮凝作用的滤料表面黏附水中的杂质。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，滤层截留杂质的增多，滤层的水头损失也随之增大，其增长速度随滤速大小、滤料颗粒的大小和形状，过滤进水中悬浮物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，滤层较薄时，滤过的水水质很快变差，过滤水质周期较短；如滤速大，滤料颗粒细，滤池中的水头损失增加也很快，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，具有重要的技术意义与经济意义，该关系可通过试验的方法来确定。
2.2.3 设备、仪器与用具
过滤实验所用到的设备、仪器与用具如下。
（1）过滤装置，如图2-2所示。
（2）浊度仪。
（3）200mL烧杯。
（4）20mL量筒、秒表。
（5）2m钢卷尺、温度计。
2.2.4 操作步骤和方法
过滤实验的操作步骤和方法如下。
图2-2 过滤装置
1—滤柱；2—原水水箱；3—清水箱；4—水泵；5—滤柱进原水转子流量计；6—滤柱进清水转子流量计；7—原水进水管；8—水损进水管；9—冲洗水进水管；10—冲洗排水管；11—过滤出水管；12—原水箱放空管；13—清水箱放空管
（1）用清水将滤料进行反冲洗，逐渐加大冲洗强度使滤料层完全膨胀，冲洗强度不能过大，使细颗粒滤料冲出，持续几分钟，以便去除滤层内的气泡。然后用合适的冲洗强度将滤料冲洗干净，取冲洗排水测浊度，浊度不高于8NTU，冲洗结束。
（2）冲洗完毕，作冲洗强度与滤层膨胀率关系实验。测不同冲洗强度6 L/（s·m2）、10 L/（s·m2）、14 L/（s·m2）、18L/（s·m2）时滤层膨胀后的厚度，停止冲洗，开启出水阀门，降低水位至滤料层上20cm左右，测滤层厚度。测冲洗水温。将有关数据记入表2-5和表2-6中。
（3）关闭冲洗系统，作滤速与清洁滤层水头损失关系实验。往滤柱中通入清水，按照设定的不同滤速（或者流量），调节出水阀使进、出水量保持平衡，需稳定3～5min。测量滤速6m/h、9m/h、12m/h、15m/h时清洁滤层顶部和底部测压管水位。将有关数据记入表2-7中。
（4）按照滤速8m/h，计算投加混凝剂药量，将混凝剂加入到原水箱中，开启搅拌装置。
（5）通入原水，开始过滤，调节流量满足滤速8m/h左右。开始过滤后的1min、2min、3min、5min、7min、9min、11min、13min、15min、20min及25min测出水浊度。当出水浊度高于5NTU时，或者由于滤层水头损失增加导致滤柱中水位接近反冲洗排水口时，可结束实验。
（6）当过滤过程未达到上述2项参数之一时，可提高滤速，加快过滤过程，每隔3min测一次出水浊度，运行达到两项参数之一后结束实验。将有关数据记入表2-8中。
表2-5 滤柱有关数据
表2-6 冲洗将结束时冲洗排水浊度、冲洗强度和滤层膨胀率关系
注 冲洗水温：℃；滤层厚度：cm
表2-7 滤速与清洁滤层水头损失关系
表2-8 过滤记录
注 混凝剂投加量：原水水温：℃
2.2.5 实验结果整理
过滤实验的实验结果整理步骤如下。
（1）根据表2-6实验数据，以冲洗强度为横坐标，滤层膨胀率为纵坐标，绘冲洗强度与滤层膨胀率关系曲线。
（2）根据表2-7实验数据，以滤速或者流量为横坐标，滤层水头损失为纵坐标，绘滤速与滤层水头损失关系曲线。
（3）根据表2-8中实验数据，以过滤历时为横坐标，出水浊度为纵坐标，绘滤速8m/h时的滤柱出水浊度变化曲线。设滤柱初滤水出水浊度不得超过2NTU，问过滤运行多长出水浊度才符合要求?绘滤速16m/h时的过滤历时和出水浊度变化曲线。
2.2.6 思考题
（1）若滤层中存在气泡时对过滤效果有何影响?
（2）当原水浊度一定时，可以采取哪些措施，降低初滤水浊度?
（3）冲洗强度与冲洗效果间有何关系?