过滤池（器）反洗水量的确定方法

2025-01-23 17:02 宁夏

水处理项目中，过滤池（器）被广泛使用，用于截留水中的悬浮物，当滤池运行一段时间以后，由于悬浮物堵塞滤料形成的孔隙，导致进水阻力增加、透水量减少，此时，需要对滤池进行反洗（水洗、气洗、气水混合洗），以恢复滤池的过滤能力。GB50014-2021《室外排水设计标准》中根据滤料配置不同，水冲洗的强度为4~10 L/(m2·s)；《给水排水设计手册》中根据滤料配置不同，水冲洗强度在13~20L/(m2·s)之间；HJ2008-2010《污水过滤处理工程技术规范》中反洗强度要求，与《给水排水设计手册》基本相同。可见，按照GB50014-2021设计的滤池反洗水量要比按照《给水排水设计手册》和HJ2008-2010低2~3倍，这便给一些EPC单位“可乘之机”，按照GB50014-2021中进行设计或按照《给水排水设计手册》和HJ2008-2010中的低值进行设计，以降低工程投资，最终导致滤池运行过程中，反洗不彻底。本文分享滤池反洗水量的简捷计算方法，供水处理人士参考。

一、滤料膨胀

在反洗过程中，滤料会因受到反洗水向上的力，而被“托起”，宏观表现为滤料颗粒之间的距离变大，即滤料膨胀（通常滤料膨胀率取30%~40%），滤层厚度增加，其存在如下平衡关系。

式中：LE 为反洗过程中滤料的厚度，m；LF 为滤料正常状态下的厚度，m，可参考本公众号文章《介质过滤中滤料的选择与设计》取值；εF 为滤料正常状态下的孔隙率，对于石英砂εF 可取0.42~0.45、对于无烟煤εF 可取0.50~0.55、对于陶粒εF可取0.65~0.70、；εE 为反洗过程中滤料的孔隙率。

二、反洗系数

式中：β 为反洗系数；g 为重力加速度，g = 9.81 m/s2；ρw 为水的密度，ρw =1000 kg/m³；ρp 为滤料的密度，kg/m³，可参考本公众号文章《介质过滤中滤料的选择与设计》取值；d 为滤料的有效粒径，m；μ 为水的运动粘度，近似计算可取0.0011 kg/(m·s)。

三、反洗雷诺数

式中，Re 为反洗过程中的雷诺数；k1 为粘性力引起的压力损失、k2 为渗透系数，对于石英砂，k1 可取110~115、k2 可取2.0~2.5；对于无烟煤，k1 可取210~245、k2 可取3.5~5.3。

四、反洗流速

对于反洗，其实际是从与滤池运行时水流相反的方向过滤几乎没有悬浮物的水，其是一种流体力学过程，这也是求雷诺数的根本原因。根据雷诺数，可按下式计算反洗流速。

式中：v 为反洗流速，m/h。

五、举例说明

均匀石英砂滤池滤料层厚度LF = 2.0 m，石英砂粒径d = 0.55 mm= 0.00055 m，滤料膨胀率取35%，滤池过滤面积为A = 10 m2，求反洗水量。

（1）计算反洗过程中滤料的厚度LE

（2）计算反洗过程中滤料的孔隙率εE

对于石英砂εF 可取0.42~0.45，在此取εF =0.43。

（3）计算反洗系数β

参考本公众号文章《介质过滤中滤料的选择与设计》，石英砂密度ρp = 2650 kg/m³。

（4）计算反洗雷诺数Re

对于石英砂，k1 可取110~115、k2 可取2.0~2.5，本例中取k1 =112、k2 =2.2。

（5）计算反洗流速v

（6）计算反洗水量Q

此时，滤池反洗强度为12.66 L/(m2·s)。

总结

反洗是滤池保持过滤能力和过滤效果的重要手段，合理确定反洗水量是保证反洗效果的基础，从举例计算中可见，GB50014-2021《室外排水设计标准》中根据滤料配置不同，水冲洗的强度为4~10 L/(m2·s)的要求可能偏低。

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