微壓過(guò)濾沖洗池的污物處理能力研究

陶洪飛，馬英杰，洪 明，鄭文強(qiáng)

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊 830052)

新疆地表水中的含沙量大，直接用于灌溉，常常會(huì)堵塞灌水器，導(dǎo)致灌水不均勻，作物得不到充分及時(shí)的供水，所以必須采用一定的除沙設(shè)備對(duì)灌溉水進(jìn)行處理，而沙石過(guò)濾器、水力旋流過(guò)濾器、不銹鋼網(wǎng)式過(guò)濾器、疊片過(guò)濾器等扮演著重要的角色。許多學(xué)者[1-14]對(duì)沙石過(guò)濾器、水力旋流過(guò)濾器、不銹鋼網(wǎng)式過(guò)濾器及疊片過(guò)濾器的水力性能進(jìn)行了研究，因是泵后過(guò)濾，則會(huì)產(chǎn)生水頭損失。如水力旋流過(guò)濾器工作時(shí)，其水頭損失為3.5到5.0 m；清水條件下，當(dāng)流量為30 m3/h時(shí)，沙石過(guò)濾器的水頭損失為3.1 m左右；濾網(wǎng)網(wǎng)孔為0.12 mm和流量為217.5 m3/h時(shí)，自清洗網(wǎng)式過(guò)濾器中水頭損失為3.8 m；最大過(guò)濾流量為300 m3/h時(shí)，魚(yú)雷網(wǎng)式過(guò)濾器的水頭損失為5.1 m；三芯疊片過(guò)濾器和三聯(lián)組合疊片過(guò)濾器在流量為200 m3/h下水頭損失分別為5.1和5.9 m。并給出了沙石過(guò)濾器、網(wǎng)式過(guò)濾器及疊片過(guò)濾器的水力特征方程，流量越大，水頭損失也就越大。目前這些過(guò)濾器廣泛地應(yīng)用于實(shí)際工程，但存在能耗較大、造價(jià)昂貴和耗水率大等缺點(diǎn)，制約了先進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)的推廣和應(yīng)用[15]。針對(duì)以上缺點(diǎn)，將泵后過(guò)濾改為泵前過(guò)濾，將不銹鋼濾網(wǎng)改為柔性尼龍網(wǎng)，從而課題組提出了一種新型的工程措施----微壓過(guò)濾沖洗池。其具有造價(jià)低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效節(jié)能、輕便實(shí)用、裝卸和清理方便等特點(diǎn)。目前的沙石過(guò)濾器、水力旋流過(guò)濾器、不銹鋼網(wǎng)式過(guò)濾器、疊片過(guò)濾器，難于處理高含沙量的渾水，以及水中的微生物(青苔、魚(yú)蟲(chóng)等)，而微壓過(guò)濾沖洗池卻具有很好的效果。本文以微壓過(guò)濾沖洗池為研究對(duì)象，通過(guò)物理模型試驗(yàn)研究其污物處理能力，從而提出最佳排污時(shí)間，初步探明微壓過(guò)濾沖洗池中過(guò)濾網(wǎng)不易堵塞的機(jī)理，這些結(jié)果將為微壓過(guò)濾沖洗池的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 微壓過(guò)濾沖洗池及試驗(yàn)系統(tǒng)介紹

微壓過(guò)濾沖洗池是指在微壓(水頭為50～1 000 mm)作用下，利用柔性濾網(wǎng)對(duì)泥沙、漂浮物、微生物等污物進(jìn)行過(guò)濾并排污的建筑物；這里的水頭是指水箱的自由液面至連接管中心線的高度，如圖1所示。微壓過(guò)濾沖洗池在實(shí)際工程中的工作原理如下：①若存在地形落差，則經(jīng)微壓過(guò)濾沖洗池過(guò)濾后的水通過(guò)出水管，直接進(jìn)入輸水管網(wǎng)中；②若無(wú)地形落差，則需在出水管處接臥式離心泵，通過(guò)加壓方式將水流輸送至田間。

為研究微壓過(guò)濾沖洗池的過(guò)濾效果，建立了微壓過(guò)濾沖洗池試驗(yàn)系統(tǒng)，如圖1所示。從圖1可知試驗(yàn)系統(tǒng)主要由渾水池、水箱及微壓過(guò)濾沖洗池3部分組成。微壓過(guò)濾沖洗池由托架和過(guò)濾網(wǎng)組成，其中，托架起支撐過(guò)濾網(wǎng)的作用，從而避免系統(tǒng)工作時(shí)由于濾網(wǎng)中堆積污物過(guò)重而損壞濾網(wǎng)；過(guò)濾網(wǎng)采用柔性的尼龍篩網(wǎng)，在水流作用下可以膨脹和縮小，過(guò)濾網(wǎng)用卡箍固定在連接管和排污管上。該系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)尺寸如下：微壓過(guò)濾沖洗池的長(zhǎng)為700 mm，寬為500 mm，高為700 mm；濾網(wǎng)孔孔徑為0.15 mm，濾網(wǎng)長(zhǎng)度為700 mm，濾網(wǎng)圓柱直徑為350 mm，托架長(zhǎng)700 mm；進(jìn)水管和排污管直徑為50 mm，連接管和出水管直徑為110 mm。

本次試驗(yàn)微壓過(guò)濾沖洗池不排污，故試驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理是：泥漿泵將渾水池中充分?jǐn)嚢韬蟮乃郴旌衔铮槿胨渲校藭r(shí)在水箱中加入雜質(zhì)(鋸末、樹(shù)葉及草籽)，使其與泥沙一同進(jìn)入微壓過(guò)濾沖洗池中，則污物被截留在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)，而過(guò)濾后的水流經(jīng)出水管流入渾水池中，當(dāng)過(guò)濾網(wǎng)達(dá)到極限膨脹狀態(tài)時(shí)，微壓過(guò)濾沖洗池的過(guò)濾過(guò)程結(jié)束。

圖1 試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of experiment system

圖2 試驗(yàn)沙的顆分曲線Fig.2 Gradation curve of sand

2 試驗(yàn)材料及儀器

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)采用的泥沙顆粒級(jí)配如圖2所示。從圖2可知泥沙粒徑為0.25～1.0 mm的占48.8%，0.05～0.25 mm的占42.1%，0.005～0.05 mm的占8.4%，小于0.005 mm為0.7%，中值粒徑D50為0.23 mm。

微壓過(guò)濾沖洗池不僅能處理地表水中的泥沙，還能處理實(shí)際工程遇到的微生物、青苔、樹(shù)葉、草籽等雜質(zhì)，為更好的模擬實(shí)際工程水流中的污物，本試驗(yàn)在水箱中加入了碎樹(shù)葉、草籽，以及有機(jī)玻璃和木頭鋸末，如圖3所示。另外，有機(jī)玻璃板鋸末、木頭鋸末、樹(shù)葉和草籽的密度比水小，這些雜質(zhì)漂浮在濾網(wǎng)內(nèi)，可觀察到它們的運(yùn)行狀態(tài)，從而可判斷微壓過(guò)濾沖洗池中的水流運(yùn)行狀況，這為分析過(guò)濾網(wǎng)不易堵塞的機(jī)理提供佐證。

2.2 試驗(yàn)儀器及用途

試驗(yàn)所用的儀器主要包括：①電子天平(最大稱量1 kg，分度值0.01 g)和電子秤(最大稱量100 kg，分度值20 g)各1個(gè)，用于量測(cè)錐形瓶及大藍(lán)桶在無(wú)水和有水情況下的質(zhì)量；②0.5 L錐形瓶1個(gè)、玻璃燒杯1個(gè)、毛玻璃片1塊及大藍(lán)桶1個(gè)；③秒表2塊，用于計(jì)時(shí)；④溫度計(jì)1個(gè)，用于測(cè)試水的溫度；⑤帶有刻度的鋼尺1把，用于量測(cè)水箱和微壓過(guò)濾沖洗池的水位；⑥數(shù)碼照相機(jī)1臺(tái)，拍攝試驗(yàn)現(xiàn)象及錄制試驗(yàn)過(guò)程；⑦攪水泵1臺(tái)(流量15 m3/h，功率150 W)，用于渾水的攪拌，泥漿泵1臺(tái)(流量10 m3/h，功率125 W)，用于抽渾水；⑧LS-pop(6)型激光粒度儀，測(cè)量范圍為0.2～500 μm，用于獲得過(guò)濾后水樣中的泥沙顆分曲線。

圖3 試驗(yàn)用的雜質(zhì)Fig.3 Impurities of experiment

3 試驗(yàn)步驟和量測(cè)方法

3.1 試驗(yàn)步驟

為觀察微壓過(guò)濾沖洗池的試驗(yàn)現(xiàn)象及處理渾水的效果，本試驗(yàn)選取了3組不同范圍的含沙量進(jìn)行試驗(yàn)，含沙量分別為3.1～3.6、13.9～14.4及20.6～21.1 kg/m3，按含沙量從小到大順序分別進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)前關(guān)閉排污閥，開(kāi)啟進(jìn)水和出水閥；然后將一定質(zhì)量的泥沙和清水倒入渾水池中，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝笕訙y(cè)量，當(dāng)含沙量滿足試驗(yàn)要求時(shí)，將渾水通過(guò)泥漿泵抽入水箱，此時(shí)在水箱中加入雜質(zhì)(鋸末、樹(shù)葉及草籽)，使泥沙及雜質(zhì)一同進(jìn)入微壓過(guò)濾沖洗池中進(jìn)行過(guò)濾，一旦進(jìn)入微壓過(guò)濾沖洗池中就按下秒表進(jìn)行計(jì)時(shí)，每隔一定時(shí)間利用鋼尺記錄水箱和微壓過(guò)濾沖洗池的液面升降位置，并用數(shù)碼相機(jī)拍攝微壓過(guò)濾沖洗池中的試驗(yàn)現(xiàn)象，然后量測(cè)此時(shí)的流量、渾水池內(nèi)的含沙量、過(guò)濾后水流中的含沙量，當(dāng)渾水池中的含沙量低于試驗(yàn)設(shè)計(jì)含沙量范圍時(shí)，需加入一定量的泥沙，從而保證含沙量在控制設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

3.2 量測(cè)方法

為準(zhǔn)確和快捷的獲得渾水含沙量，試驗(yàn)采用置換法原理得到渾水質(zhì)量，后根據(jù)含沙量的計(jì)算公式計(jì)算出渾水含沙量，見(jiàn)式(1)。試驗(yàn)采用的是硬質(zhì)透明玻璃錐形瓶，其參數(shù)為口徑35 mm，容積為0.5 L，從而克服了比重瓶容積小、瓶口小、注入渾水誤差大及無(wú)法直接采樣的困難。錐形瓶的容積經(jīng)過(guò)嚴(yán)格率定，在試驗(yàn)室溫度變化為1～5 ℃的情況下，用精度為0.01 g的電子天平對(duì)所取的試樣進(jìn)行稱重，然后帶入公式計(jì)算，得出渾水含沙量，該方法得到的結(jié)果與烘干法實(shí)測(cè)出的含沙量相比，誤差小于等于3.5%，滿足試驗(yàn)精度要求[16]。

(1)

式中：ρ為清水的密度，kg/m3；ρm為渾水密度，kg/m3；S為含沙量，kg/m3；m渾水為錐形瓶中渾水的質(zhì)量，kg；m瓶+水為錐形瓶和渾水的總質(zhì)量，kg；m瓶為錐形瓶的質(zhì)量，kg；V瓶為錐形瓶的體積，m3。

試驗(yàn)采用稱重法量測(cè)流量。用秒表記錄時(shí)間，用電子秤稱出M桶+水和M桶，代入式(2)進(jìn)行計(jì)算，從而得到出水流量。

(2)

式中：M渾水為大藍(lán)桶中的渾水質(zhì)量；M桶+水為大藍(lán)桶與渾水的質(zhì)量；M桶為大藍(lán)桶的質(zhì)量；T為時(shí)間；Q為出水流量。

4 試驗(yàn)現(xiàn)象

微壓過(guò)濾沖洗池左邊為進(jìn)水口，右邊為出水口。當(dāng)含沙量為3.1～3.6、13.9～14.4、20.6～21.1 kg/m3時(shí)，微壓過(guò)濾沖洗池中的過(guò)濾現(xiàn)象相似。本文以含沙量3.1～3.6 kg/m3為例，將該含沙量范圍下不同過(guò)濾時(shí)間下的試驗(yàn)現(xiàn)象描述如下：從圖4(a)中可知，當(dāng)過(guò)濾時(shí)間t=10 min時(shí)，過(guò)濾網(wǎng)處于干癟狀態(tài)，而且過(guò)濾網(wǎng)下部大部分淹沒(méi)在過(guò)濾后的水流中，此時(shí)可觀察到鋸末、大部分碎樹(shù)葉和草籽在過(guò)濾網(wǎng)中局部區(qū)域運(yùn)動(dòng)，僅有少部分樹(shù)葉貼在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)表面上，這種狀態(tài)下過(guò)濾網(wǎng)的過(guò)濾速率很高，水能自由地從過(guò)濾網(wǎng)中滲出。從圖4(b)中可知，當(dāng)過(guò)濾時(shí)間t=180 min時(shí)，過(guò)濾網(wǎng)已經(jīng)稍微鼓起，過(guò)濾網(wǎng)下部少部分淹沒(méi)在過(guò)濾后的清水中，同時(shí)可觀察到過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)底部有沉積的泥沙，尤其是過(guò)濾網(wǎng)尾部(微壓過(guò)濾沖洗池右邊)居多，而鋸末、草籽及樹(shù)葉都貼在過(guò)濾網(wǎng)的干癟處，此時(shí)過(guò)濾網(wǎng)下部的出水量較t=10 min要少，大量的水則從過(guò)濾網(wǎng)的兩側(cè)流出，但并不影響過(guò)濾效率，出水管始終保持以10 m3/h的流量流至渾水池中。從圖4(c)中可知，當(dāng)過(guò)濾時(shí)間為t=480 min時(shí)，過(guò)濾網(wǎng)完全膨脹，此時(shí)過(guò)濾網(wǎng)下部未被過(guò)濾后的水流淹沒(méi)，可觀察到過(guò)濾網(wǎng)底部堆積了大量的污物，而過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)上部漂浮著大量的草籽和樹(shù)葉，且大部分集中在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)上部中間這一區(qū)域，該時(shí)段過(guò)濾網(wǎng)中的水流運(yùn)動(dòng)劇烈，水流不僅從過(guò)濾網(wǎng)的底部和兩側(cè)過(guò)濾，而且從其上部涌出，此時(shí)過(guò)濾效率大大降低；同時(shí)可觀察到微壓過(guò)濾沖洗池中的水位下降很快，不能保證以恒定流量流出出水管，而水箱中的水位上升很快，快要溢出水箱，故在該時(shí)刻必須打開(kāi)排污閥進(jìn)行排污，否則會(huì)導(dǎo)致過(guò)濾網(wǎng)的破壞，從而影響微壓過(guò)濾沖洗池的使用。

圖4 不同過(guò)濾時(shí)間下微壓過(guò)濾沖洗池中的試驗(yàn)現(xiàn)象Fig.4 The experiment phenomenon of PFWMP under different filtration time

5 試驗(yàn)結(jié)果與機(jī)理分析

5.1 試驗(yàn)結(jié)果

水箱中水深的增加和微壓過(guò)濾沖洗池中水深的減小，都能反映過(guò)濾網(wǎng)的堵塞情況，本文以水箱中水深隨過(guò)濾時(shí)間的變化情況進(jìn)行相關(guān)說(shuō)明。圖5表示水箱水深隨過(guò)濾時(shí)間的變化曲線。水箱中水位穩(wěn)定時(shí)，即當(dāng)過(guò)濾時(shí)間為0 min時(shí)，水箱中的水深為31 cm，從圖5可得到以下3點(diǎn)：①不同含沙量范圍下，水箱中水深隨過(guò)濾時(shí)間的變化規(guī)律相同，水深隨過(guò)濾時(shí)間的變化規(guī)律都包含水深恒定、水深快速增加和水深急速增加3個(gè)階段。如含沙量范圍為3.1～3.6 kg/m3時(shí)，過(guò)濾時(shí)間在0～210 min時(shí)，為水深恒定階段，水深一直維持在31 cm；過(guò)濾時(shí)間在210～420 min時(shí)，為水深快速增加階段；過(guò)濾時(shí)間在420～480 min時(shí)，為水深急速增加階段。但3種不同含沙量范圍下，保持水深恒定的過(guò)濾時(shí)間不同，含沙量越小，過(guò)濾時(shí)間就越大，含沙量為3.1～3.6、13.9～14.4、20.6～21.1 kg/m3保持水深恒定的過(guò)濾時(shí)間分別為210、20、10 min。不同含沙量范圍下，在水深快速增加和水深急速增加這兩個(gè)階段，水深增加的速率不同，含沙量越大，水深增加速率越大。如在水深快速增加階段，3.1～3.6、13.9～14.4、20.6～21.1 kg/m3的水深增加速率分別為0.062 5、0.285、0.65 cm/min；在水深迅速增加階段，這3個(gè)含沙量范圍下的水深增加速率分別為0.34、0.97、2.08 cm/min。②不同含沙量范圍下，開(kāi)始排污的時(shí)間不同，為保證過(guò)濾網(wǎng)不被破壞，微壓過(guò)濾沖洗池能正常工作，選水深開(kāi)始迅速增加的那個(gè)過(guò)濾時(shí)間為開(kāi)始排污時(shí)間，則當(dāng)含沙量范圍在3.1～3.6、13.9～14.4及20.6～21.1 kg/m3時(shí)，過(guò)濾時(shí)間分別為420、60、10 min時(shí)開(kāi)始排污，故含沙量越小，開(kāi)始排污的時(shí)間越長(zhǎng)，沖洗次數(shù)越少，3.1～3.6 kg/m3開(kāi)始排污時(shí)間分別為13.9～14.4、20.6～21.1 kg/m3的7倍和24倍。③不同含沙量范圍下，微壓過(guò)濾沖洗池中過(guò)濾網(wǎng)被完全堵塞時(shí)的極限過(guò)濾時(shí)間不同，含沙量越小，該時(shí)間越長(zhǎng)，含沙量范圍為3.1～3.6、13.9～14.4及20.6～21.1 kg/m3的極限過(guò)濾時(shí)間分別為480、80、30 min，但水箱中的水深卻都在60 cm左右，說(shuō)明極限過(guò)濾時(shí)間所對(duì)應(yīng)的水深與含沙量無(wú)關(guān)，無(wú)論含沙量為多少，當(dāng)達(dá)到過(guò)濾網(wǎng)所能沉積污物的最大能力時(shí)，水箱中的水深基本相同。該水深可作為過(guò)濾網(wǎng)即將破壞的預(yù)警，此時(shí)應(yīng)該迅速排污或停止微壓過(guò)濾沖洗池工作。

圖5 水箱水深隨過(guò)濾時(shí)間的變化曲線Fig.5 Curve of water depth variation in the tank with filtration time

污物處理能力是微壓過(guò)濾沖洗池的一項(xiàng)重要性能指標(biāo)，可通過(guò)水沙分離效率和過(guò)濾前后泥沙粒徑變化來(lái)反映。

水沙分離效率包括泥沙去除率和級(jí)效率。泥沙去除率的表達(dá)式如下式所示：

(3)

式中：η是泥沙去除率，%；S是過(guò)濾前渾水池中的渾水含沙量，kg/m3；S1是過(guò)濾后微壓過(guò)濾沖洗池中的含沙量，kg/m3。

表1表示不同含沙量下的泥沙去除率的對(duì)比，為獲得不同范圍含沙量下的泥沙去除率，將渾水池中的渾水含沙量范圍取平均值，見(jiàn)表1中第2列所示。從表1中可得含沙量越大，泥沙去除率越高，且泥沙去除率都在80%以上。

表1 不同含沙量下的泥沙分離效率對(duì)比Tab.1 Contrast of sediment separation efficiencyunder different sediment concentration

微壓過(guò)濾沖洗池的泥沙去除率，并不能完全代表其水沙分離效率，必須結(jié)合粒級(jí)效率才能準(zhǔn)確反映微壓過(guò)濾沖洗池的泥沙分離效率及其泥沙處理能力。粒級(jí)效率，是指某一級(jí)別粒度顆粒的分離效率。將3.1～3.6、13.9～14.4及20.6～21.1 kg/m3范圍下過(guò)濾后的水流利用激光粒度儀進(jìn)行分析，得出顆分曲線。從圖6可以看出，3種含沙量范圍下，過(guò)濾后的泥沙顆分曲線幾乎相同，微壓過(guò)濾沖洗池將原土樣中泥沙粒徑為0.15～1 mm的泥沙全部截留在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)，級(jí)效率為100%；而小于0.15 mm的泥沙進(jìn)入出水管，可知該泥沙粒徑不會(huì)堵塞灌水器，完全滿足微灌、噴灌、涌泉灌等技術(shù)對(duì)水質(zhì)的要求。

圖6 原土樣與不同含沙量范圍下過(guò)濾后水流中泥沙的顆分曲線Fig.6 Gradation curve of original soil sample and the sediment after filtering water under different sediment concentration range

灌溉水中泥沙粒徑的大小關(guān)系到灌水器是否堵塞，泥沙粒徑越大，越易堵塞，故過(guò)濾后水流中的泥沙粒徑是衡量微壓過(guò)濾沖洗池污物處理能力的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。可對(duì)比過(guò)濾前后泥沙顆粒的中值粒徑D50和粗端粒徑D98來(lái)衡量，從圖6可知取的過(guò)濾前原土樣的中值粒徑D50為0.23 mm，3個(gè)不同含沙量范圍下過(guò)濾后的中值粒徑D50為0.058 mm左右；過(guò)濾前原土樣的粗端粒徑D98為0.97 mm，過(guò)濾后D98為0.13 mm左右，處理效果非常好。

5.2 機(jī)理的初步分析

微壓過(guò)濾沖洗池能處理含沙量為3.1～3.6、13.9～14.4及20.6～21.1 kg/m3的渾水，完成一次過(guò)濾時(shí)間分別為420、60、10 min，相對(duì)于沙石過(guò)濾器、水力旋流過(guò)濾器、不銹鋼網(wǎng)式過(guò)濾器、疊片過(guò)濾器而言，污物處理能力是最高的，且含沙量越小，污物處理能力越高。經(jīng)分析主要包括以下2個(gè)原因：①與目前實(shí)際工程應(yīng)用的強(qiáng)壓過(guò)濾器相比，微壓過(guò)濾沖洗池僅靠水箱中的水頭使得水流通過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，且過(guò)濾網(wǎng)采用的是柔性濾網(wǎng)，從而使得污物不易貼附在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)表面，而是在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)，并且隨著污物的增多或減小，過(guò)濾網(wǎng)發(fā)生膨脹或縮小，因此增大了過(guò)濾時(shí)間，提高了污物處理能力。②污物通過(guò)濾網(wǎng)網(wǎng)孔時(shí)，大于網(wǎng)孔孔徑的污物會(huì)被攔截在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)，在微壓(動(dòng)水頭)作用下繼續(xù)在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)，延長(zhǎng)過(guò)濾時(shí)間，從而提高了污物處理能力，且保障了過(guò)濾后的水流符合灌溉要求。接下來(lái)，從水深隨過(guò)濾時(shí)間變化的3個(gè)階段進(jìn)行詳細(xì)分析。

水深恒定階段：僅在水頭為98 mm作用下，泥沙、鋸末、樹(shù)葉和草籽隨水流進(jìn)入過(guò)濾網(wǎng)過(guò)濾，少部分大的泥沙顆粒會(huì)在重力作用下沉降至過(guò)濾網(wǎng)底部，而大部分泥沙，以及鋸末、樹(shù)葉和草籽在恒定的微壓作用下，懸浮在濾網(wǎng)局部區(qū)域中，此時(shí)可以自由過(guò)濾，不會(huì)影響過(guò)濾效果，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，尤其是含沙量為3.1～3.6 kg/m3。

水深快速增加階段：當(dāng)隨著過(guò)濾時(shí)間的推移，泥沙會(huì)大量沉積在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)，含沙量越大，沉降的泥沙就越多，將過(guò)濾網(wǎng)下部的大部分和過(guò)濾網(wǎng)兩側(cè)的部分堵塞，過(guò)濾網(wǎng)逐漸膨脹，水箱中的水深增大，此時(shí)過(guò)濾網(wǎng)中的水流在動(dòng)水頭作用下(98～268 mm)運(yùn)動(dòng)更加劇烈，從而會(huì)引起貼附在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)表面的泥沙、鋸末、碎樹(shù)葉和草籽做旋轉(zhuǎn)和翻滾運(yùn)動(dòng)，雖然有部分過(guò)濾網(wǎng)被堵塞，但仍以恒定流量流出出水管，從而使過(guò)濾時(shí)間大大加長(zhǎng)。水深急速增加階段：隨著過(guò)濾時(shí)間的推移，污物會(huì)大量沉積和堵塞在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)，過(guò)濾能力下降，出水管的出水流量減小，水箱中水深迅速增加，過(guò)濾網(wǎng)已經(jīng)膨脹至極限，此時(shí)必須排污。

6 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)微壓過(guò)濾沖洗池在不同含沙量范圍下進(jìn)行了物理試驗(yàn)，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，初步探討了微壓過(guò)濾沖洗池中過(guò)濾網(wǎng)不易堵塞的原因。試驗(yàn)結(jié)果表明：①微壓過(guò)濾沖洗池可以處理泥沙、鋸末、樹(shù)葉、草籽等污物；②微壓過(guò)濾沖洗池可以處理不同含沙量的渾水，且含沙量越小，完成一次過(guò)濾時(shí)間越長(zhǎng)，沖洗次數(shù)也就越少；③不同含沙量范圍下水深隨過(guò)濾時(shí)間的變化規(guī)律包含水深恒定、水深快速增加和水深急速增加3個(gè)階段；④當(dāng)含沙量范圍為3.1～3.6、13.9～14.4及20.6～21.1 kg/m3時(shí)，過(guò)濾時(shí)間分別為420、60、10 min時(shí)開(kāi)始排污，其對(duì)應(yīng)的水深為47.8、42.7、37.3 cm，也可通過(guò)控制水箱中的水深來(lái)排污；⑤不同含沙量范圍下，微壓過(guò)濾沖洗池的泥沙去除率都在80%以上；微壓過(guò)濾沖洗池將泥沙粒徑為0.15～1 mm的泥沙全部截留在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)，級(jí)效率達(dá)到100%；經(jīng)微壓過(guò)濾沖洗池處理后，原土樣的中值粒徑D50由0.23 mm變?yōu)?.058 mm左右，原土樣的粗端粒徑D98由0.97 mm變?yōu)?.13 mm左右；⑥過(guò)濾網(wǎng)不易堵塞的原因是：過(guò)濾網(wǎng)是柔性濾網(wǎng)；微壓作用下不易造成污物貼附在過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)表面，而是在過(guò)濾網(wǎng)中運(yùn)動(dòng)。

微壓過(guò)濾沖洗池正處于研究的初步階段，其處理污水的機(jī)理、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、排污方式還有待進(jìn)一步深入研究，另外高含沙量的渾水沖洗頻率較高，可考慮將排污閥設(shè)置成定時(shí)沖洗，或在微壓過(guò)濾沖洗池前面設(shè)置沉淀池，將大顆粒泥沙沉降至沉淀池中，從而減少微壓過(guò)濾沖洗池的沖洗次數(shù)。

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