μ—动力粘度(N.s/m) e—膨胀率，用%计； m0—滤层原来的孔隙率。 滤料的校准孔径de可用下式计算 de?2
1?npi?i?1di1pi?i?1di1?di22n （4-5）
式中：di1、di2—相邻两层滤料粒径（cm）
pi—di粒径的滤料占全部滤料的比例。
例如，以滤料粒径d为横坐标，以所占比例为纵坐标作累计曲线，把此累计曲线分成n段，每短曲线所对应的粒径为di1和di2，对应的纵坐标为pi1、pi2。则
di?pdi1?di2、pi?pi1?pi2。把n个i相加，便求出de值。
di2通过实验研究，e为25%时反冲洗效果即可以为最佳。
四、实验装置与设备 （一） 过滤装置：
152581476133491121011排入下水道 图4-1-1过滤实验装置示意图
1.过滤柱 2.滤料层 3.承托层 4.5.转子流量计 6.水泵 7.反冲洗水箱 8.9.10.阀门 11.总排水管 12.测压板 13.水泵 14.原水箱 15.溢流口
（二）实验设备及器皿：
1．过滤柱：有机玻璃d=100mm L=2000mm 一根 2．测压板、测压管 一套 3．筛子 孔径0.2-2mm，中间不少于4档 1组 4．托盘天平(500g/0.1g)、烘箱
5．量筒、容量瓶、比重瓶、干燥器、钢尺、温度计等
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五、实验步骤
1、滤料筛分和孔隙度测定 （1） 滤料筛分：
① 称取洗净并105℃烘干的滤料200g；
② 用孔径0.2—2.0mm的一组筛子过筛，称出留在各筛号上的砂重（精确到0.1g）；所有各筛余重量与底盘中剩余试样重量之和与筛分前的试样总重相比，其差值不应超过1%； （2） 孔隙度测定：
① 测定滤料比重：向比重瓶中注入冷开水至一定刻度，擦干瓶颈内部附着水，记录水的体积（V1）；称取烘干砂样50g（g0）徐徐装入盛水的比重瓶中，直至试样全部装入为止，瓶中水不宜太多以免装入试样后溢出；用瓶中水将粘附在瓶颈及瓶内壁上的试样全部洗入水中，摇转比重瓶以排除气泡，静置24小时后记录瓶中水面
升高后的体积（V2），至少测两个试样取平均值。滤料比重按下式计算：??3
3
g0V2?V1（γ-滤料比重 g/cm;g0-试样的烘干重量 g；V1-水的原有体积 cm；V2-投入试样
3
后水和试样的体积 cm）。
② 测定孔隙率：将测定比重后的滤料放入过滤柱中，用清水过滤一段时间后量测滤料层体积， 用公式m?1??V求出孔隙率。（G-烘干后滤料的重量，g；V-滤料体积，cm；γ-滤料比重 g/cm）
2、过滤实验
（1）开启阀门8，启动水泵6，反冲洗滤层几分钟，以便去除滤层内的气泡； （2）关闭阀门8，开启阀门9、10，降低柱内水位，将滤柱有关数据记录表4-2
（3）调整加药量，使滤速8m/h时投药量符合要求，通入浑水同时加药，开始过滤，滤速约8m/h。开始过滤后的1、3、5、10、20、及30min测出水浊度。测进水浊度和水温。 （4）调整加药量，使滤速16m/h时投药量符合要求，加大滤速至16m/h，加大滤速后的10、20、30min测出水浊度并测进水浊度。将有关数据记入表4-3
（5）提前结束过滤，用设计规范规定的冲洗强度、冲洗时间进行冲洗（生产上石英砂
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滤料冲洗强度取12～15（L/s.m），冲洗时间为7～5min），观察整个滤层是否均已膨胀。冲洗将结束时，取冲洗排水测浊度。测冲洗水温。将有关数据记入表4-4
3、滤层反冲洗实验
（1）量出滤层厚度L0，慢慢开启反冲洗进水阀门，使滤料刚刚膨胀起来，待滤料表面稳定后，记录反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度L； （2） 开大反冲洗阀门，变化反冲洗流量，按步骤1测出反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度L； （3）改变反冲洗流量6-8次，直至最后一次砂层膨胀达100%为止。测出反冲洗流量和滤层膨胀后的厚度L，记入表4-5中
4、滤速与清洁滤层水头损失的关系实验 （1） 通入清水，调节流量计进水量和阀门，使流量约为17-20ml/s（即相当于d=100mm
过滤柱中滤速约8m/h），待测压管中水位稳定后，记下滤柱最高、最低两根测压管中水位值；
（2）增大过滤水量，使过滤流量依次为28、42、56、70 ml/s左右，最后一次流量控
制在130 ml/s,分别测出滤柱最高、最低两根测压管中水位值,记入表4-6中。
注意：
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3
G1、用筛子筛分滤料时不要用力拍打筛子； 2、反冲洗滤料柱中的滤料时，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； 3、在过滤实验前，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存空气 ； 4、冲洗时，为了准确地量出砂层厚度，一定要在砂面稳定后再测量，并在每一个反冲洗流量下连续测量三次。
六、 实验结果整理
（一） 滤料筛分和孔隙测定实验结果
1． 根据砂滤料筛分情况按表4-1进行记录。
表4-1 滤料筛分记录表 实验日期： 留在筛上的砂量 通过该筛号的砂量 筛孔 （mm） 重量（g） % 重量（g） % 筛后总重量W 误差[（100-W）/100]×100%= 2． 根据表4-1所列数据，以通过筛孔的砂量百分率为纵坐标，以筛孔孔径（mm）为横坐标，绘制滤料筛分级配曲线，并可求得d10,d80,K80。。
3． 根据粒径0.5、0.8、1.2mm滤料重量、体积、容重分别求出它们的孔隙度m值。
（二） 过滤实验结果
表4-2滤柱基本参数表 滤柱内径（mm） 滤料名称 滤料粒径（cm） 滤料厚度（cm） 表4-3 过滤记录表 混凝剂： 原水水温： 滤速（m/h） 流量（L/h） 投药量（mg/L） 过滤历时（min） 进水浊度 出水浊度 1 3 5 8 10 20 30 10 16 20 30 根据表4-3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时的初滤水浊度变化曲线。设出水浊度不得超过3度，问滤柱运行多少分钟出水浊度才符合要求？绘滤速16m/h时的出水浊度变化曲线。
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表4-4 冲洗记录表 冲洗强度冲洗流量(L/h) 冲洗时间(min) 冲洗水温（℃） 滤层膨胀情况 2（L/s.m） （三）滤层反冲洗实验结果
按照反冲洗流量变化情况、膨胀后砂层厚度填入表4-5；
表4-5 滤层反冲洗实验记录表 序号 测定次数 1 2 3 平均 1 2 3 平均 砂层膨胀度 反冲洗流量 (L/h) 反冲洗强度 2（L/s.m） 膨胀后砂层厚度L (cm) e?L?L0% L0 1 2 反冲洗前滤层厚度L0= (cm) 根据表4-5实验数据，以冲洗强度为横坐标，滤层膨胀率为纵坐标，绘制冲洗强度与滤层膨胀率关系曲线。
（四）清洁砂层过滤水头损失实验结果
将过滤时所测流量、测压管水头填入表4-6。
表4-6 清洁滤层水头损失实验记录表 滤 速(m/h 流量（L/h） 清洁滤层顶部清洁滤层底部的清洁滤层水头损的测压管水位测压管水位（cm） 失（cm） （cm） 根据表4-6实验数据，以滤速为横坐标，清洁滤层水头损失为纵坐标，绘滤速与清洁滤层水头损失关系曲线。
七、 实验结果讨论
1．滤层内有空气泡时对过滤、冲洗有何影响？
2．当原水浊度一定时，采取什么措施能降低初滤水出水浊度？ 3．冲洗强度为何不宜过大？
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实验三 混凝实验
一、概述
什么是混凝？有什么作用？
混凝是在废水中预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离性的絮凝体，再加以分离除去的过程。 作用：（1）有效地去除原水中的悬浮物和胶体物质，降低出水浊度和BOD5。 （2）有效地去除水中微生物、病原菌和病毒。
（3）去除污水中的乳化油、色度、重金属离子及其他一些污染物。
（4）混凝沉淀可去除污水中磷的90%—95%，是最便宜而高效的除磷方法。
(5)投加混凝剂可改善水质，有利于后续处理。 二、实验目的
1、 学会求得一般天然水体最佳混凝条件（包括投药量、pH值、水流速度梯度）的基本方法；
2、加深对混凝机理的理解。 三、实验原理
1、胶体的稳定与凝聚
水中胶体颗粒微小、表面水化和带电使其具有稳定性。带电胶体与其周围的离子组成如下图所示双电层结构的胶团(以FeCl3水解Fe(OH)3胶团为例)：
{[Fe(OH)3]mnH?,(n-x)Cl?x? {[胶核]电位形成离子，束缚反离子}?????????????????_
x.Cl?自由反离子?????
吸附........层 扩散层 ?......?????? ................................ ????????? 胶粒.........................................................??..........???????????..........??????????
胶团
吸附层内的离子随胶体核一起运动表现出来的电位称为电动电位ζ,又称为Zeta电位，电位的高低决定了胶体颗粒之间斥力的大小和影响范围。其值可由电泳或电渗实验结果用下式求得：
ζ=4πμu/(DE)
____
式中 μ液体的动力粘度,Pa
____颗粒电泳迁移的平均速度或液体电渗的平均移动速度,cm/s；
u
____
D液体的介电常数；
___
E两电极间单位距离外加的电位差，绝对静电单位/cm，l绝对静电单位=300V
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