水质工程学第5章过滤4PPT课件

级配与粒径
1）粒径：假想的包围滤料颗粒的球体直径。
2）级配：不同粒径滤料所占的比例，常通过 筛分实验来确定滤料的级配。
3）级配表示方法
——有效直径d10：通过滤料重量10%的筛孔 孔径
——不均匀系数K80：
K80
d80 d10
（4-43）
级配与粒径
4）孔隙率m：
m 1 G
V
（4-44）
式中：G——滤料干重（g）
①筛滤和机械截留 ②布朗运动 ③重力沉 降 ④惯性碰撞 ⑤流动接触
——悬浮固体在滤料表面的附着 ①机械附着 ②凝聚作用 ③化学作用
主要机理: 接触凝聚
滤层截留杂质的规律
1、杂质截留过程 2、杂质在滤层中的分布 3、影响滤层中杂质分布的主要因素
杂质截留过程
接触凝聚附着──与絮凝体的表面特性、吸附 强度有关。过滤开始时，由于孔隙大、流速 小，杂质主要集中在表层
水力冲刷脱落──由于流速作用。随着杂质 积累、阻塞孔隙，流速增大，使部分颗粒被 冲刷、脱落，杂质向下推移，下层滤层的作 用逐渐发挥。
由于表层颗粒细(水力筛分的结果)，比表 面积大，截留杂质多，所以整个滤层的截留 作用尚未完全发挥，过滤过程就将结束。
杂质在滤层中的分布
① 滤料粒径下大上小，孔隙也下大上小，造 成表层滤料截留杂质多。由于表层滤料筛滤 的结果，堵塞严重，有时形成滤膜，使过滤 阻力剧增(图4-3-2)。
定义
水处理中的过滤是用具有孔洞的粒状滤料 层截留水中杂质，使水澄清的工艺过程
作用
降低水的浊度，去除悬浮和脱稳的胶体颗 粒物(包括菌、病毒，有机物等)
设置位置
——给水处理中，设在沉淀(澄清)之后，进 一步降低浊度(20° ≤5°，达到饮用水对浊 度的要求)
——直接过滤: 低浊度水(投药混合之后， 对颗粒尺度要求不高)
e L L0 100% L0
3）冲洗历时
（4-45）
配水系统
1、作用 ——反冲洗时均匀布水 ——过滤时均匀集水 2、配水与反冲洗的关系 若配水不均匀会降低反冲洗效果：1）形成泥 球；2）承托层松动，造成漏砂现象
配水系统
3、反冲洗时滤池的阻抗分析 由滤池结构可知，反冲洗水头应克服下述阻 力：
配水系统阻力 S1 孔眼局部损失 S2 承托层阻力 S3 滤料层阻力 S4 流速水头 S5
3）过滤过程中水头损失的增加 试验证明：a. 水头损失与过滤时间成正比 （见图）
b. 滤速v1>v2时，ho1>ho2，tgα1> tgα2， T1<T2。说明水头损失h与滤速直接相关。 4）滤层中水头损失的分布（见图）
变速过滤中滤速的变化
1）变速过滤：随过滤时间的增加，滤速逐渐 减小的过滤称为变速过滤。变速过滤中过滤 水头基本保持不变，普通快滤池属于此类型。
过滤
4.3.1 过滤的净化原理 4.3.2 滤料与承托层 4.3.3 滤池的反冲洗 4.3.4 快滤池的设计 4.3.5 其它形式的滤池
过滤的净化原理
一、概述 二、快滤池的构造与工作过程 三、过滤的净化机理 四、滤层截留杂质的规律 五、过滤过程中滤层阻力的变化 六、提高过滤效率的途径
概述
1、定义 2、作用 3、设置位置 4、滤池的类型及主要特点
② 当受力不均时，造成裂缝，局部阻力突然 减小，杂质穿透(图4-3-2)，水质恶化。
③ 杂质在滤层中的分布（见图4-3-3）
影响滤层杂质分布的主要因素
① 滤速 ② 滤料粒径与级配 ③ 滤料层的组成
“水力筛分现象”：滤料层经过高速水流 反冲洗后，出现滤料上细下粗的分层现象称 为水力筛分。
过滤过程中滤层阻力的变化
1、等速过滤中阻力的变化 2、变速过滤中滤速的变化
等速过滤中阻力的变化
1）等速过滤：过滤过程中，过滤的流量或 滤速始终保持不变。
无阀滤池与虹吸滤池属于等速过滤。
2）清洁滤层的水头损失：过滤开始阶段的 水头损失，可用柏耐克-柯士南公式计算：
h0
5 g
(1 m)2 m3
l
v
6d
2
（4-42）
等速过滤中阻力的变化
2）滤速变化：见图
提高过滤效率的途径
1、反粒度过滤 2、上向流过滤
3、采用双层或多层滤料
滤料与承托层
一、滤料 二、承托层
滤料
1、滤料的选择 2、级配与粒径 3、滤料层规格
滤料的选择
——具有足够的机械强度 ——具有化学稳定性 ——具有一定的吸附面积 ——具有一定的级配和孔隙率
——能就地取材、价格便宜
V——滤料层体积（cm3）
γ——滤料比重（g/cm3）
滤料层规格
滤料层厚度：一般60~70cm 滤料级配：通常K80≤2
孔隙率：一般石英砂滤料的孔隙率在0.42 左右
承托层
1、作用 ——支撑滤料 ——防度约40cm
滤池的反冲洗
一、反冲洗 二、配水系统 三、冲洗废水的排除 四、冲洗水的供给
清洗方式 刮除表层滤料
特点 出水水质好，生产效率低，仅在表 层几厘米滤层中纳污。
滤池的类型及主要特点
快(砂)滤池(rapid (sand) filter) 滤料尺度 0.5~2.0 mm 滤 速 1.5~3.0 mm/s 工作周期 十几小时至几天
清洗方式 反冲洗 净化机理 机械隔滤、沉淀作用、接触凝 聚（主要）
地下水除铁、锰(曝气氧化，产生铁、 锰的沉淀物之后)
——污水二级处理之后: 去除悬浮、胶体 物质
滤池的类型及主要特点
慢砂滤池(slow sand filter) 滤料尺寸 0.15~0.35mm 滤 速 0.03~0.1 mm/s 工作周期 几周至数月
净化机理 ① 机械隔滤(滤膜、孔隙小) ② 滤膜中的生化作用
反冲洗
1、冲洗目的： 恢复滤池的工作能力 2、冲洗方法
1）反冲洗：水流自下而上冲洗，与过滤方 向相反
2）反冲洗+表面冲洗 3）反冲洗+空气助冲
3、影响滤池冲洗效果的因素
反冲洗
1）冲洗强度q：单位面积滤层上通过的反冲 洗水量（l/s.m2）
2）滤层膨胀率e：滤层经反冲洗膨胀后所增 加的厚度与膨胀前厚度之比，可用下式表示：
快滤池的构造及工作过程
1、构造：常为钢筋混凝土池子，包括进、出 水渠、洗砂排水槽、滤料层、承托层、配水 系统等几个部分；管廊内主要是浑水进水、 清水出水、初滤水、冲洗来水、冲洗排水等 几种管道及相应的控制阀门
2、工作过程：包括过滤与反冲洗两个过程 （见图）
过滤的净化原理
两个过程: ——悬浮颗粒向滤料表面迁移