粒状滤料过滤
水处理过滤技术
国内快滤池一般采用d10=0.5～0.6mm，K80=2.0～2.2 的滤料；
国外则倾向于选用稍大的d10和较小的d80。
第三节
快滤池
第三节
快滤池
双层及多层滤料级配：
第三节
快滤池
三、承托层 作用：防止滤料从配水系统中流失； 反冲时均匀配水。 （1）单层滤料或双层滤料池，采用大阻力 配水系统由天然卵石或碎石组成。
快滤池
(在冲洗过程中不因碰撞、摩擦而破碎。)
② 有足够的化学稳定性。
(不溶于水，对废水中的化学成分足够稳定，不产生有害 物质。)
③ 具有一定的大小和级配。
（粒度适中，外形近乎球形，表面粗糙，带有棱角，能提 供较大的比表面和孔隙率，满足截留悬浮物的要求。）
④ 价廉，易得。
第三节
(2)滤料的种类
快滤池
A、提高滤料颗粒的均匀性，即减小K80 ，增大d10 。 B、由单层滤料改为多层滤料； C、改变水流方向（上下双向过滤）。
出水
石英砂 石英砂
出水
无烟煤 石英砂
无烟煤 石英砂 磁铁矿
承托层 进水
承托层 进水
承托层 出水
承托层 出水
a.上向流过滤
b.双向流过滤
c.双层滤料
d.三层滤料
第二节
过滤理论
为了改变上细下粗的滤层中杂质分布严重的不均匀 现象，提高滤层含污能力，出现了双层滤料、三层滤料 或均质滤料等，见图。
第二节
过滤理论
实际工作时，往往是下层滤料截留悬浮颗粒 作用远未得到充分发挥时，过滤就得停止。
原因：滤料经反冲洗后，滤层因膨胀而分层，表层滤料粒径最 小，粘附比表面积最大，截留悬浮颗粒量最多，而孔隙尺寸又最小， 因而，过滤到一定时间后，表层滤料间孔隙将逐渐被堵塞，甚至产 生筛滤作用而形成泥膜，使过滤阻力剧增。导致结果: (1)在一定过滤水头下滤速减小（或在一定滤速下水头损失达到 极限值）; (2)或者因滤层表面受力不均匀而使泥膜产生裂缝时，大量水流 将自裂缝中流出，以致悬浮杂质穿过滤层而使出水水质恶化。 当上述两种情况之一出现时，过滤将被迫停止。
过滤
• d10 —— 通过率料重量10%的筛孔粒径
d 80 k80 d10
• d80
—— 通过滤料重量80%的筛孔粒径
d (1) d10反应细颗粒尺寸； 80反应粗颗粒的尺寸。
(2) K 80 愈大，粗细颗粒吃醋相差愈大，颗粒愈不均匀， 不利于过滤和冲洗。因为顾虑是滤层含污能力减小； 反冲洗时，为满足颗粒膨胀要，细颗粒能被冲出滤 池，若为满足细颗粒膨胀要求，粗颗粒将得不到很 好的清洗。
流线 杂质颗粒
滤料
拦截
沉淀
惯性
扩散
水动力
图17-2 颗粒迁移机理示意
（2）颗粒粘附 粘附作用是一种物理化学作用。当水中杂质颗 粒迁移到滤料表面上时，则在范德华引力和静电力 相互作用下，以及某些化学键和某些特殊的化学吸 附力下，被粘附于滤料颗粒表面上，或者粘附在滤 粒表面上原先粘附的颗粒上。 粘附的作用力：范德华力、静电力、化学亲和 力及混凝颗粒的吸附架桥作用。
滤层的截污能力沿深度的变化见下图
滤料层含污量变化
• 曲线与坐标 轴所包围的 面积除以滤 层总厚度即 为滤层含污 能力。 滤 层 深 度 cm
截污量（g/cm3）
单层 滤料
无 烟 煤 石 英 砂
石 英 砂
双层 滤料
下层滤料的截污能力尚未得到全部发挥，过滤停 止原因： 由于反冲洗的水力筛选作用，造成沿滤层深度方 向滤料粒径逐渐增大，表层滤料粒径小，孔隙率 最小，吸附表面积最大；下层滤料粒径大，孔隙 率大，吸附表面积小。 在过滤时，表层滤料孔隙率最小，吸附表面积 最大吸附杂质最多，杂质主要截留在滤料表层。 过滤一段时间后，表层滤料的空隙将逐渐被杂质 堵塞，使过滤阻力剧增，当过滤水头达到一定时， 产水量急剧下降。 严重时，滤层表面受力不均匀，而使滤膜产生 裂隙，致使大量的水将从裂隙中流出，造成裂隙 中流速过大，而使出水水质恶化，过滤被迫停止。
《水处理技术及原理》第6章-过滤
滤池穿孔滤砖
28
复合气水反冲洗配水滤砖
29
4.3 反冲洗
第
恢复过滤能力
4
1．反冲洗方式
节
1) 高速水流反冲洗: 30-36 m/h
配
2) 气、水反冲洗
水
气冲强度：10－20 L/m2 s
系
水冲强度：3－4L/m2 s
统
3) 表面辅冲加高速水流反冲洗
与
反
冲
洗
30
冲洗强度 膨胀度
L/(s m2)
24
4.2 配水系统类型
第
2．小阻力配水系统
减少配水系统阻抗S1
4
降低配水系统流速
节
增大配水空间
配
使孔眼处的压力接近
水
相应降低S2，增加开孔比1.0-1.5%
系
统
与
特点：配水系统结构简单，冲洗水头小（2m左右）
反
适应于面积小的滤池
冲
洗
25
钢筋混凝土穿孔板：板上铺设一层或两层 尼龙网。
26
穿孔滤砖：开孔比，上层1.07％，下层0.7%
第 2
节
快 滤 池
9
2.2 普通快滤池的工作过程与周期
第 工作过程 2
节
快 滤 池
10
2.3 过滤方式-变水头等速过滤
第
2
随着过滤进行，滤层孔隙率
节
减少，水头损失增加，滤池
内水位自动上升，自由进流，
以保持过滤速度不变。
快
滤
-------虹吸滤池
池
无阀滤池
11
2.3 过滤方式-等水头等速过滤
第
通过设置出水流速调节器 ：普通快滤池
压滤罐原理
压滤罐原理压滤罐是一种常用的固液分离设备，广泛应用于化工、制药、食品、环保等领域。
它的工作原理是利用压力驱动，将混合物中的固体颗粒分离出来，从而得到纯净的液体。
压滤罐由滤料层、滤布、滤板、滤框等组成。
首先，将待分离的混合物通过进料口加入压滤罐内。
随着混合物的流入，滤布将固体颗粒截留在滤板上，而液体则通过滤布进入滤板下方的滤料层。
滤料层是由颗粒状的滤料组成的，它能进一步过滤掉较小的固体颗粒。
这样，固体颗粒就被逐渐积累在滤布和滤料层上，形成一个固体层。
当混合物进入压滤罐后，需要施加压力来促使固体层中的液体逐渐被挤出。
一般情况下，可以通过液压系统或机械装置施加压力。
压力的增加会使固体层中的液体经过滤布和滤料层，进一步被挤压出来，经过滤板下方的排液管排出。
在压滤过程中，滤布和滤料层起到了关键的作用。
滤布具有较好的过滤性能和较高的耐久性，能有效阻止固体颗粒通过。
滤料层则能进一步过滤掉较小的固体颗粒，提高分离效果。
此外，滤布和滤料层的选择也要根据待分离物料的特性进行合理选择，以确保分离效果达到最佳。
压滤罐的工作原理可以总结为以下几个步骤：进料、过滤、排液和脱固。
进料是指将待分离的混合物加入压滤罐内；过滤是指固体颗粒被滤布和滤料层逐渐截留，液体透过滤布和滤料层进入滤板下方；排液是指通过施加压力，将固体层中的液体逐渐挤压出来，经排液管排出；脱固是指当固体层中的液体排尽后，停止施加压力，将固体层从滤布上取下，得到纯净的固体。
压滤罐的原理在固液分离过程中具有重要意义。
它能够高效地将固体与液体分离，提高产品质量和产能。
而且，压滤罐还具有结构简单、操作方便、维护成本低等优点，使其成为许多行业不可或缺的设备。
压滤罐是一种基于压力驱动的固液分离设备，通过滤布和滤料层的作用，将混合物中的固体颗粒分离出来，得到纯净的液体。
其工作原理简单明了，应用广泛，是许多行业必备的设备之一。
纯水机过滤原理
纯水机过滤原理
纯水机通过一系列的过滤步骤来去除水中的杂质和污染物，从而提供高纯度的水。
下面是纯水机过滤的原理：
1. 预处理过滤：水首先通过预过滤器，该过滤器通常由纤维材料或颗粒状材料构成，用于去除较大的杂质和悬浮颗粒，如泥沙、铁锈和颗粒有机物。
2. 活性炭过滤：水接着通过活性炭滤料，活性炭具有高度发达的孔隙结构，可以吸附水中的有机物、异味和余氯等化学污染物，从而提升水的口感和纯度。
3. 软化处理：在软化处理中，水中的硬度离子（如钙和镁）会通过离子交换器与树脂颗粒发生交换，从而减少水的硬度，防止水垢的生成。
4. 反渗透：在反渗透（RO）过程中，水通过一个半透膜，该
半透膜具有微小的孔隙，只有水分子能够通过，而其它溶解物、大分子和微生物则被阻隔。
这个过程可以有效去除细菌、病毒、重金属、药物残留和有机物等。
5. 再生处理：在一些高端的纯水机中，还会加入再生过程。
这个过程通过对反渗透后的浓水排放进行再利用，提高水的利用率和减少水的浪费。
通过这些过滤步骤，纯水机可以有效去除水中的各类污染物和杂质，提供安全、干净、无异味的高纯度水。
第16章 物理化学处理(过滤)
阀滤 流、砂滤 （4）；（2）减少二只阀门，相应降低了造价 同
池
料的双阀 和检修工作量
式滤池
缺点：（1）必须设有全套冲洗设备（2）
增加形成虹吸的抽气设备
V
下向流
优点：（1）运行稳妥可靠（2）采用砂滤
（1）适用于大、
型滤 均粒砂滤 料，材料易得（3）滤床含污量大，周期长， 中型水厂
池 料，带表面 滤速高，水质好（4）具有气水反洗和水表面
管件及阀门，管廊内管件简单，施工和检修方便。但造价稍高③进水、冲洗水及清水管均采
用金属管道，排水渠单独设置。特点：通常用于小型水厂或滤池单行布置。④对于较大滤池， 为节约阀门，可以将进水和排水阀门分别用进水虹吸和排水虹吸代替，冲洗水管和清水管仍
用阀门。特点：虹吸管通水或断水以真空系统控制。 (6)设计注意事项①滤池清水管应设短管，管径一般采用 75~200mm，以便滤池翻修后排
滤池 料的四阀 宜（3）采用大阻力配水系统，单池面积可做
（2）单池面积一
式滤池 得较大；池深较浅（4）可采用降速过滤，水 般不宜大于 100m2
质较好
（3）有条件时尽
缺点：（1）阀门多（2）必须设有全套冲 量采用表面冲洗或空
洗设备
气助洗设备
双
下向
优点：（1）同普通快滤池的（1）（2）（3） 与普通快滤池相
级配和适当的孔隙率 d.能就地取材、价廉。
石英砂是使用最广泛的滤料，双层和多层滤料中，常用的还有无烟煤、石榴石、钛 铁矿、磁铁矿、金刚砂等。轻质滤料有聚苯乙烯及陶粒等。
(2)滤料性能参数 a.比表面积:单位重量或体积的滤料所具有的表面积，单位为 cm2/g 或 cm2/ cm3。 b.有效粒径与不均匀系数:粒径级配可以用滤料的有效粒径和不均匀系数表示，关系如 下：
水处理中用到的滤料知识你懂吗
【干货】水处理中用到的滤料知识你懂吗？滤料是水处理过滤材料的总称，主要用于生活污水，工业污水，纯水，饮用水的过滤。
滤料分类:滤料(filtering media)主要分为两大类，一类是用以水处理设备中的进水过滤的粒状材料，通常指石英砂，白煤或矿石等。
另一类是物理分离的过滤介质，主要包括过滤布，过滤网，滤芯，滤纸，以及最新的膜。
物理滤料特点:瓷砂滤料为球形颗粒，具有稳定的化学性能，机械强度高，耐高温耐腐蚀比表面积大、截污吸附性能好、颗粒均匀、比重适当、使用寿命长达10年以上，解决了天然滤料石英砂使用周期短，易破碎泥化产生SiO2和遗留有机碳的二次污染问题。
用途：用于单层滤池、双层滤池、双层滤器、离子交换器等到过滤设备中做过滤介质及垫层，处理各种工业污水，工业用水，城市污水等。
稀土瓷砂由于添加了含有增强及耐腐蚀性的稀土，除具有瓷砂滤料的性能外，吸附性能进一步增强，化学稳定性更好，特别适合做反渗透系统的过滤和超滤介质。
铺装方法:1、配水系统安装完毕后，先将滤池内杂物全部清除，并疏通配水孔眼和配水缝隙，然后再用反冲洗法检查配水系统是否符合设计要求。
2、在滤池内壁安承托料和滤料的各层顶高画水平线作为铺装高度标记。
3、仔细检查不同丽江范围的承托料按其粒径范围从大到小依次清洗，以备铺装。
4、铺装最下一层滤料是应避免随换滤池的配水系统。
5、每层承托层的厚度应准确均匀用锹或刮板刮动表面使其接近水平高度应与铺装高度标记水平线相吻合。
在铺毕粒径范围等于小于2-4mm的承托料后应用该上限冲洗强度冲洗，已完成有效的水利分级。
粒径的选择:选定滤料粒径，一般根据过滤和冲洗两方面的要求，先确定石英砂滤料粒径的大致范围，然后计算出轻质滤料的最大粒径和重质滤料的最小颗粒径。
为避免层间严重混杂，铺装滤料前，可再稍稍提高石英砂滤料的最小粒径值，或降低其最大拉径值。
在国内，石英砂滤料粒径范围一般为0.5--0.8毫米，国外所用的石英砂滤料粒径较小，其有效拉径为0.4--0.45毫米。
过滤材料有哪些
过滤材料有哪些过滤材料是一种用于分离混合物中固体和液体或气体的工业产品。
在不同的工业领域，过滤材料的种类和用途各不相同。
下面将介绍一些常见的过滤材料及其特点。
1. 滤纸。
滤纸是一种常见的过滤材料，通常用于实验室和医疗领域。
它具有微孔结构，能够有效地过滤固体颗粒和微生物，对液体和气体的过滤效果非常好。
2. 滤网。
滤网是一种金属丝或塑料丝编织而成的网状材料，常用于工业生产中。
它的过滤精度和耐腐蚀性能较好，可以适用于不同的工作环境和介质。
3. 活性炭。
活性炭是一种多孔性的吸附材料，常用于水处理和空气净化领域。
它能够吸附有机物和异味，净化水质和空气，起到很好的净化效果。
4. 膜分离材料。
膜分离材料是一种新型的过滤材料，具有微孔结构，能够有效分离液体和气体中的微小颗粒和溶质。
它在生物制药、食品加工和环保领域得到了广泛应用。
5. 滤芯。
滤芯是一种集成了滤料、支撑体和外壳的过滤器件，常用于工业设备和汽车发动机中。
它能够有效过滤液体和气体中的杂质和颗粒，保护设备不受损坏。
6. 滤料。
滤料是一种多孔性的颗粒状材料，常用于制备固相萃取柱和填充床。
它具有较大的比表面积和孔隙率，能够有效地吸附和分离混合物中的组分。
7. 纳米材料。
纳米材料是一种具有纳米级结构的材料，具有特殊的物理和化学性质。
它在过滤材料领域具有广阔的应用前景，可以制备高效的纳米过滤膜和纳米吸附材料。
总结。
以上是一些常见的过滤材料及其特点，不同的过滤材料适用于不同的领域和工艺要求。
选择合适的过滤材料对于提高产品质量和生产效率具有重要意义，希望以上内容能够对您有所帮助。
过滤的几种基本方式
过滤的几种基本方式水通过滤料床层时，其中的悬浮颗粒和胶体就被截留在滤料的表面和内部空隙中，这种通过粒状介质层分离不溶物的方法称为粒状介质过滤。
可用于活性炭吸附和离子交换等深度处理过程之前作为预处理，也可用于化学混凝和生化处理之后作为后处理过程。
一、原理过滤的机理通常认为有如下几种：1.阻力截留当原水自上而下流过粒状滤料层时，粒径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越高，结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要的过滤作用。
筛选作用的强度主要取决于表层滤料的最小粒径和水中悬浮物的粒径，并与过滤速度有关。
悬浮物粒径愈大，表层滤料和滤速愈小，就容易形成表层筛滤膜，滤膜的截污能力也愈高。
2.重力沉降原水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积。
形成无数的小沉淀池，悬浮物极易在此沉降下来。
重力沉降的强度主要与滤料直径和过滤速度有关。
滤料愈小，沉降面积愈大;滤速愈小，则水流愈平稳，这些都有利于悬浮物的沉降。
3.接触絮凝由于滤料具有巨大的表面积，它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。
砂粒在水中常带有表面负电荷，能吸附带正电荷的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜，并进而吸附带负电荷的黏土和多种有机物等胶体，在砂粒上发生接触絮凝。
在大多数情况下，滤料表面对尚未凝聚的胶体还祈祷接触碰撞的媒介作用，促进其凝聚过程。
二、滤料有石英砂、无烟煤屑、大理石粒等。
除应考虑价廉易得外，还需考虑：(1)化学性质稳定;(2)机械强度足够;(3)粒度合适三、影响过滤的因素在过滤过程中的主要参数是滤速、过滤周期和滤池的截污能力。
1、滤速滤速v 的计算：V = Q / F , m/h式中：Q —滤池的出力，m3/h;F —滤池的过滤截面积，m2。
滤速不是水通过滤料间孔隙时的实际速度，而是假定滤料不占有空间时水通过滤池的假想速度，故也称为空池滤速。
水质工程学——第5章 过滤
单层滤料
双层滤料
石英砂
滤 层 深 度 (cm)
石英砂
2
在一个过滤周期内，单 位体积滤层中的平均含 污量称为“滤层含污能 力”，单位g/cm3或 kg/m3。
无煤烟
表面过滤(surface filtration) 被截留的颗粒物聚集在过滤介质表面时，称表面过滤。 粗滤、微滤和膜滤都属于表面过滤，利用孔隙的筛除作用。
滤后水质较差，而后绿层顶部几厘米厚，由原来的松散 砂粒，变成一个发粘的滤层（滤膜），具有微生物的净 化作用。
清洗：慢滤池的运行周期较长, 一般在几个月或一年
以上。当滤料堵塞需要清洗时, 可采用人工方法进行。 用铲将表层25 ~30mm 厚度的滤层铲出清洗。
设计参数：
慢滤池的滤料多采用粒径为0.3 ~1.0mm的石英砂或普通河沙。 慢滤池内的滤料层厚度一般在0.65 ~1.50m之间, 不得小0.65m。 为保证慢滤池正常工作, 滤层上面应保持一定的作用水头, 一般在 0.1~0.5m。 慢滤池的水力负荷一般为0.1 ~0.3m/h。
损失将较小。
5. 直接过滤
原水加药后不经过沉淀，而直接进入滤池的过滤。 接触过滤 原水加药后只经过混合就直接进入滤池过滤 微絮凝过滤 原水加药后经过混合和微絮凝池后进入滤池过滤
直接过滤的特点
采用双层或三层滤料滤池。 采用聚合物为主混凝剂或助凝剂。 工艺简单，药剂用量少。
硫酸铝 原水 混合
聚合物 双层或三层滤料滤池 （a） 过滤出水
由于过滤情况很复杂，目前有不少计算公式，但与生产实际存在 差距。
通过实验Ht与t一般呈直线关系。（见图）
Hmax为水头损失增值为 最大时的过滤水头损失， 一般为1.5~2.0m。 T 为过滤周期。如果不出 现滤后水质恶化等情况，过滤 周期不仅决定于最大允许水头 损失、还与滤速有关。 设滤速 vˊ >v ，其清洁 砂 层水头损失为H0 ˊ 。一方面H0 ˊ> H0 ，同时单位时间内滤层 截留的杂质量较多，
饮用水过滤处理工艺流程
饮用水过滤处理工艺流程1过滤概述在常规水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。
滤池通常置于沉淀池或澄清池之后。
进水浊度一般在10度以下。
滤出水浊度必须达到饮用水标准。
当原水浊度较低(—般在100度以下)，且水质较好时，也可采用原水直接过滤。
过滤的功效，不仅在于进一步降低水的浊度，而且水中有机物、细菌乃至病毒等将随水的浊度降低而被部分去除。
至于残留于滤后水中的细菌、病毒等在失去浑浊物的保护或依附时，在滤后消毒过程中也将容易被杀灭，这就为滤后消毒创造了良好条件。
在饮用水的净化工艺中，有时沉淀池或澄清池可省略，但过滤是不可缺少的，它是保证饮用水卫生安全的重要措施。
滤池有多种形式。
以石英砂作为滤料的普通快滤池使用历史最久。
在此基础上，人们从不同的工艺角度发展了其它型式快滤池。
为充分发挥滤料层截留杂质能力，出现厂滤料粒径循水流方向减小或不变的过滤层，例如，双层、多层及均质滤料滤地，上向流和双向流滤池等。
为了减少滤池阀门，出现了虹吸滤池、无阀滤池、移动冲洗罩滤池以及其它水力自动冲洗滤池等。
在冲洗方式上，有单纯水冲洗和气水反冲洗两种。
各种形式滤池，过滤原理基本一样，基本工作过程也相同，即过滤和冲洗交错进行。
2过滤理论过滤机理首先以单层砂滤池为例，其滤料粒径通常为0.5mm至1.2mm，滤层厚度一般为70cm。
经反冲洗水力分选后，滤料粒径自上而下大致按由细到粗依次排列，称滤料的水力分级，滤层中孔隙尺寸也因此由上而下逐渐增大。
设表层细砂粒径为0.5mm，以球体计，滤料颗粒之间的孔隙尺寸约80μm。
但是，进入滤池的悬浮物颗粒尺寸大部分小于30μm，仍然能被滤层截留下来，而且在滤层深处(孔隙大于80μm)也会被截留，说明过滤显然不是机械筛滤作用的结果。
经过众多研究者的研究，认为过滤主要是悬浮颗粒与滤料颗粒之间粘附作用的结果。
水流中的悬浮颗粒能够粘附于滤料颗粒表面上，涉及两个问题。
给水工程实验之过滤实验报告
过滤实验报告<一> 实验原理在常规水处理过程中，过滤一般是以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。
滤料颗粒通过粘附作用截留比滤料孔径大甚至略小的悬浮颗粒，这其中又包含了惯性作用，扩散作用，范德华引力和静电力的相互作用，此外，絮凝颗粒的架桥作用也存在。
过滤后期，当在一定过滤水头下虑速减小（或在一定虑速下水头损失达到极限值），或者因滤层表面受力不均匀而使泥膜产生裂缝时，大量水流自裂缝中流出，以致悬浮杂质穿过滤层而使水质恶化时，就要进行反冲洗，使滤料层再生。
<二> 实验试剂和仪器虑池模型，如图1—1；自来水。
<三> 实验步骤1.开启阀门3，冲洗滤层1min2.关闭阀门3，开启阀门2.6，快滤5min。
砂面保持稳定3.调节阀门1.6，待水柱稳定后，此时水流量为200L/h，读取各测压管中水位高度4.调节调节阀门1.6，使水量依次为300 L/h，350 L/h，400 L/h ，450 L/h ，500 L/h，分别测出各测压管中水位值，记入表中。
实验装置图如上：图1—1<四> 实验数据表格日期：2011,10,24 过滤住直径d=120mm 横截面积W=0.0113㎡水温：20℃表1--2 清洁砂层水头损失实验记录表序号流量Q（L/h）流速V=Q/W(m/h)实测水头损失测压管水头/cm最高测压管水位值h b最低测压管水位值h ah=h b-h a<五> 结果分析从虑速水头损失与虑速的折线图来看水头损失在虑速较小和较大时都改变的比较平缓，大体上呈线性变化。
然而在虑速为30 m/h 左右时，有一个较大的突变。
经过反复对比分析发现原因可能如下：当虑速小于30 m/h时，整个虑柱只有第三层和第四层的滤料颗粒起到了过滤作用，而这两层的滤料颗粒的直径都是比较大的，能截留的悬浮颗粒相对较少，所以水头损失很小。
而当虑速大于30 m/h时，整个虑柱的四层滤料都起到过滤作用，滤层组成的改变，提高了滤层含污能力，过滤效果明显增加，水头损失在这一点上突变增加很大，但是，此后水头损失的改变却很小很平缓，表明多层滤料的过滤柱相应的也会降低滤层中水头损失的增长速率，与单层过滤柱相比，更加有利于过滤效果的提升。
多介质过滤器常用滤料
多介质过滤器常用滤料多介质过滤器是利用一种或几种过滤介质，在一定的压力下把浊度较高的水通过一定厚度的粒状或非粒材料，从而有效的除去悬浮杂质，胶状杂质及沉淀技术不能去除的微小粒子及细菌，从而使水澄清的过程。
常用的滤料有石英砂，无烟煤，鹅卵石，锰砂，磁铁矿，石榴石，麦饭石，活性炭等粒状滤料，用于截留水中杂质。
（一）、石英砂1、堆积密度：1.6-1.75t/ m3（常规可选取1.7t/m3）；石英砂主要的粒径有：0.6-1.2mm ；1.2-2 mm ；2-4 mm；4-8 mm2、设计滤速：理论设计参考滤速为：6-8m/h3、主要特性：硬度大，抗腐蚀性好，密度大，抗机械强度高，载污能力强，使用寿命长。
4、公式计算产水量计算公式；πr2×v＝产水量T/H,罐体直径计算公式；πr2×v＝T/H,滤料重量计算公式πr2×密度×高度＝滤料重量反洗水量是进水量的2-3倍（二）、活性碳1、含义：用木质，竹质，果壳，煤等这些材料通过物理和化学作用对原料进行破碎，活化，漂洗，烘干，筛选后制作而成的。
活性碳的制造:（1）将木炭，竹炭，果壳炭，煤等这些材质经过高温的炭化过程，在400至600度的温度下，原料将被完全炭化，此时生成的炭化料含炭量为50％至80％。
（2）在将这些炭化料经过高温炉加热，这就是活性碳活化过程，在活化期间会再高温炉中通入蒸气和空气等，以去除活性碳孔隙内杂质，进而提高孔隙率。
（3）最后就是颗粒状的活性碳，在经过加工成为圆柱状或粉状的活性碳。
2、活性碳分类：主要分为：木质碳,果壳碳,煤质碳各种活性碳碘吸附值:（1）、木质碳800以下；（2）、煤质碳800以下；（3）、果壳碳:A、椰壳碳950以上B、杏壳碳900以上C、桃壳碳700-800D、杏壳碳900以上只有碘吸附值大于800以上的才可应用于饮用水的处理。
3、主要技术参数堆积密度：0.45-0.55g/ml（设计常规取值0.5t/m3）。
滤料简介介绍
03
滤料的选择与使用
滤料的选择与使用
• 滤料是用于过滤、分离或纯化流体中的固体颗粒或杂质的材 料。它们在许多领域都有广泛应用，包括水处理、空气净化 、石油化工、制药等。了解滤料的选择、使用及相关注意事 项对于确保过滤效果和延长滤料寿命具有重要意义。
04
滤料的发展趋势与展望
滤料的发展趋势与展望
去除有害物质：通过滤料的吸附、化学 反应等作用，可以去除流体中的有害物 质，如重金属离子、有机物等。
滤料的分类
根据滤料的材质和结构特点，可以将其分为以下 几类
颗粒滤料：由颗粒状物质（如石英砂、活性炭） 构成的滤料。颗粒滤料具有较大的比表面积和孔 隙率，可实现高效的过滤和吸附。
纤维滤料：由天然纤维（如棉花、麻）或合成纤 维（如聚酯纤维、尼龙）用于空气 过滤、液体过滤等。
滤料的作用
滤料的主要作用是去除流体中的杂质和 颗粒，实现物质的分离和纯化。具体来 说，滤料的作用包括以下几个方面
保护下游设备：滤料可以作为预处理手 段，保护下游设备免受颗粒、杂质等的 损害。
控制流速：滤料可以提供一定的阻力， 控制流体的流速，确保过滤过程的稳定 进行。
去除悬浮物：滤料可以截留液体中的悬 浮物，使液体变得清澈透明。
• 滤料是用于过滤、分离、净化等工艺过程的一种重要材料。 它能够根据特定的物理、化学性质，实现对混合物中不同组 分的有效分离，广泛应用于空气过滤、水处理、石油化工、 冶金等领域。随着科技的进步和工业的发展，滤料也在不断 发展和完善。
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滤料简介介绍
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目录
• 滤料概述 • 常见滤料类型及其特性 • 滤料的选择与使用 • 滤料的发展趋势与展望
01
过滤实验
过滤实验一、实验目的1、了解滤料级配方法2、熟悉过滤实验设备的过滤、反冲洗过程3、验证清洁砂层水头损失与滤速成正比4、加深对过滤基本规律的理解二、实验原理及设备在水处理技术中，过滤是通过具有空隙的粒状滤料层（如石英砂等）截留水中的悬浮物和胶体，从而使水得到澄清的工艺工程。
滤池的形式有多种多样，以石英砂为滤料的普通快滤池使用历史最久，并在此基础上发展出现了双层滤池、多层滤池和上向流过滤等。
过滤的作用，不仅可以截留水中的悬浮物，而且通过滤层还可以把水中的有机物、细菌乃至病毒等随着浊度降低而被大量的去除，净水的原理如下：1、阻力截留当污水流过颗粒状滤料层时，粒径较大的悬浮物颗粒首先被截留在表层的滤料的空隙中，随着此层滤料间的空隙越来越小，截污能力也越来越大，逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并由他起到重要的过滤作用。
这种作用属于阻力截留或筛滤作用。
悬浮物粒径越大，表层滤料和滤速越小，就越容易形成表层筛滤膜，滤膜的截污能力也越高。
2、重力沉降污水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积。
重力沉降强度主要与滤料的直径以及过滤速度有关。
滤料越小，沉降面积越大，滤速越小，水流越平稳，这些都有利于悬浮物的沉降。
3、接触絮凝由于滤料具有巨大的比表面积，它与悬浮物质间有明显的物理吸附作用。
此外，沙粒在水中常常带有表面负电荷，能吸附带正电荷的胶体，从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜，并进而吸附带负电荷的粘土和多种有机物等胶体，在沙粒上发生接触絮凝。
在实际过滤过程当中，上述三种机理往往同时起作用，只是随着条件不同而有主次之分。
对粒径较大的悬浮物颗粒，以阻力截流为主，因为这一过程主要发生在滤料的表面，通称成为表面过滤。
对于细微的悬浮物，以发生在滤料深层的重力沉降和接触絮凝为主，称为深层过滤。
在过滤当中，滤料起着核心的作用，为了取得良好的过滤效果，滤料应具有一定级配。
滤料级配是指将不同粒径的滤料按一定的比例组合。
均质滤料水头损失
均质滤料水头损失由粒状材料组成的滤床的过滤过程是一个极为复杂的过程，其水头损失还无法进行精确的计算。
对于清洁滤层，可采用利瓦(Leva)公式或费尔—哈奇(Fair-Hatch)公式进行计算，但当滤层在过滤过程中被浊质堵塞后，因缺乏截留浊质在滤层中的分布规律，所以其水头损失还无法求得。
虽然很多研究者提出了堵塞滤层的水头损失微分计算公式，但因缺乏滤层中比沉积量σ的分布规律，因而也无法计算。
实际工程中往往是利用试验值或经验公式进行计算。
1滤层中的水流流态滤层中的水流流态，可用水流在粒状材料孔隙内流动时的雷诺数来判定。
其定义为：Re=ρul/μ(1)式中Re——水流在粒状材料孔隙内流动时的雷诺数玼——水流在粒状材料孔隙内流动时的流速μ——水的动力粘性系数，Pa·sρ——水的密度，kg/m3玪——水流在粒状材料孔隙内流动时的水力半径玪为一特征长度，其定义如下：l=ω/χ=ε/f(2)式中ω——水流流动时的过流面积χ——过流断面上与水接触的固体边界长度，即湿周ε——滤床的孔隙率玣——滤层的比表面积式(2)中f值按下式计算：f=6α(1-ε)/de(3)式中玠e——滤料的当量直径α——非均匀颗粒的表面形状系数，是其表面积与同体积球形颗粒表面积的比值则雷诺数可表示为：Re=ρul/μ=ρuε/μf=ρυ/μf=ρυde/6αμ(1-ε)(4)根据敏茨的试验研究证明，当Re＜2.0时，其水流在滤层中的流态为层流。
若取石英砂滤料的当量直径为de＝0.8mm，面积形状系数α＝1.25，滤料的孔隙率ε＝0.42，水的体积质量ρ＝1000kg/m3，水的动力粘性系数μ＝0.001Pa·s，则当水流流态为层流时，有：ρυde/6αμ(1-ε)＜2.0υ＜2.0×6αμ(1-ε)/ρde=0.0109m/s=39.2m/h因此可认为：当滤速接近40m/h时，水流在滤层中的流动仍为层流流动。
2滤层的毛细管模型由粒状材料组成的滤床，内部有无数孔隙通道。
污水处理的基本方法(1)
1 过滤机理
沉淀处理工艺的四种用法
沉砂池：用以去除污水中的无机性易沉物
初次沉淀池：较经济的去除悬浮有机物，减轻后续生物处 理构筑物的有机负荷
二次沉淀池：用来分离生物处理工艺中产生的生物膜、活 性污泥等，使处理后的水得以澄清。
污泥浓缩池：将来自初沉池及二沉池的污泥进一步浓缩， 以减小体积，降低后续构筑物的尺寸及处理费用等。
池型：长方形
一端进水 另一端出水
贮泥斗在池进口
池内水流由下向上 池内水流向四周辐流
池型：多为圆形，有方形或多角形 池中央进水，池四周出水 贮泥斗在池中央
沉淀池特点与适用条件
沉淀池由五部分组成
沉淀池由五部分组成： 进水区、出水区的功能是使水流的进入与流出保持平稳， 以提高沉淀效率。 沉淀区 贮泥区贮存、浓缩与排放污泥。 缓冲区避免水流带走沉在池底的污泥。
图2-9 快速滤池原理图
① 单层滤料滤池 ② 双层滤料滤池 ③ 三层滤料滤池
2-10
二、污水的重力分离处理
（一）沉淀分类
（二）沉砂池
1．沉砂池的作用、位置
2．沉砂池的工作原理
3．
（三）沉淀池
1.沉淀池组成
2.沉淀池种类与作用
3.沉淀池的运行方式
4.设计原则及参数
状、水泥沉界斗速面中是。及变二浓化次缩的沉池。淀中化池污学与泥絮污的凝泥浓沉浓缩淀缩属过池程中存发在 于这生压种。缩类沉型淀。。
第五章过滤吸附
为了保证出水水质，控制制水能耗，过滤设备通常运行到一定程度 （①出水浊度到限值；②水头损失到限值），停运、实施反冲洗，清 除滤层中的污泥，恢复滤料过滤能力。 如机械过滤器：浊度允许值3mg/L,水头损失29.4Kpa 一般过滤设备出水浊度允许值与水头损失允许值是对应的，都与一定 工况下，所经历的过滤时间有关，只要出水浊度、水头损失、过滤时 间三个指标之一到达限值，过滤即停止。
按水流方向可分为下向流、上向流和双流，
按过滤工艺可分为澄清过滤（混凝、沉淀处理后进过 滤器）、接触过滤（混凝后直接进过滤器）
下面按工作压力不同分别介绍一些典型的设备。
一、压力式过滤器
在一定压力下进行过滤，通常用泵将水输入过滤器中。由 钢板制成的圆柱形密闭容器。 1、普通过滤器（单流式过滤器或机械过滤器） 单层滤料、下向流、滤料为：石英砂、无烟煤、活性炭等 2、双流式过滤器 由于普通式过滤器的下层滤料不能充分发挥截污作用，人 们设想出从上下同时进水。 进水分为两路：一路由上部进，另一路由下部进，从中间 出水。 3、双层滤料过滤器 上层为相对密度小、粒径大的滤料，下层为相对密度大、 粒径小的滤料。
三、影响吸附的因素
吸附剂本身、吸附质本身、环境条件 （一）吸附剂的结构 • 1.比表面积—比表面积越大越好，对大分子可能不利。 • 2.孔结构—细孔的分布—大、中（过渡）、微孔；大孔通 道，中孔吸附大分子，观察用于水处理并被饱和的活性炭 细孔分布与新鲜活性炭对比，微孔大量减少，此部分吸附 起支配作用。 • 3.表面化学性质—表面氧化物—酸、碱两类 –低温活化(<500)的碳可以生成表面酸性氧化物，水解 后可以放出H+，吸附碱金属氢氧化物 –高温活化（800-1000）的碳生成表面碱性氧化物，水 解后可放出OH-基团，吸附酸性物。
反滤层工作原理
反滤层工作原理引言概述：反滤层是一种常用于水处理和空气净化领域的技术，它通过特定的材料和结构，能够有效地去除悬浮物、颗粒物和其他杂质。
本文将详细介绍反滤层的工作原理，包括过滤机制、材料选择和应用场景等方面。
一、过滤机制1.1 惯性沉降反滤层中的颗粒物会受到流体的惯性作用，导致其沉降到滤层表面。
较大的颗粒物由于惯性较大，沉降速度快，较小的颗粒物则沉降速度较慢。
这种惯性沉降的机制能够有效地分离不同大小的颗粒物。
1.2 捕集作用反滤层的材料通常具有一定的表面电荷或者表面能，能够吸附颗粒物。
当颗粒物接触到反滤层表面时，会被吸附在材料表面上，从而实现颗粒物的捕集。
这种捕集作用对于一些弱小的颗粒物尤其有效。
1.3 空隙阻塞反滤层的材料通常具有一定的孔隙结构，颗粒物在流体中通过这些孔隙时，会被孔隙阻塞。
较大的颗粒物会被直接阻塞在孔隙入口，而较小的颗粒物则会逐渐阻塞孔隙内部。
这种空隙阻塞的机制能够有效地过滤掉不同大小的颗粒物。
二、材料选择2.1 滤料反滤层的滤料是实现过滤效果的关键。
常用的滤料材料包括石英砂、活性炭、陶瓷等。
石英砂具有良好的过滤效果和耐高温性能，适合于高温环境下的水处理。
活性炭能够吸附有机物温和体，适合于空气净化领域。
陶瓷材料具有良好的耐压性和耐腐蚀性，适合于高压和腐蚀性介质的过滤。
2.2 材料结构反滤层的材料结构也对过滤效果有重要影响。
常见的结构包括纤维状、颗粒状和膜状等。
纤维状结构具有较大的表面积和较好的捕集效果，适合于弱小颗粒物的过滤。
颗粒状结构具有较大的孔隙和较好的空隙阻塞效果，适合于较大颗粒物的过滤。
膜状结构具有较高的选择性和较好的通透性，适合于特定颗粒物的过滤。
2.3 材料特性反滤层的材料还需要具备一定的特性，以满足不同应用场景的需求。
例如，耐高温性能、耐腐蚀性能、抗压性能等。
根据具体的应用场景，选择适合的材料特性，能够提高反滤层的工作效率和使用寿命。
三、应用场景3.1 水处理反滤层广泛应用于水处理领域，如家庭自来水过滤器、工业废水处理等。
粒状滤料过滤过程应控制的主要参数指标有哪些
粒状滤料过滤过程应控制的主要参数指标有哪些?
对于粒状滤料的深层过滤过程主要控制指标包括∶滤速与滤池面积、水头损失及工作周期、滤料层含污能力及杂质穿透深度。
（1）滤速与滤池面积滤速是单位面积上所通过的流量，单位m/h。
滤速是控制滤池投资、影响水质和运行管理的重要指标。
过滤速度有两种情况∶一种是正常工作条件下的滤速；另一种是当某格滤池因冲洗、维修或其他原因不能工作时，其余滤池分担处理量必须采取的滤速，即强制滤速。
滤速与滤池的滤料组成有关，见表2.2.32。
（2）工作周期及水头损失滤池从开始过滤到冲洗结束的一段时间，即为快滤池的工作周期。
工作周期一般为12～24h。
水头损失是指滤池过滤时滤层上面的水位与滤后水在集水干管出口处的水位差。
水头损失是决定滤池冲洗的一个指标，一般普通快滤池冲洗前的最大水头损失约控制在2～3m。
（3）杂质穿透深度和滤层含污能力在过滤过程中，自滤层表面向下某一深度处，所取水样恰好符合过滤水水质要求时，该深度就是杂质穿透深度。
在保证滤池出水水质前提下，杂质穿透深度越大越好，这表明整个滤层能充分发挥作用。
在一个过滤周期内，如果按整个滤层计，单位体积滤料中所截留的杂质量为滤层含污能力，单位为kg/m ³。
含污能力大，表明滤层所发挥的净水作用大。
滤层含污能力与杂质穿透深度有着密切联系。
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粒状滤料过滤
(一)粒状滤料过滤原理
在粒状滤料过滤过程中，除了有筛分作用外，还有以下一些作用：
(1)吸附。
滤料颗粒表面吸附了水中微小的颗粒。
(2)架桥。
截留下来的悬浮物在滤料表面发生彼此重叠和架桥的过程，形成了一层附加的滤膜。
(3)混凝。
在凝絮、悬浮物和砂粒表面之间发生了与混凝作用相同的颗粒凝集过程。
(二)滤料组成
过滤设备主要是通过滤料来截留水中的杂质，因而滤料的性能对过滤效果起决定性作用。
在通过反冲洗水力分级以后，粒径小的滤料在上层，越往下层粒径过大。
因此由上而下滤层的截污能力逐渐减弱，水流自上而下地在滤层孔隙间行进过程中，杂质首先接触到的是截污能力最弱的细滤料，由于下层滤料比上层要粗，其截留能力不及上层，会造成污泥绝大部分堆积在上层，导致局部阻力增长过快，所以其出水水质差，过滤周期短。
双滤料过滤器中的滤料层是密度小颗粒大的在上(如无烟煤)，密度大颗料小的在下(如石英砂)，这种滤床水力反冲洗分层后，滤料沿程从粗到细，截污能力沿程渐增，因而实现了整层滤料截污能力与残留杂质除去难度的最佳匹配。
这种滤床性能优越，截污容量大，过滤周期长，出水水质好，水头损失增长速度慢。
实际应用中大多采用双层滤料。
滤料组成见图2-20。
双层滤料:(上)无烟煤0.8~0.8mm, 450mm。
(下)石英砂0.5~1.2mm, 200~450mm。
两层的K值(不均匀系数)约为2。
根据经验，尸当煤层中最大粒径。
与沙层最小粒径d之比，D/d>3时，两层间的混杂高度约50-l00mm。
均粒陶(瓷)质滤料本身性能良好，但由于经济原因，选用受到一定限制。
(三)滤料的规格
1.滤料物理化学性能要求
(1)机械强度。
运行中实用磨损率小于3%。
(2)坚固性。
要求在浓度较大的中性盐溶液中，不产生结晶膨胀破坏作用。
(3)化学稳定性。
先后在5%的盐酸、5%的氢氧化钠溶液中保持40 ℃浸泡，最后其水溶液中，二氧化硅的增加量不超过20yug/L为合格。
(4)外形。
接近球形，比表面粗糙而有棱角。
圆球形颗艇颗粒间的孔隙率比较大;表面粗糙的比表面积大，棱角处吸附作用最强。
2.滤料的有效直径和不均匀系数K
(1)有效粒径。
滤粒颗粒的大小用“粒径”表示，粒径是指能把滤料颗粒包围在内的一个假想球面的直径。
通过筛孔d的滤料颗粒的等体积积球体的直径d1称为校准孔径，见图2-21。
滤料颗粒间的数量关系由筛分试验求得，具体方法如下:取定量滤料样品(如300g)，置于105℃的恒温箱中烘干，从干样中称取100^-200g(准至0. 01g)，放于一组筛中过筛，最后称出留在每一筛上的颗粒质量，得筛分结果:【筛号、筛孔(mm)、筛的校正孔径(mm)、剩在筛上的样品质量( g)、通过该筛号的样品质量(g)和百分数(%)】，可以绘成如图2-22所示曲线，称为滤料的级配曲线。
例如曲线与纵坐标10%交点的横坐标筛孔就叫做d10 。
d10。
表示10%能通过筛孔。
d80。
表示80%能通过筛孔。
同样的关系可得d10 = 0. 53mm, d80=1. 05mm d80、d10称为有效粒径。
:一’不均匀系数。
d10表示滤料颗粒中小颗粒的大小，K80反映滤料颗粒大小不均匀程度，d80/d10,的比值叫做不均匀系数K。
(四)滤料层的孔隙率η
滤料层的孔隙率指整个滤层中孔隙总体积与整个滤层的堆积体积之比。
孔隙容积一部分容纳悬浮物颗粒外，其余大部分用作水流通道。
对于石英砂，η为0.42-0.45。
对于无烟煤，η为0.50-o.55。
(五)滤料层的截污能力
（1）滤料的含污量上层最大，逐层往下越来越小。
上层滤料粒径小，孔隙也小，因截污量大，所以堵塞严重;下层滤料粒径大，孔隙大，但堵塞反而较轻，所以没有充分发挥粗粒径滤料的作用。
随着时间的增加，去除悬浮物的任务将逐渐转移到下面滤层。
(2)滤料级配相同时，当滤速加大后，滤料层的截污分布状况有所变化，滤速大的比滤速小的分布均匀，较能发挥粗粒径滤料的作用。
滤层的截污能力又称泥渣容量，它可以按每平方米过滤面积或o-L-69}立方米滤料所能除去泥渣的质量来表示。
进、出水浊度(悬浮物) 确定后，可计算一个运行周期中滤层处理的水量。
过滤器的运行周期的控制主要根据运行中进、出水的压力差和截污能力来确定。
双层滤料的容污能力为单层滤料的两倍。