过滤的基本概念和设备介绍

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3．等水头变速过滤
•如果过滤水头始终保持不变，滤速必然要降低。 －－移动罩滤池
•多格滤池进水渠连通，各池水位相等，但由于各池截 污量不同，滤速v不等。干净滤料滤速大。 •整个系统平均滤速不变。 •每个滤池滤速逐渐降低。 •分隔数很多时，可以近似达到“等水头变速过滤”
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4座滤池进水渠相通，在任 何时间水位基本上相等。
双层
密度较大、粒 径较小(石英砂)
石榴石
三层
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4）均质滤料
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第3节 滤料与承托层
一、滤料 1．种类
石英砂、无烟煤、大理石、石榴石、白云石 聚苯乙烯发泡塑料 纤维球滤料
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2．粒状滤料的粒径与级配
d80 d10
各种粒径的颗粒所占重量比例的累积曲线。
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•有效粒径和不均匀系数 d10和d80：分别通过滤料重量10％和80％的筛孔 孔径 不均匀系数K80＝d80/d10 d10反映了产生水头损失的主要部分。 K80愈大，颗粒愈不均匀，孔隙率下降，含污能 力降低，反冲洗强度不好确定。
过和设滤备的介基绍本概念
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❖第1节 概述 ❖第2节 快滤池 ❖第3节 滤料与承托层 ❖第4节 配水系统与反冲洗 ❖第5节 其它过滤设备
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第1节 概 述
什么是过滤？ •过滤介质 •固液分离手段
日常生活中常用砂来净水。
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一、慢滤池
•滤速慢v＝0.1-0.3 m/h •表面生长一层滤膜（1－2个星期后） •效果：浊度可降到0，可不消毒。
假设：水位和滤速不变
H：滤池总水头
Ht: 滤料层水头损失 h1: 配水系统水头损失 ht: 控制阀水头损失 v2/2g:流速水头
h2: 剩余水头
HH th1ht2 vg 2h2H 0 H thH△损0H失：t：增清在殖洁时滤间料t水时头的损水失头
Ht H0Ht
h
h1
ht
v2 2g
h2
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hT, 阀门全开
•机理：表层细砂层粒径为0.5mm，孔隙尺寸为80um， 但进入滤池的颗粒大部分小于30um，但仍能被去除。
不光是机械筛滤，还有接触粘附的作用。
——深层过滤
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涉及两个过程：迁移和粘附
范德华引力、 粘附过程与
静电力、
澄清池泥渣
特殊化学吸附力 的类似。
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应用：
•给水处理
原水混凝沉淀/澄清过滤
原水微絮凝过滤（微絮凝过滤） 直接
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•最大与最小粒径：dmax, dmin 工程上为方便，一般dmind10, dmaxd80 我国规范中，采用dmax, dmin, K80来控制滤料粒 径分布。 •滤料筛选方法： 按要求设计d10和d80 筛选。
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设计要求：d10=0.55mm，K80=2.0, 则d80=1.1mm
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3．滤料层规格
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五、滤料内杂质分布规律
•反洗后由于水力筛分，粒径 顺过滤方向由小变大。 •滤料表层孔隙率较小。 •杂质主要截留在滤料表层。 •下部滤层截污能力未得到充 分发挥 。
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六、提高滤池截污能力的途径 改进方向：
提高滤层含污能力，延长过滤周期。 1) 上向流
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2）双向流
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3）双层或多层滤池
密度较小、粒 径较大(无烟煤)
1. 清洁滤层水头损失
h0
180g(1mm 030)21d0
2 l0v
h0——清洁滤料层的水头损失 ——运动粘滞系数 m0——滤料空隙率 d0——与滤料体积相同的球体直径 l0——滤料层厚度 v——滤速 ——滤料颗粒球度系数
H0 h0
卡曼-康采尼公式 Carman-Kozony
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2.过滤过程中水头损失
什么过滤现象？
滤膜
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•机理： •微生物吞食细菌 •微生物分泌出起凝聚作用的酶 •藻类产生氧气，起氧化作用。
•但生产效率低，1－3月后堵塞，需刮掉滤膜， 重新补砂。
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二、快滤池及其机理
•条件：滤速大于10 m/h 必须先投加混凝剂
•作用：去除浊度，浊度<5度，同时可去除一部分细菌、 病毒。残留的裸露细菌容易在滤后消毒中被杀灭。
随着过滤进行，滤层孔 隙率减少，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。
-------虹吸滤池 无阀滤池
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过滤周期 与滤速有关
滤池中 的水位
滤池总过滤水头损失H＝H0＋h＋△Ht H0：清洁滤层水头损失
h：配水系统、承托层及管路水头损失
△Ht：在时间t时的水头损失增殖
原水加药过滤（接触过滤）
过滤
•废水处理
原水生物处理过滤
原水生物处理混凝沉淀过滤
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第2节 快滤池
一、快滤池的分类 普通快滤池 虹吸滤池 重力滤池 压力滤池 移动罩冲洗滤池
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二、普通快滤池的构造 集水渠 洗砂排水渠 滤料层 承托层 配水系统 管廊：
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过滤 反冲洗
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三、过滤过程中水头损失
ht0
ht
1.5-2m
h2 v2/2g
h1
Ht
H0
T
T’
如果滤速不变，h1和v2/2g在过滤过程中不变。
时间t：滤料层阻力→Ht；阀门阻力→ht
T：过滤工作周期，12－24h
T’：最大工作周期
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四、过滤方式
1．等水头等速过滤 通过设置出水流速调节器 普通快滤池
恒定水位
滤速调节器
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2．变水头等速过滤
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Байду номын сангаас
第4节 配水系统与反冲洗
配水系统的目的： 均匀分布反冲洗水 均匀收集过滤水
配水不均匀导致： 1）部分区域水量小，冲洗不净 2）部分区域水量大，冲动垫层
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一、配水系统的不均匀性
Hx 冲 洗 水 头
材质、粒径和厚度
粒径：小，比表面积大，有利于矾花吸附但易堵塞
厚度：矾花穿透深度＋保护厚度
穿透深度与粒径、滤速及水的混凝效果有关
滤速：单层：8-10m/h 双层：10-14m/h 三层：18-20m/h
滤速的定义：流量/面积
强制滤速：一个或2个滤池 停产时其余滤池超过正常 负荷下的滤速
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二、承托层 作用： 阻挡滤料进入配水系统 均匀配水（反冲洗时） 主要配合大阻力配水系统而使用。
一座滤池冲 洗完毕
如果一组滤池的滤池数很多，阶梯式下降折线将变为 近似连续下降曲线。
每一格滤池在反洗间隔之间，按等速过滤方式，水位
略有升高。
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等速与变速过滤的差别？ 在平均滤速相同的条件下，减速过滤的滤后水质较 好。而且在相同过滤周期内，过滤水头损失要小。 清洁时，过滤速度虽大，但孔隙也大，孔隙内的速 度并不太大，可将一些悬浮杂质带入下层滤料。而 当截留有杂质时，孔隙减少，滤速也减少，可防止 悬浮物穿透滤层。