给水处理过滤
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20~25
3．滤料的当量直径
（9-5）
式中，de ——滤料层的当量粒径，mm pi ——截留在筛孔为和的筛子之间的滤料重量占滤料总
适用的进水条件
出水水质
细菌的去除效率 颗粒物去除效率
浊度10ntu以下； 总大肠菌类 10~1000个 /100mL；
藻类不太多；
10000人以下的给 水处理
小于1.0ntu 总大肠菌类<1个
/100mL
细菌总数99% 能去除逗号弧菌
(Vibrio comma)
2.7~7m 99% 7~12m99.9% 较大颗粒
图9-10 直接过滤流程
直接过滤的两个特点：
①采用双层或三层滤料滤池； ②采用聚合物为主混凝剂或助凝剂。 直接过滤要求： ①原水浊度和色度较低且水质变化小，常年 原水浊 度低于50度； ②直接过滤中的滤速应根据原水水质决定，浊度偏 高时应采用较低滤速，当原水浊度在50度以上时， 滤速一般在5m/h左右。
重质矿石 dmax=0.5 dmin=0.25
表滤9料-2组成滤料级配与滤速
不均匀系数 K80
厚度 （mm）
<2.0
700
滤速 （m/h）
~10
<2.0
300~400
勇于开始，才1能0~1找4 到成
<2.0
功的400路
<1.7
450
<1.5
230
18~20
<1.7
70
强制滤速 （m/h）
10~14 14~18
9.3 滤料与承托层
9.3.1 要求 1.具有足够的机械强度 2.具有足够的稳定性 3.能就地取材、价廉
4.外形接近于球状，表面比较粗糙而有棱角。
9.3.2 滤料性能参数
1.比表面积 粒状滤料的比表面积可以表示为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。 2.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：
（2）附着力与水流剪力
见图9-3。
9.2.2 过滤水力学
1．快滤池滤层的发展与利用
滤层含污能力：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。
采用单水冲洗的石英砂滤料滤池是典型的水力 分级滤料滤池，其含污量随深度的变化见图9-4
多层滤料滤池接近理想滤料滤池，最常见为双 层和三层滤见图9-5。双层滤池其含污量随深度的 变化见图9-4曲线2。
4 过滤方式
（1）恒速过滤
最常见的恒速过滤如图9-7所示。在恒速过滤状态，由于 滤层逐渐被堵塞，水头损失随过滤时间逐渐增加，滤池中水 位逐渐上升，当水位上升到最高水位时，过滤停止以待冲洗 。无阀滤池与虹吸滤池是典型的恒速过滤滤池。
（2）递降速过滤
设四个滤池组成一个滤池组，假设：①进入滤池组的 总流量不变；②每个池子的性能完全相同；③每个滤池恰好 按它的编号顺序进行冲洗。则滤池的水位与滤速变化如图99所示。
均质滤料过滤目前在实际生产中已经实现，如 V型滤池。要实现均质滤料过滤，反冲洗时滤料层 不能膨胀。
3．过滤过程中水头损失变化
（1）清洁滤料层的水头损失 卡曼-康采尼公式（Carman-Kozony）公式：
非均匀滤层按下式计算：
（2）过滤过程中的水头损失变化 过滤时滤池的总水头损失为：
（9-1） （9-2） （9-3）
9.2 过滤理论
9.2.1 截留机理 1．悬浮颗粒被截留的机理 两阶段理论：由迁移与吸附组成。
迁移：沉淀、扩散、惯性、阻截和水动力，见图9-2。 吸附：范德华引力、静电力、以及某些化学键和某些特 殊的化学吸附力作用、絮凝颗粒间的架桥作用。
图9-2 悬浮颗粒的迁移过程
Байду номын сангаас
2．吸附与剥离
（1）Ives-Mints争论 Ives： ①附着于滤料之上的悬浮颗粒在过滤过程中绝对不 剥离； ②在过滤后期悬浮颗粒穿透滤层进入滤池出水是吸 附效率降低的缘故。 Mints： ①吸附和剥离是过滤过程中同时存在的两个相反的 现象，且剥离量与含污量成正比； ②剥离是悬浮颗粒穿透滤层进入滤池出水的原因。 争论至目前的结果是Mints理论已取得了优势。
99%~99.9%
9.1.2 快滤池
1. 构造见图9-1
2020年7月12日星期日
2. 工作过程 由过滤与反冲洗两部分组成。
3.滤速 滤速是指单位时间、单位过滤面积上的过 滤水
量，单位为m3/（m2 • h）或m/h。 4.工作周期
从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为快滤池的 工作周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。 滤池的工作周期为12~24h。
（3）负水头现象
当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一深度处 的滤层的水头损失超过该深度处的水深，该深度处就出现负 水头，见图9-6。
负水头会导致空气释放出来，危害： ①是增加滤层局部阻力，增加了水头损失； ②空气泡会穿过滤料层，上升到滤池表面，甚至把 煤粒这种轻质滤料带走。在冲洗时，空气更容易把 大量的滤料随水带走。 避免滤池中出现负水头的两个方法： 一是增加砂面上的水深； 二是令滤池出口位置等于或高于滤层表面。
移动冲洗罩滤池是典型的递降速过滤滤池，当移动冲洗罩 滤池的分格数很多时，这格滤池冲冼与下一格滤池冲洗的间 隔时间很近，滤池水位变化不大，有可能达到近似的“等水 位变速过滤”。
5. 直接过滤
原水不经过沉淀而直接进入滤池的过滤称为“直接过滤”。 直接过滤有两种方式：①原水加药后只经过混合就直接进入 滤池过滤，称为“接触过滤”。也可称为“直流过滤”，见图910中（a）与（b）所示；②原水加药后经过混合和微絮凝池 后进入滤池过滤，称为“微絮凝过滤” ，如图9-10中（c）与 （d）所示。
给水处理过滤
2020年7月12日星期日
9.1 过滤概述
9.1.1 慢滤池
慢滤池是最早出现的用于水处理的过滤设备，能有效地去 除水的色度、嗅和味，见9—1。由于慢滤池占地面积大、操 作麻烦、寒冷季节时其表层容易冰冻，在城镇水厂中使用的 慢滤池逐渐被快滤池所代替。
表9—1 现代慢滤池的适用的进勇功水于的条开路件始与，出才水能水找质到成
（9-4）
3.最大粒径、最小粒径 常用的数据见表9-2。
类别 单层石英砂
滤料 双层滤料
三层滤料
粒径 （mm）
dmax=1.2 dmin=0.5
无烟煤 dmax=1.8 dmin=0.8
石英砂 dmax=1.2 dmin=0.5
无烟煤 dmax=1.6 dmin=0.8
石英砂 dmax=0.8 dmin=0.5
3．滤料的当量直径
（9-5）
式中，de ——滤料层的当量粒径，mm pi ——截留在筛孔为和的筛子之间的滤料重量占滤料总
适用的进水条件
出水水质
细菌的去除效率 颗粒物去除效率
浊度10ntu以下； 总大肠菌类 10~1000个 /100mL；
藻类不太多；
10000人以下的给 水处理
小于1.0ntu 总大肠菌类<1个
/100mL
细菌总数99% 能去除逗号弧菌
(Vibrio comma)
2.7~7m 99% 7~12m99.9% 较大颗粒
图9-10 直接过滤流程
直接过滤的两个特点：
①采用双层或三层滤料滤池； ②采用聚合物为主混凝剂或助凝剂。 直接过滤要求： ①原水浊度和色度较低且水质变化小，常年 原水浊 度低于50度； ②直接过滤中的滤速应根据原水水质决定，浊度偏 高时应采用较低滤速，当原水浊度在50度以上时， 滤速一般在5m/h左右。
重质矿石 dmax=0.5 dmin=0.25
表滤9料-2组成滤料级配与滤速
不均匀系数 K80
厚度 （mm）
<2.0
700
滤速 （m/h）
~10
<2.0
300~400
勇于开始，才1能0~1找4 到成
<2.0
功的400路
<1.7
450
<1.5
230
18~20
<1.7
70
强制滤速 （m/h）
10~14 14~18
9.3 滤料与承托层
9.3.1 要求 1.具有足够的机械强度 2.具有足够的稳定性 3.能就地取材、价廉
4.外形接近于球状，表面比较粗糙而有棱角。
9.3.2 滤料性能参数
1.比表面积 粒状滤料的比表面积可以表示为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。 2.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：
（2）附着力与水流剪力
见图9-3。
9.2.2 过滤水力学
1．快滤池滤层的发展与利用
滤层含污能力：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。
采用单水冲洗的石英砂滤料滤池是典型的水力 分级滤料滤池，其含污量随深度的变化见图9-4
多层滤料滤池接近理想滤料滤池，最常见为双 层和三层滤见图9-5。双层滤池其含污量随深度的 变化见图9-4曲线2。
4 过滤方式
（1）恒速过滤
最常见的恒速过滤如图9-7所示。在恒速过滤状态，由于 滤层逐渐被堵塞，水头损失随过滤时间逐渐增加，滤池中水 位逐渐上升，当水位上升到最高水位时，过滤停止以待冲洗 。无阀滤池与虹吸滤池是典型的恒速过滤滤池。
（2）递降速过滤
设四个滤池组成一个滤池组，假设：①进入滤池组的 总流量不变；②每个池子的性能完全相同；③每个滤池恰好 按它的编号顺序进行冲洗。则滤池的水位与滤速变化如图99所示。
均质滤料过滤目前在实际生产中已经实现，如 V型滤池。要实现均质滤料过滤，反冲洗时滤料层 不能膨胀。
3．过滤过程中水头损失变化
（1）清洁滤料层的水头损失 卡曼-康采尼公式（Carman-Kozony）公式：
非均匀滤层按下式计算：
（2）过滤过程中的水头损失变化 过滤时滤池的总水头损失为：
（9-1） （9-2） （9-3）
9.2 过滤理论
9.2.1 截留机理 1．悬浮颗粒被截留的机理 两阶段理论：由迁移与吸附组成。
迁移：沉淀、扩散、惯性、阻截和水动力，见图9-2。 吸附：范德华引力、静电力、以及某些化学键和某些特 殊的化学吸附力作用、絮凝颗粒间的架桥作用。
图9-2 悬浮颗粒的迁移过程
Байду номын сангаас
2．吸附与剥离
（1）Ives-Mints争论 Ives： ①附着于滤料之上的悬浮颗粒在过滤过程中绝对不 剥离； ②在过滤后期悬浮颗粒穿透滤层进入滤池出水是吸 附效率降低的缘故。 Mints： ①吸附和剥离是过滤过程中同时存在的两个相反的 现象，且剥离量与含污量成正比； ②剥离是悬浮颗粒穿透滤层进入滤池出水的原因。 争论至目前的结果是Mints理论已取得了优势。
99%~99.9%
9.1.2 快滤池
1. 构造见图9-1
2020年7月12日星期日
2. 工作过程 由过滤与反冲洗两部分组成。
3.滤速 滤速是指单位时间、单位过滤面积上的过 滤水
量，单位为m3/（m2 • h）或m/h。 4.工作周期
从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为快滤池的 工作周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。 滤池的工作周期为12~24h。
（3）负水头现象
当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一深度处 的滤层的水头损失超过该深度处的水深，该深度处就出现负 水头，见图9-6。
负水头会导致空气释放出来，危害： ①是增加滤层局部阻力，增加了水头损失； ②空气泡会穿过滤料层，上升到滤池表面，甚至把 煤粒这种轻质滤料带走。在冲洗时，空气更容易把 大量的滤料随水带走。 避免滤池中出现负水头的两个方法： 一是增加砂面上的水深； 二是令滤池出口位置等于或高于滤层表面。
移动冲洗罩滤池是典型的递降速过滤滤池，当移动冲洗罩 滤池的分格数很多时，这格滤池冲冼与下一格滤池冲洗的间 隔时间很近，滤池水位变化不大，有可能达到近似的“等水 位变速过滤”。
5. 直接过滤
原水不经过沉淀而直接进入滤池的过滤称为“直接过滤”。 直接过滤有两种方式：①原水加药后只经过混合就直接进入 滤池过滤，称为“接触过滤”。也可称为“直流过滤”，见图910中（a）与（b）所示；②原水加药后经过混合和微絮凝池 后进入滤池过滤，称为“微絮凝过滤” ，如图9-10中（c）与 （d）所示。
给水处理过滤
2020年7月12日星期日
9.1 过滤概述
9.1.1 慢滤池
慢滤池是最早出现的用于水处理的过滤设备，能有效地去 除水的色度、嗅和味，见9—1。由于慢滤池占地面积大、操 作麻烦、寒冷季节时其表层容易冰冻，在城镇水厂中使用的 慢滤池逐渐被快滤池所代替。
表9—1 现代慢滤池的适用的进勇功水于的条开路件始与，出才水能水找质到成
（9-4）
3.最大粒径、最小粒径 常用的数据见表9-2。
类别 单层石英砂
滤料 双层滤料
三层滤料
粒径 （mm）
dmax=1.2 dmin=0.5
无烟煤 dmax=1.8 dmin=0.8
石英砂 dmax=1.2 dmin=0.5
无烟煤 dmax=1.6 dmin=0.8
石英砂 dmax=0.8 dmin=0.5