水质工程学第5章过滤4详解
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水质工程学 课件05
H 有效
(3)水质调节池的形式 方形 圆形 点击看示意图
均质沉淀池：当废水中SS高时，则可采用均质沉淀池。池侧沿 程进水，使同时进池的污水转变为前后出水，达到与不同时序 的污水混合的目的。
分流贮水池
本章目录
分流贮水池：如果有偶然泄漏或周期性冲击负荷， 可设分流贮水池。
均质均量调节池
均量——池中水位应变化→V池 均质——池中水应混合→V池。 二者之中取其大者。
格栅设计
设计计算
栅槽宽度B B=S（n-1）＋en (m) 式中：n—格栅间隙数（个）
n Qmax sin
ehV
e—栅条净间隙，m Qmax —最大设计流量，m3/s α—格栅倾角；h—栅前水深（m） v—过栅流速，m/s
本章目录
格栅设计
设计计算
过栅水头损失h1（m）
h1
kh0
k
2
2g
sin (m)
C2
C1T C0V TV Q
Q
而调节池容积V=Q平均·t停留。
某工厂生产周期为8h，废水水量和BOD浓度变
化如下表所示。取样间隔时间为1h。求调节池停 本章目录
留时间为8h的出水BOD浓度。（调节池内初始
BOD浓度为179mg/L）
取样时段
流量（m3/min） 进水浓度（mg/L）
1
6.1
245
60）
188.4
其他时间间隔后的出水浓度如下表
1 2 3 4 5 6 7 8 平均 P
188 185 173 172 194 169 157 179 178 1.09
本章目录
水质调节池
本章目录
穿孔导流槽水质调节池 如图所示
同时进入调节池的废水，由于流程长短不同，使前后进入调节
(3)水质调节池的形式 方形 圆形 点击看示意图
均质沉淀池：当废水中SS高时，则可采用均质沉淀池。池侧沿 程进水，使同时进池的污水转变为前后出水，达到与不同时序 的污水混合的目的。
分流贮水池
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分流贮水池：如果有偶然泄漏或周期性冲击负荷， 可设分流贮水池。
均质均量调节池
均量——池中水位应变化→V池 均质——池中水应混合→V池。 二者之中取其大者。
格栅设计
设计计算
栅槽宽度B B=S（n-1）＋en (m) 式中：n—格栅间隙数（个）
n Qmax sin
ehV
e—栅条净间隙，m Qmax —最大设计流量，m3/s α—格栅倾角；h—栅前水深（m） v—过栅流速，m/s
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格栅设计
设计计算
过栅水头损失h1（m）
h1
kh0
k
2
2g
sin (m)
C2
C1T C0V TV Q
Q
而调节池容积V=Q平均·t停留。
某工厂生产周期为8h，废水水量和BOD浓度变
化如下表所示。取样间隔时间为1h。求调节池停 本章目录
留时间为8h的出水BOD浓度。（调节池内初始
BOD浓度为179mg/L）
取样时段
流量（m3/min） 进水浓度（mg/L）
1
6.1
245
60）
188.4
其他时间间隔后的出水浓度如下表
1 2 3 4 5 6 7 8 平均 P
188 185 173 172 194 169 157 179 178 1.09
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水质调节池
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穿孔导流槽水质调节池 如图所示
同时进入调节池的废水，由于流程长短不同，使前后进入调节
水质工程学(1)--过滤
与 1、拦截：颗粒尺寸较大时，处于流线中的颗粒会直接碰到滤
环
料表面产生拦截作用。
境 工 程
2、沉淀：颗粒沉速较大时，会在重力作用下脱离流线，产生 沉淀作用。
3、惯性：颗粒具有较大惯性时也可以脱离流线与滤料表面接 触，为惯性作用。
学 4、扩散：颗粒较小，布朗运动剧烈时会扩散至滤料表面，为
院 给
教
止。
研
室
23
水 可见，大量颗粒
资 被表面滤料所截留。
源 在过滤过程中，
与 滤层Байду номын сангаас悬浮颗粒截
环 留量随着过滤时间
境 和滤层深度而变化的规律，
工 程 学 院 给 排 水
以及由此而导致的水头损失 变化规律，与原水进水 水质、水温、 滤速、滤料粒径、形 状、悬浮物表面性质等 因素有关，影响因素非常复杂。
与 原因：表层滤料粒径最小，粘附表面积最大，截留
环
悬浮颗粒量最多，而空隙尺寸又最小，因而，过滤
境
到一定时间后，表层滤料间孔隙将逐渐被堵塞，甚
工
至产生筛滤作用而形成泥膜，使过滤阻力剧增。其
程
结果；1）在一定过滤水头下滤速剧减（或在一定
学 院 给 排 水
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，以致悬浮杂质穿出滤层而使出水水质 恶化。当上述两种情况之一出现时，过滤将被迫停
工
如石英砂；由于两种滤料的比重差，在一定的反冲洗
程 学 院
强度下，轻质滤料仍在上层，重质滤料仍在下层，构 成双层滤料滤池，虽然每层滤料粒径仍由上而下递增， 但就整个滤层而言上层滤料平均粒径大于下层平均粒 径。
给 排
给水排水——过滤
化。对于一定的滤池滤料层和承托层要有相应的冲洗强度， 过大或偏小都不好。
24
C、方法：测定时，按滤池冲洗的正常操作步骤进行，当用冲
洗水箱（塔）时，冲洗水位上升到滤池排水槽顶时开始计时，
并记录水箱（塔）内水位下降值，每分钟记录一次，连续记录
几分钟，取其平均值。
计算公式：
冲洗强度= 水量（水箱面积ｘ水位下降值）ｘ1000（l/s•m² ）
所谓滤料的级配是指滤料粒径大小不同的颗粒所占的比例
（重量百分比）。 滤料的筛分： 在生产上通常用两只筛子来选取滤料。例如我们单层滤
料粒径一般选用孔径为0.5mm —1.2 mm，我们就用 0.5mm和1.2mm孔径的两种规格的筛子重叠在一起进行 分筛，去除大于孔径1.2mm和小于孔径0.5mm的砂粒， 中间留下的就是我们要选用的规格。（ 孔径0.5mm和 1.2mm ）
15
4、过滤方式的影响
过滤方式有等速过滤、等压过滤和变速过滤三种，等速
过滤和变速过滤相比较，在过滤条件相同的条件下，当平
均滤速相等时，变速过滤比等速过滤要好一些。（虹吸滤 池属于等速过滤；V型滤池属于变速过滤）
5、水温的影响 通常水温越低，滤层的截留能力低，杂质也容易穿透滤
层，这是因为水温低，混凝效果不好，影响了进滤池的水 预处理效果。 6、浮游生物（藻类等）造成滤层堵塞
据测定数据，计算其平均值，以减小测定误差。
计算公式：
滤速= 池内水位下降距离（m）ｘ3600（ m/h）
测定所需时间（s）
23
（2）冲洗强度的测定
A、含义：冲洗强度是指滤池的单位面积在单位时间里所耗
用的冲洗水量。一般用l/s•m²表示。
B、目的：检查滤池工作了一段时间后，冲洗强度是否有变
24
C、方法：测定时，按滤池冲洗的正常操作步骤进行，当用冲
洗水箱（塔）时，冲洗水位上升到滤池排水槽顶时开始计时，
并记录水箱（塔）内水位下降值，每分钟记录一次，连续记录
几分钟，取其平均值。
计算公式：
冲洗强度= 水量（水箱面积ｘ水位下降值）ｘ1000（l/s•m² ）
所谓滤料的级配是指滤料粒径大小不同的颗粒所占的比例
（重量百分比）。 滤料的筛分： 在生产上通常用两只筛子来选取滤料。例如我们单层滤
料粒径一般选用孔径为0.5mm —1.2 mm，我们就用 0.5mm和1.2mm孔径的两种规格的筛子重叠在一起进行 分筛，去除大于孔径1.2mm和小于孔径0.5mm的砂粒， 中间留下的就是我们要选用的规格。（ 孔径0.5mm和 1.2mm ）
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4、过滤方式的影响
过滤方式有等速过滤、等压过滤和变速过滤三种，等速
过滤和变速过滤相比较，在过滤条件相同的条件下，当平
均滤速相等时，变速过滤比等速过滤要好一些。（虹吸滤 池属于等速过滤；V型滤池属于变速过滤）
5、水温的影响 通常水温越低，滤层的截留能力低，杂质也容易穿透滤
层，这是因为水温低，混凝效果不好，影响了进滤池的水 预处理效果。 6、浮游生物（藻类等）造成滤层堵塞
据测定数据，计算其平均值，以减小测定误差。
计算公式：
滤速= 池内水位下降距离（m）ｘ3600（ m/h）
测定所需时间（s）
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（2）冲洗强度的测定
A、含义：冲洗强度是指滤池的单位面积在单位时间里所耗
用的冲洗水量。一般用l/s•m²表示。
B、目的：检查滤池工作了一段时间后，冲洗强度是否有变
5水处理工程过滤
此外，絮凝颗粒的架桥作用也会存在。
2020/12/13
二、滤层内杂质的分布规律
（一）滤层内杂质的分布规律 在颗粒粘附的同时，还存在由于孔隙中 水流剪力作用而导致颗粒从滤料表面上脱 落趋势。 粘附力和水流剪力相对大小，决定了颗 粒粘附和脱落的程度。
2020/12/13
二、滤层内杂质的分布规律
2020/12/13
2020/12/13
五、配水系统
1、作用 （配水均匀性对冲洗效果影响很大）
配水系统的作用: (1)均匀收集过滤后水； (2)使冲洗水在整个滤池面积上均匀分布。
配水不均匀的影响: (1)冲洗水量过大的地方，部分滤层膨胀过甚，甚至
会招致局部承托层发生移动，滤料层和承托层混合，造 成漏砂现象。
(2)冲洗水量过小的地方，部分滤层膨胀不足，滤料 层中的杂质冲洗不干净，逐渐胶结变大，形成“泥球”或“ 泥饼”。
(二) 按作用水头 1、重力滤池 4～5m 2、压力滤池 15～25m
(三) 按水流方向 1、下向流滤池 2、上向流滤池 3、双向流滤池
(四) 按滤料组成 1、单层滤池 滤速 8-10m/h 2、双层滤池 滤速10-14m/h 3、多层滤池 滤速18-20m/h
2020/12/13
2020/12/13
2020/12/13
通过筛孔的砂量%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0
0.25
d10=00..7513
d801=.11.095
1.68
筛孔mm
滤料筛分级配曲线
2020/12/13
B、级配：是滤料各种粒径颗粒所占的重量比例 。
可通过筛分试验求得。筛分试验—— 级配曲线。
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二、滤层内杂质的分布规律
（一）滤层内杂质的分布规律 在颗粒粘附的同时，还存在由于孔隙中 水流剪力作用而导致颗粒从滤料表面上脱 落趋势。 粘附力和水流剪力相对大小，决定了颗 粒粘附和脱落的程度。
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二、滤层内杂质的分布规律
2020/12/13
2020/12/13
五、配水系统
1、作用 （配水均匀性对冲洗效果影响很大）
配水系统的作用: (1)均匀收集过滤后水； (2)使冲洗水在整个滤池面积上均匀分布。
配水不均匀的影响: (1)冲洗水量过大的地方，部分滤层膨胀过甚，甚至
会招致局部承托层发生移动，滤料层和承托层混合，造 成漏砂现象。
(2)冲洗水量过小的地方，部分滤层膨胀不足，滤料 层中的杂质冲洗不干净，逐渐胶结变大，形成“泥球”或“ 泥饼”。
(二) 按作用水头 1、重力滤池 4～5m 2、压力滤池 15～25m
(三) 按水流方向 1、下向流滤池 2、上向流滤池 3、双向流滤池
(四) 按滤料组成 1、单层滤池 滤速 8-10m/h 2、双层滤池 滤速10-14m/h 3、多层滤池 滤速18-20m/h
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通过筛孔的砂量%
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
0
0.25
d10=00..7513
d801=.11.095
1.68
筛孔mm
滤料筛分级配曲线
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B、级配：是滤料各种粒径颗粒所占的重量比例 。
可通过筛分试验求得。筛分试验—— 级配曲线。
给水排水——5、过滤
C、较大的孔隙率 D、滤料来源方便，加工简便和廉价 E、适当的级配组成 所谓滤料的级配是指滤料粒径大小不同的颗粒所占的比例 （重量百分比）。 滤料的筛分： 在生产上通常用两只筛子来选取滤料。例如我们单层 滤料粒径一般选用孔径为0.5mm —1.2 mm，我们就用 0.5mm和1.2mm孔径的两种规格的筛子重叠在一起进行分筛， 去除大于孔径1.2mm和小于孔径0.5mm的砂粒，中间留下的 就是我们要选用的规格。（ 孔径0.5mm和1.2mm ）
4、过滤方式的影响 过滤方式有等速过滤、等压过滤和变速过滤三种，等 速过滤和变速过滤相比较，在过滤条件相同的条件下，当 平均滤速相等时，变速过滤比等速过滤要好一些。（虹吸 滤池属于等速过滤；V型滤池属于变速过滤） 5、水温的影响 通常水温越低，滤层的截留能力低，杂质也容易穿透 滤层，这是因为水温低，混凝效果不好，影响了进滤池的 水预处理效果。 6、浮游生物（藻类等）造成滤层堵塞
2、滤料层：一般由石英砂构成砂滤层，起去除水中悬浮
物的作用。也可由石英砂和无烟煤组成双层滤料，也可由 石英砂、无烟煤和矿石粒构成三层滤料。好的滤料层应具 有截留悬浮物的容量大、滤后水的浊度低、反冲洗时容易 下沉等性能。 （1）滤料的选择： A、具有足够的机械强度 B、足够的化学稳定性
面靠近的过程。 粘附：当杂质颗粒与滤料颗粒表面接近时，依靠力的作 用附着于滤料表面的过程。
滤
速：快滤池、慢滤池
冲洗方式：虹吸滤池、无阀滤池、普通快滤池、移动冲 洗罩滤池、V型滤池等 控制机能：无阀滤池、单阀滤池、双阀滤池、四阀滤池等
滤层结构：单层、双层、单层等
水质工程学 第五章 过滤除油
，在一定的推动力(如压力、电场力等)下 进行过2滤. A，SB由R于反滤应膜器孔的隙工极艺小特且性具和有特选点择 性，可以除去水中细菌、病毒、有机物和 溶解性溶质。主要设备有反渗透、超过滤 和电渗3析. 反等应。器的设计
4. 研究内容
过滤过程的第一分章类：绪 论
1. 研究背景 • （4）深层过滤。采用颗粒状滤料，如石
➢ 当废水流过滤料层时，粒径较大的悬浮物颗粒首先 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3，. 反截污应能器力的随设之计变得越来越高。
➢ 结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的
滤截留膜或，筛并滤由4作它. 研用起。究主内要的容过滤作用。这种作用属于阻力
（第2一）章重力沉绪 降论
4. 研究内容
第平一流章式隔油绪池论
1. 研究背景 2. ASBR反应器的工艺特性和特点 3. 反应器的设计 4. 研究内容
第一章 绪 论 波纹斜板式隔油池
1. 研究背景 2. ASBR反应器的工艺特性和特点 3. 反应器的设计 4. 研究内容
第第一五章节 过绪滤论
❖率的过过滤是滤1使.介研含质究悬背，浮景水物中的的废悬水浮流物过被具截有留一在定介孔质隙
废水
滤料
过滤水
反洗过程：
• 到一定程度时过滤不 能进行，需要进行反 洗。反洗是通过上升 水流的作用使滤料呈 悬浮状态，滤料间的 孔隙变大，污染物随 水流带走，反洗完成 后再进行过滤。所以 深层过滤过程是间断 进行的。
反洗废水 反洗水入口
滤料
返回目录
第过一滤章机理绪 论
1. 研究背景 ❖ 过滤的机理可分为阻力截留、重力沉降和接 触絮凝三种 （1）阻力2截. A留SBR反应器的工艺特性和特点
4. 研究内容
过滤过程的第一分章类：绪 论
1. 研究背景 • （4）深层过滤。采用颗粒状滤料，如石
➢ 当废水流过滤料层时，粒径较大的悬浮物颗粒首先 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3，. 反截污应能器力的随设之计变得越来越高。
➢ 结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的
滤截留膜或，筛并滤由4作它. 研用起。究主内要的容过滤作用。这种作用属于阻力
（第2一）章重力沉绪 降论
4. 研究内容
第平一流章式隔油绪池论
1. 研究背景 2. ASBR反应器的工艺特性和特点 3. 反应器的设计 4. 研究内容
第一章 绪 论 波纹斜板式隔油池
1. 研究背景 2. ASBR反应器的工艺特性和特点 3. 反应器的设计 4. 研究内容
第第一五章节 过绪滤论
❖率的过过滤是滤1使.介研含质究悬背，浮景水物中的的废悬水浮流物过被具截有留一在定介孔质隙
废水
滤料
过滤水
反洗过程：
• 到一定程度时过滤不 能进行，需要进行反 洗。反洗是通过上升 水流的作用使滤料呈 悬浮状态，滤料间的 孔隙变大，污染物随 水流带走，反洗完成 后再进行过滤。所以 深层过滤过程是间断 进行的。
反洗废水 反洗水入口
滤料
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第过一滤章机理绪 论
1. 研究背景 ❖ 过滤的机理可分为阻力截留、重力沉降和接 触絮凝三种 （1）阻力2截. A留SBR反应器的工艺特性和特点
水质工程学(Ⅰ)例题、思考题、习题答案
水质工程学（Ⅰ）例题、思考题、习题第1章水质与水质标准1。
水中杂质按尺寸大小可分为几类？了解各类杂质主要来源、特点及一般去除方法.水中杂质按尺寸大小分为悬浮物、胶体、溶解物三类。
悬浮物：尺寸较大（1？m-1mm），可下沉或上浮（大颗粒的泥砂、矿碴下沉，大而轻的有机物上浮）。
主要是泥砂类无机物质和动植物生存过程中产生的物质或死亡后的腐败产物等有机物。
这类杂质由于尺寸较大,在水中不稳定,常常悬浮于水流中.当水静置时，相对密度小的会上浮与水面，相对密度大的会下沉,因此容易去除。
胶体：尺寸很小（10nm-100nm），具有稳定性，长时静置不沉。
主要是粘土、细菌和病毒、腐殖质和蛋白质等.胶体通常带负电荷，少量的带正电荷的金属氧化物胶体。
一般可通过加入混凝剂进去去除。
溶解物：主要是呈真溶液状态的离子和分子，如Ca2+、Mg2+、Cl—等离子，HCO3—、SO42-等酸根,O2、CO2、H2S、SO2、NH3等溶解气体分子.溶解物与水成均相,透明。
但可能产生色、臭、味.是某些工业用水的去除对象,需要特殊处理.有毒有害的无机溶解物和有机溶解物也是生活饮用水的去除对象。
2.各种典型水质特点.（数值可不记）江河水：易受自然条件影响,浊度高于地下水.江河水年内浊度变化大。
含盐量较低,一般在70~900mg/L之间。
硬度较低，通常在50～400mg/L(以CaCO3计）之间。
江河水易受工业废水和生活污水的污染，色、臭、味变化较大,水温不稳定。
湖泊及水库水：主要由河水补给,水质类似河水,但其流动性较小，浊度较低；湖水含藻类较多，易产生色、臭、味.湖水容易受污染。
含盐量和硬度比河水高。
湖泊、水库水的富营养化已成为严重的水污染问题。
海水：海水含盐量高，在7。
5~43。
0g/L之间，以氯化物含量最高，约占83。
7%，硫化物次之，再次为碳酸盐，其它盐类含量极少。
海水须淡化后才可饮用。
地下水：悬浮物、胶体杂质在土壤渗流中已大部分被去除，水质清澈，不易受外界污染和气温变化的影响，温度与水质都比较稳定，一般宜作生活饮用水和冷却水.含盐量通常高于地表水（海水除外），大部分地下水含盐量在100～5000mg/L，硬度通常在100～500mg/L(以CaCO3计），含铁量一般10mg/L以下，个别达30mg/L。
水质工程学 第五章沉淀与澄清
5.1.3 悬浮颗粒在静水中的自由沉淀
根据牛顿第二定律可知：
6
d
3
p
du dt
1 d
6
2(
p
1)g
C D 1
u2 2
d
4
3
达到重力平衡时，加速度为零，令式（5-3）左边为零，加以整理，得沉速公式：
u
4g 3 CD
p 1 d 1
（5-4）
水质工程学1 第5章 沉淀与澄清
5.1 沉淀原理与分类
5.1.3 悬浮颗粒在静水中的自由沉淀
作Ct 点切线目的，就是为了求任意时间内交界面下沉速度。这条切线斜率即表示浓度为C点切线目的，就是为了
求任意时间内交界面下沉速度。这条切线斜率即表示浓度为Ct
的交界面下沉速度：
t
Ht
t
H
水质工程学1 第5章 沉淀与澄清
5.1 沉淀原理与分类
5.1.6 悬浮颗粒在静水中的拥挤沉淀
在a-c段，因切线就是a-c直线本身，Ht =H0 , 故Ct=C0。由于a-c线斜率不变，说明浑液面等速下沉。 当压缩到H∞高度后，斜率为0 。即Vt=0，说明悬浮物不在压缩，此时，Ct =C∞（压缩浓度）。
（5-17）
水质工程学1 第5章 沉淀与澄清
5.2 理想沉淀池的特性分析
C——原水悬浮物浓度 dPi——具有沉速为ui的颗粒占原水全部颗粒的百分数 所以，沉速ui小于u０的全部颗粒的去除率为：
（5-18）
水质工程学1 第5章 沉淀与澄清
5.2 理想沉淀池的特性分析
即，理想沉淀池的总去除率： 所有能够在沉淀池中去除的，沉速小于uo的颗粒的去除率为：
水质工程学1 第5章 沉淀与澄清
5.1 沉淀原理与分类
水质工程学——第5章 过滤
滤层含污量（g/cm3） 1
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，
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，
水处理工程=清华大学第五章过滤课件(第一篇)
第五章 57 第五章 58
水头损失和冲洗流速的关系
第3节 滤池的基本构造
4．冲洗水排出与供给 1) 冲洗排水槽与集水槽
第3节 滤池的基本构造
2）冲洗水塔与水泵
槽总面积占滤池面积25%以内
第五章
59
第五章
60
10
第3节 滤池的基本构造 本节思考题
(1) 滤池有哪些基本构成？ (2) 如何选择滤料？滤料的d80, d10和K80的物理意义是 什么？ (3) 配水系统有几种？各自什么特点？如何消除配水 的不均匀性？ (4) 反冲洗强度如何确定？主要受什么因素的影响？
第五章 23
4座滤池进水渠相通，在任 何时间水位基本上相等。
一座滤池冲 洗完毕
减速过滤（一组4座滤池） 一座滤池滤速的变化 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。 第五章
24
4
第2节 滤池的运行
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。
第五章 7 第五章 8
第1节 过滤概述
涉及两个过程：迁移和粘附
范德华引力、 静电力、 特殊化学吸附力 粘附过程与 澄清池泥渣 的类似。
第1节 过滤概述
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 原水加药过滤（接触过滤） •废水处理 原水生物处理过滤 原水生物处理混凝沉淀过滤
第五章 44
水头损失和冲洗流速的关系
第3节 滤池的基本构造
4．冲洗水排出与供给 1) 冲洗排水槽与集水槽
第3节 滤池的基本构造
2）冲洗水塔与水泵
槽总面积占滤池面积25%以内
第五章
59
第五章
60
10
第3节 滤池的基本构造 本节思考题
(1) 滤池有哪些基本构成？ (2) 如何选择滤料？滤料的d80, d10和K80的物理意义是 什么？ (3) 配水系统有几种？各自什么特点？如何消除配水 的不均匀性？ (4) 反冲洗强度如何确定？主要受什么因素的影响？
第五章 23
4座滤池进水渠相通，在任 何时间水位基本上相等。
一座滤池冲 洗完毕
减速过滤（一组4座滤池） 一座滤池滤速的变化 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。 第五章
24
4
第2节 滤池的运行
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。
第五章 7 第五章 8
第1节 过滤概述
涉及两个过程：迁移和粘附
范德华引力、 静电力、 特殊化学吸附力 粘附过程与 澄清池泥渣 的类似。
第1节 过滤概述
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 原水加药过滤（接触过滤） •废水处理 原水生物处理过滤 原水生物处理混凝沉淀过滤
第五章 44
水质工程学
§1-1水源水质1.原水中的杂质或源于自然过程或源于人为的污染。
按照杂质尺寸的大小可将其分为悬浮物、胶体和溶解物三类1.1悬浮物：尺寸较大，易于下沉或上浮，当水流较慢时可去除。
1.2胶体：尺寸很小，长期静置也难下沉，水处理解决的主要对象。
1.3溶解物：包括有机物和无机物两大类。
无机物是工业用水的主要去除对象，有害有毒的则是生活饮用水的去除对象。
有机物会产生色、臭、味及毒性，主要来自污染，是目前研究的重点对象之一。
溶解杂质的主要形式：1）溶解气体：02、N2、CO2、H2S2）离子：阳离子、阴离子2.各种天然水的水质特点2.1地下水：经地层渗滤，水质清澈，水质水温较稳定，宜作饮用水和工业冷却水水源。
2.2江河水：受自然条件影响很大，水中悬浮物、胶体态杂质含量较多。
江河水的最大缺点就是易污染、水温不稳定。
2.3湖泊及水库水：流动性小，浊度低、藻类多、含盐量高（淡水湖、微咸水湖和咸水湖3类）2.4海水：含盐量高，各种成分的比例基本一定，氯化物占89%左右，淡化后方可饮用。
3.受污染水源中的杂质：水源污染是普遍问题，特别水有机物的污染尤为严重及危险（P236自看）。
其解决办法：保护水源，控制污染源；强化处理工艺。
§1-2水质标准定义：水质标准是用户对象所要求的各项水质参数应达到的指标和限值。
1.2标准的基本要求1）水中不得含有病源微生物（3种）。
2）水中所含化学物质（70多种）及放射性物质（2种）不得危害人体健康。
3）水的感官性状良好。
1.3.1感官性状和一般化学指标浊度、悬浮物、臭和味2) 化学指标a 杂质或污染物质的单项指标b 无机特性的综合指标c 有机污染物的综合指标1.3.2毒理学指标指对人体有害的物质，包括众所多无机物、重金属及微量有机污染物，。
1.3.3细菌学指标细菌总数、大肠菌、余氯含量1.3.2放射性指标总α放射性、总β放射性1.给水处理的基本方法1）去除颗粒物方法有：混凝、沉淀、澄清、气浮、过滤、筛滤（格栅、筛网、微滤机、滤网滤芯过滤器等）、膜分离（微滤、超滤）、沉砂（粗大颗粒的沉淀）、离心分离（旋流沉砂）等2）去除、调整水中溶解（无机）离子、溶解气体的处理方法处理方法有：石灰软化、离子交换、地下水除铁除锰、氧化还原、化学沉淀、膜分离（反渗透、纳滤、电渗析、浓差渗析等方法）、水质稳定、除氟（高氟水的饮用水除氟）、氟化（低氟水的饮用水加氟）、吹脱（去除游离二氧化碳、硫化氢等）、曝气（充氧）、除气（锅炉水除氧等）等3）去除有机物的处理方法方法有：粉状炭吸附、原水曝气、生物预处理、臭氧预氧化、高锰酸钾预氧化、过氧化氢预氧化、预氯化、臭氧氧化、活性炭吸附、生物活性炭、膜分离、大孔树脂吸附4）消毒方法方法有：氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒、电化学消毒、加热消毒等5）冷却方法2.给水处理的基本工艺1）饮用水常规处理工艺2）在饮用水常规处理工艺的基础上，增加预处理和（或）深度处理的饮用水处理工艺3）其他特殊处理工艺§1-4反应器反应器是化工生产过程中的核心部分，在反应器中既有化学反应过程又有物理反应过程，影响因素。
环境工程学-第05章 过滤
第三节
二、 滤料层
2、滤料
(1) 滤料的要求
① 有足够的机械强度。
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，满足截留颗粒物的要求）
(1)冲洗水量过大的地方，部分滤层膨胀过甚，甚至会招致局
部承托层发生移动，滤料层和承托层混合，造成漏砂现象。 (2)冲洗水量过小的地方，部分滤层膨胀不足，滤料层中的杂
质冲洗不干净，逐渐胶结变大，形成“泥球”或“泥饼”。
第三节
2、配水系统的类型
（1）配水系统分类
快滤池
根据配水系统原理分为：
① 大阻力配水系统 ② 中阻力配水系统 ③ 小阻力配水系统
3、表面助冲加高速水流反冲洗。
第三节
六、冲洗废水的排出
快滤池
冲洗时，废水由冲洗排水槽两侧溢入槽内，各水槽内的废水汇
集到废水渠排出。
第三节
快滤池
七、冲洗水的供给
1、冲洗水的供给方式： A、冲洗水塔或冲洗水箱 B、冲洗水泵 2、冲洗水的水源： 滤池出水、自来水
第三节
八、滤池的运行方式
快滤池
当滤料粒径、形状、滤层级配和厚度及水温一定时，随着过滤 的进行，滤料层的孔隙率将逐渐减小。
塞，配水均匀性较好，强度高，耐 腐蚀。
第三节
（3）中阻力配水系统
二次配水的穿孔滤砖 用钢筋混凝土或陶瓷制成。每 平方米滤池面积上铺设 6 块。开孔 比为：上层 1.07 ％，下层0.7% ，属 中阻力配水系统。
快滤池
水质工程学(给水处理)
1. 胶体： 水中粒径大小在1～100nm之间的颗粒 水中粒径大小在1 100nm之间的颗粒 1）胶体颗粒尺寸很小 2）稳定而不沉淀 3）使水产生浑浊 4）胶体颗粒表面带电 2. 胶体的稳定性：胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性 胶体稳定性分为“动力学稳定”和“聚集稳定”。 1）动力学稳定 由于胶体粒子很小，布朗运动剧烈，本身质量小而所受重力作用小，布朗运 动足以抵抗重力影响，故而能长期悬浮于水中，称动力学稳定。 2）聚集稳定性 胶体粒子之间因表面同性电荷相斥或水化膜的阻碍作用大于布朗作用而不能 相互聚集的特性。
三、混凝机理
1.电性中和： 1.电性中和：
通过投加电解质来降低或消除颗粒的动电位，从而压缩双电层的方法。
2.吸附架桥： 2.吸附架桥：
水中高分子物质通过某长链吸附胶体，起到胶体之间相互结合的桥梁结构。
3.网捕或卷扫作用： 3.网捕或卷扫作用：
当金属盐投量很大而形成大量氢氧化物沉淀时，可以网捕或卷扫水中胶粒，并 使之发生沉淀。
一、物理指标
主要有水温、浊度、臭和味、色度、悬浮物、电导率、氧化还原电位等，其中 较为重要的指标是：
1.浊度： 1.浊度：
表示水中含有胶体状态（较小颗粒的悬浮物）的杂质，引起水的浑浊的程度。
2.悬浮物： 2.悬浮物：
指总不可滤残杂，为水样中0.45µm滤膜截留物质的质量。 指总不可滤残杂，为水样中0.45µ
第三节 给水处理的基本方法与基本工艺
一、给水处理的基本方法
1.胶体颗粒和悬浮颗粒的处理方法：混凝、沉淀、澄清、气浮、过 1.胶体颗粒和悬浮颗粒的处理方法：混凝、沉淀、澄清、气浮、过 滤、筛滤、膜分离（微滤、超滤）、沉砂、离心分离。 2.去除、调整水中溶解（无机）离子、溶解气体的处理方法：石灰 2.去除、调整水中溶解（无机）离子、溶解气体的处理方法：石灰 软化、离子交换、地下水除铁除锰、氧化还原、化学沉淀、膜分 离（反渗透、纳滤、电渗析、浓差渗析）、吹脱、曝气等。 3.去除有机物的处理方法：粉状活性炭吸附、原水曝气、生物预处 3.去除有机物的处理方法：粉状活性炭吸附、原水曝气、生物预处 理、臭氧预氧化、预氯化、生物活性炭、大孔树脂吸附等。 4.消毒方法：氯气、二氧化氯、臭氧、紫外线、电化学、加热等。 4.消毒方法：氯气、二氧化氯、臭氧、紫外线、电化学、加热等。 5.冷却方法 5.冷却方法
三、混凝机理
1.电性中和： 1.电性中和：
通过投加电解质来降低或消除颗粒的动电位，从而压缩双电层的方法。
2.吸附架桥： 2.吸附架桥：
水中高分子物质通过某长链吸附胶体，起到胶体之间相互结合的桥梁结构。
3.网捕或卷扫作用： 3.网捕或卷扫作用：
当金属盐投量很大而形成大量氢氧化物沉淀时，可以网捕或卷扫水中胶粒，并 使之发生沉淀。
一、物理指标
主要有水温、浊度、臭和味、色度、悬浮物、电导率、氧化还原电位等，其中 较为重要的指标是：
1.浊度： 1.浊度：
表示水中含有胶体状态（较小颗粒的悬浮物）的杂质，引起水的浑浊的程度。
2.悬浮物： 2.悬浮物：
指总不可滤残杂，为水样中0.45µm滤膜截留物质的质量。 指总不可滤残杂，为水样中0.45µ
第三节 给水处理的基本方法与基本工艺
一、给水处理的基本方法
1.胶体颗粒和悬浮颗粒的处理方法：混凝、沉淀、澄清、气浮、过 1.胶体颗粒和悬浮颗粒的处理方法：混凝、沉淀、澄清、气浮、过 滤、筛滤、膜分离（微滤、超滤）、沉砂、离心分离。 2.去除、调整水中溶解（无机）离子、溶解气体的处理方法：石灰 2.去除、调整水中溶解（无机）离子、溶解气体的处理方法：石灰 软化、离子交换、地下水除铁除锰、氧化还原、化学沉淀、膜分 离（反渗透、纳滤、电渗析、浓差渗析）、吹脱、曝气等。 3.去除有机物的处理方法：粉状活性炭吸附、原水曝气、生物预处 3.去除有机物的处理方法：粉状活性炭吸附、原水曝气、生物预处 理、臭氧预氧化、预氯化、生物活性炭、大孔树脂吸附等。 4.消毒方法：氯气、二氧化氯、臭氧、紫外线、电化学、加热等。 4.消毒方法：氯气、二氧化氯、臭氧、紫外线、电化学、加热等。 5.冷却方法 5.冷却方法
《水的过滤》PPT课件
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15
（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5-6。
水深 负水头区
25
175 150
45°
100
4
3 21
-50 -15 50 100 150175
hb
hc
15 a
b
滤料
c
卵石
出水
图 9-6 过滤时滤层内压力变化 1-静水压力线；2图-清5洁 -6滤料过滤时水压线；3-过滤时间为t1时的水压线；
与混凝效果有关
（3）厚度:
与滤速有关 与滤后水水质有关
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27
三 承托层
作用： ①防止滤料层从配水系统流失； ②均匀布置反冲洗水。
表5-5 快滤池大阻力配水系统承托层粒径和厚度
层次（自上而下） 1 2 3
粒径（mm） 2~4 4~8 8~16
4
16~32
厚度
100
100
100 本层顶面高度至少
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12
（a）
石英沙 无烟煤
石英沙
石榴石
无烟煤
（b）
（c）
图图5-59-5 几种滤料组成示意
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13
均质滤料
2．过滤过程中水头损失变化
（1）清洁滤料层的水头损失
均质滤料，卡曼-康采尼公式（CarmanKozony）公式：
h018g0 •(1 m m 0 30)2(• 1d0)2l0 （5-1）
指整个滤层中孔隙总体积与滤料层体积之比。
测定方法：取一定量的滤料，在105oC下烘干称重， 并测出其密度，然后放入过滤筒中，用清水过滤一 段时间后，量出滤层体积，则孔隙率为
水质工程学一复习重点(自总结 )
1， 压缩双电层作用：根据 DLVO 理论，比较薄的双电层能降低胶体颗粒的排斥能，如果能使胶体颗粒
的双电层变薄，排斥能降到相当小时，两胶体颗粒相接近时就可以由原来的排斥力为主变为吸引力为
主，胶体颗粒间就会发生凝聚。
2， 吸附电中和作用：指胶体颗粒表面吸附异号离子、异号胶体颗粒或带异号电荷的高分子 从而中和
第四章 沉淀 自由沉降：悬浮物浓度不高，在沉淀过程中颗粒之间互相不碰撞，呈离散状态，各自独立完成沉降的过程。 拥挤沉降：拥挤沉降：废水中大量可沉固体在有限的水体中下沉时，颗粒受水的阻力，沉速减小，相互间
干扰加剧，液体与颗粒群间形成清晰界面，并以界面形式下降的过程称为拥挤沉降 絮凝沉淀：利用絮凝剂使水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体，再通过自由沉淀的沉淀称为絮凝沉淀。 表面负荷:指单位沉淀面积上承受的水流量。 沉淀池截留沉速：沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。以 U0 表示 沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何？两者涵义有何区别？ 答：沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速在数值上相等，但含义不同。沉淀池表面负荷指单位沉淀池表面积的 产水量，而截留沉速指沉淀池中能被全部去除的所有颗粒中最小颗粒的沉速。 理想沉淀池条件， 1． 进水均匀分布在沉淀池始端，并以相同流速水平流向末端。 2． 进水颗粒杂志均匀分布在沉淀区始端，并在沉淀区内进行等速自由沉降 3． 泛能沉降至沉淀区底的颗粒杂志便认为已被除去，不再重新悬浮进入水中。 平流沉淀池的进水方式：平流沉淀池要求进水区是使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量减少扰动。 一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布于沉淀池整个断面上。 效率
第二章 水处理方法 主要处理方法 混凝：包括凝聚和絮凝过程，通过投加化学药剂，使水中悬浮固体和胶体聚集成易沉淀的絮凝体。 沉淀和澄清：通过重力作用，是水中的悬浮颗粒，絮凝体等物质被分离去除，若向水中投加适当化学物质， 他们与水中带去除的离子换位或化合，生成难溶化合物，则称化学沉淀。 浮选：利用固体或液滴与他们在其中悬浮的液体之间的密度差，实现固液或液液分离的方法 过滤：使固液混合物通过多孔材料从而截留固体使液体通过的过程。u 膜分离；利用膜的孔径或半渗透性质实现物质的分离。 吸附：两相构成一个体系时，其组成在两相界面和相内部是不同的，处在两相界面处的成分产生了积蓄。 氧化还原：改变某些金属化合物的状态使其无毒化 反应器分为 间歇式反应器：按反应物一罐一罐的进行反应的，反应完成卸料后，再进行下一批生产。 特点：间歇式反应器是在非稳态条件下操作的，所有物料一次加进去，反应结束后物料同时放出来，所有 物料的反应时间是相同的，反应物浓度随时间变化，因此化学反应速率也随时间变化。但反应器内成分均 匀。 连续流式反应器：进料和 出料都是连续不断的进行的，是一种稳定流的反应器。 连续流反应器分为活塞流反应器（PF）和恒流搅拌反应器（CFSTR） 活塞流反应器特点：流体以队列形式通过反应器，液体元素在流动的方向绝无混合现象（垂直方向有可能）， 构成活塞流反应器的必要且充分的条件是，反应器中每一流体元素的停留时间都是相等的，由于管内水流 较接近于这种理想状态，所以常用管子构成这一反应器，反应时间是管长的函数，反应物浓度，反应速度 沿管长而有变化，但是沿管长上各点上的反应物浓度，反应速度有一个确定不变的值，不随时间变化。 恒流搅拌反应器特点：物料不断进出，连续流动，其特点是，反应物受到了极好的搅拌，反应器内各点浓 度完全均匀，而且不随时间而变化，因此反应速度也是确定不变的。理论上一部分反应物停留时间为零， 一部分为无穷大，会产生返混总用。间歇式反应器最快的反应速度在某一时刻，二活塞流反应器最快反应 速度在管长的某一点。 反混作用：某些后进入反应器内的成分必然要与先进入反应器内的成分混合。 恒流搅拌反应器串联：将若干个恒流搅拌反应器串联起来，在级内是充分混合的，级间是不混合的，优点 是使反应有一个确定不变的速度，又可以分段控制反应，还可以使物料在反应器内的停留时间相对集中 给水处理流程：原水——混凝——沉淀——过滤——消毒——饮用水 污水处理流程：进水——格栅——初沉池——曝气池——二沉池（污泥回流和剩余污泥）——消毒——出
的双电层变薄，排斥能降到相当小时，两胶体颗粒相接近时就可以由原来的排斥力为主变为吸引力为
主，胶体颗粒间就会发生凝聚。
2， 吸附电中和作用：指胶体颗粒表面吸附异号离子、异号胶体颗粒或带异号电荷的高分子 从而中和
第四章 沉淀 自由沉降：悬浮物浓度不高，在沉淀过程中颗粒之间互相不碰撞，呈离散状态，各自独立完成沉降的过程。 拥挤沉降：拥挤沉降：废水中大量可沉固体在有限的水体中下沉时，颗粒受水的阻力，沉速减小，相互间
干扰加剧，液体与颗粒群间形成清晰界面，并以界面形式下降的过程称为拥挤沉降 絮凝沉淀：利用絮凝剂使水中悬浮杂质形成较粗大的絮凝体，再通过自由沉淀的沉淀称为絮凝沉淀。 表面负荷:指单位沉淀面积上承受的水流量。 沉淀池截留沉速：沉淀池所能全部去除的颗粒中的最小颗粒的沉速。以 U0 表示 沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速关系如何？两者涵义有何区别？ 答：沉淀池表面负荷和颗粒截留沉速在数值上相等，但含义不同。沉淀池表面负荷指单位沉淀池表面积的 产水量，而截留沉速指沉淀池中能被全部去除的所有颗粒中最小颗粒的沉速。 理想沉淀池条件， 1． 进水均匀分布在沉淀池始端，并以相同流速水平流向末端。 2． 进水颗粒杂志均匀分布在沉淀区始端，并在沉淀区内进行等速自由沉降 3． 泛能沉降至沉淀区底的颗粒杂志便认为已被除去，不再重新悬浮进入水中。 平流沉淀池的进水方式：平流沉淀池要求进水区是使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量减少扰动。 一般做法是使水流从絮凝池直接流入沉淀池，通过穿孔墙将水流均匀分布于沉淀池整个断面上。 效率
第二章 水处理方法 主要处理方法 混凝：包括凝聚和絮凝过程，通过投加化学药剂，使水中悬浮固体和胶体聚集成易沉淀的絮凝体。 沉淀和澄清：通过重力作用，是水中的悬浮颗粒，絮凝体等物质被分离去除，若向水中投加适当化学物质， 他们与水中带去除的离子换位或化合，生成难溶化合物，则称化学沉淀。 浮选：利用固体或液滴与他们在其中悬浮的液体之间的密度差，实现固液或液液分离的方法 过滤：使固液混合物通过多孔材料从而截留固体使液体通过的过程。u 膜分离；利用膜的孔径或半渗透性质实现物质的分离。 吸附：两相构成一个体系时，其组成在两相界面和相内部是不同的，处在两相界面处的成分产生了积蓄。 氧化还原：改变某些金属化合物的状态使其无毒化 反应器分为 间歇式反应器：按反应物一罐一罐的进行反应的，反应完成卸料后，再进行下一批生产。 特点：间歇式反应器是在非稳态条件下操作的，所有物料一次加进去，反应结束后物料同时放出来，所有 物料的反应时间是相同的，反应物浓度随时间变化，因此化学反应速率也随时间变化。但反应器内成分均 匀。 连续流式反应器：进料和 出料都是连续不断的进行的，是一种稳定流的反应器。 连续流反应器分为活塞流反应器（PF）和恒流搅拌反应器（CFSTR） 活塞流反应器特点：流体以队列形式通过反应器，液体元素在流动的方向绝无混合现象（垂直方向有可能）， 构成活塞流反应器的必要且充分的条件是，反应器中每一流体元素的停留时间都是相等的，由于管内水流 较接近于这种理想状态，所以常用管子构成这一反应器，反应时间是管长的函数，反应物浓度，反应速度 沿管长而有变化，但是沿管长上各点上的反应物浓度，反应速度有一个确定不变的值，不随时间变化。 恒流搅拌反应器特点：物料不断进出，连续流动，其特点是，反应物受到了极好的搅拌，反应器内各点浓 度完全均匀，而且不随时间而变化，因此反应速度也是确定不变的。理论上一部分反应物停留时间为零， 一部分为无穷大，会产生返混总用。间歇式反应器最快的反应速度在某一时刻，二活塞流反应器最快反应 速度在管长的某一点。 反混作用：某些后进入反应器内的成分必然要与先进入反应器内的成分混合。 恒流搅拌反应器串联：将若干个恒流搅拌反应器串联起来，在级内是充分混合的，级间是不混合的，优点 是使反应有一个确定不变的速度，又可以分段控制反应，还可以使物料在反应器内的停留时间相对集中 给水处理流程：原水——混凝——沉淀——过滤——消毒——饮用水 污水处理流程：进水——格栅——初沉池——曝气池——二沉池（污泥回流和剩余污泥）——消毒——出
水质工程学课件：过滤
m 1 G
V
式中，G ——烘干后的滤料, g；
——滤料的密度，g/cm3；
V ——滤料层的堆积体积，cm3。
2.滤料的表面积
5.3 快滤池的运行 一、出水水质的一般状况
滤后水水质在过滤周期开始时一般较差，如果周 期延长足够的时间，在过滤末期水质也会下降。
重视初滤水：
二、滤层内杂质分布规律
1.杂质分布规律： 2.滤层的含污能力：在一个过滤周期内，如果按 整个滤层计，单位体积滤料中的平均含污量，单位 g/cm3、kg/m3。
二、滤料粒径级配
滤料粒径级配：滤料中各种粒径颗粒所占的重 量比例。
1.表示方法：
（1）有效粒径和不均匀系数；
（2）最大粒径、最小粒径和不均匀系数。
常用的数据见表5-2。
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
<1.7
70
滤速 （m/h）
8~10
强制滤速 （m/h）
10~14
10~14
14~18
18~20
20~25
2.滤料筛选方法
例：筛分试验记录见表5-3.
表5-3 筛分试验记录
筛孔 （mm）
2.362 1.651 0.991 0.589 0.246 0.208 筛底盘 合计
留在筛上的砂量
质量
（g）
%
0.8
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)
V
式中，G ——烘干后的滤料, g；
——滤料的密度，g/cm3；
V ——滤料层的堆积体积，cm3。
2.滤料的表面积
5.3 快滤池的运行 一、出水水质的一般状况
滤后水水质在过滤周期开始时一般较差，如果周 期延长足够的时间，在过滤末期水质也会下降。
重视初滤水：
二、滤层内杂质分布规律
1.杂质分布规律： 2.滤层的含污能力：在一个过滤周期内，如果按 整个滤层计，单位体积滤料中的平均含污量，单位 g/cm3、kg/m3。
二、滤料粒径级配
滤料粒径级配：滤料中各种粒径颗粒所占的重 量比例。
1.表示方法：
（1）有效粒径和不均匀系数；
（2）最大粒径、最小粒径和不均匀系数。
常用的数据见表5-2。
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
<1.7
70
滤速 （m/h）
8~10
强制滤速 （m/h）
10~14
10~14
14~18
18~20
20~25
2.滤料筛选方法
例：筛分试验记录见表5-3.
表5-3 筛分试验记录
筛孔 （mm）
2.362 1.651 0.991 0.589 0.246 0.208 筛底盘 合计
留在筛上的砂量
质量
（g）
%
0.8
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)
水质工程学
水质工程学（上）重点第一章水质与水质标准：何谓水质工程学？原水中杂质有哪几类？饮用水主要除去水中的哪些杂质？了解我国水污染现状及主要污染物，富营养化，了解水体自净，BOD、DO及氧垂曲线，何谓水质标准？饮用水主要有哪几类标准？（记住浊度标准微生物标准及氯消毒要求），污水排放标准应考虑哪些因素？（为什么要分级）第二章水处理方法概论：知道3种理想反应器及主要特点，在同样情况下，那一种反应器所需时间长？为什么？怎样改进？（短流？）普通地表水的常规处理流程，城市污水处理的工艺流程。
第三章凝聚与絮凝：了解胶体的结构，知道胶体在水中稳定的原因，胶体的凝聚机理及投加过量的后果，絮凝的两种形式，影响混凝效果的因素及对策，常用的混凝剂及助凝剂有哪些，适用情况如何，速度梯度在水处理中的作用，如何控制？为什么？如何配制、计量混凝剂？混凝剂的投加方法有哪几种？为什么说混凝剂投加量的控制很重要？知道2～3种方法，混合设施有哪些，特点如何？絮凝设施有哪些？主要特点，各种絮凝池速度梯度如何控制？各适用于什么样的水厂？第四章沉淀拥挤沉淀的沉降曲线；理想沉淀池；截留沉速与表面负荷；絮凝效果对某种颗粒的去除率的影响；短流；如何控制平流式沉淀池的水流状况；平流式沉淀池特点；进水要求、出水要求（溢流率、指型槽、淹没小孔）、排泥方式；斜管沉淀池特点；斜管、布水区要求、出水、排泥；澄清（池）概念、机械搅拌澄清池组成、特点、回流比、排泥、出水、出水；高密度澄清池特点；辐流式沉淀池适用范围、排泥；气浮池适用条件、主要特点、发泡剂使用情况。
第五章过滤过滤概念；快滤池滤料及要求（级配及表示法）、筛选、杂质粘附及脱落、含污能力；快滤池水质变化、水头损失变化、普通快池滤层优化方法；恒速过滤、等速过滤、强制过滤（滤速）；承托层作用；直接过滤；负水头及影响因素、措施；反冲洗方法（2个概念）、强度、膨胀率、反冲洗水头损失（流化态时）、大阻力系统小阻力系统及均匀性、反冲洗槽一般要求、冲洗水供给（水泵、水箱、水塔）；V型滤池特点。
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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
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
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）
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 ——防止滤料流失 ——均匀布水 2、组成 通常采用天然卵石，厚度约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
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)
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
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)。
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：
①筛滤和机械截留 ②布朗运 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
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
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
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
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：
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）
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
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
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
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）
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 ——防止滤料流失 ——均匀布水 2、组成 通常采用天然卵石，厚度约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
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)
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
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)。
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：
①筛滤和机械截留 ②布朗运 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
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
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
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
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：
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）
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