过滤概述
过滤
隙进入到介质内部，而长而曲折的孔道中被截留并 附着于介质之上。深层过滤无滤饼形成，主要用于 净化含固量很小（<0.1%）的流体，如水的净化、 烟气除尘等。 2、冲洗 主要利用流速较大的反向水流冲洗滤料层，使 整个滤层达到流态化状态，且具有一定的膨胀度。 截留于滤层中的污物，在水流剪力和滤料颗粒碰撞 摩擦双重作用下，从滤料表面脱落下来，被水带出 滤池。冲洗效果主要决定于冲洗强度，膨胀度和冲 洗时间。见下表。
3、过滤机理 在水流过滤层的过程中，滤层空隙中的水 流一般属层流状态，被水流夹带的颗粒将随着 水流流线运动。颗粒通过迁移以及滤料的吸附 架桥作用附着在滤料表面，达到去除的目的。 迁移过程是一种物理作用，包括：拦截，沉淀， 惯性，扩散和水动力作用等。吸附架桥是一种 物理化学作用，通过滤料和颗粒间的范德华力， 静电力以及某些化学键和某些特殊的化学吸附 能力，使杂质颗粒粘附于滤料表面或原先已经 被粘附的颗粒上。 以上机理同时也解释了：为何粒径小于滤 层中孔隙尺寸的杂质颗粒会被滤料拦截。
四、新型工艺
1、V型滤池
2、翻板滤池
3、生物滤池
4、几种滤池的比较
二、滤池相关
1、分类 按滤料组成不同，可分为：双层滤料滤池， 三层滤料滤池和均质滤料滤池等，见下图。
2、滤料 ⑴滤料要求 ①具有足够机械强度 ②具有足够化学稳定性 ③具有一定颗粒级配和孔隙率 ⑵材料 常用的有石英砂，无烟煤，石榴石，磁铁 矿等。 3、承托层 承托层的作用主要是防止滤料从配水系统中 流失，同时对均布冲洗水也有一定作用。一般选 用天然卵石或砾石，其粒径和厚度都应该与下层 滤料的粒径和重度相适应。
浅论过滤
过滤初步认识
• 概述
◆ 概念 ◆ 作用 ◆ 机理
• 滤池 • 运行 • 工艺
化工过滤目数
化工过滤目数
（原创版）
目录
1.化工过滤概述
2.化工过滤目数的定义和意义
3.化工过滤目数的分类和选择
4.化工过滤目数的应用场景
5.化工过滤目数的发展趋势
正文
【化工过滤概述】
化工过滤是化学工业中的一个重要环节，主要用于分离固液混合物和液液混合物，以保证化学反应的顺利进行和产品质量的稳定。
化工过滤在石油、化工、制药、食品等多个领域都有广泛应用。
【化工过滤目数的定义和意义】
化工过滤目数是指过滤网孔的大小，通常用目数来表示。
目数越大，孔径越小，过滤效果越好。
在化工过滤中，目数的选择至关重要，它直接影响到过滤效果和生产效率。
【化工过滤目数的分类和选择】
化工过滤目数可以根据孔径大小和过滤效果进行分类。
常见的分类有微孔过滤、超滤、纳滤和反渗透等。
在选择化工过滤目数时，需要根据具体应用场景和过滤要求来选择合适的目数。
【化工过滤目数的应用场景】
化工过滤目数在化工生产中有广泛的应用，如在石油化工中，可以用于油品的脱蜡和油水分离等；在制药行业中，可以用于药物的提纯和分离
等。
水质工程学 第六章过滤
水质工程学1 xx学院 环境工程学院XX教研室水质工程学1第6章 过 滤过滤理论02滤池冲洗04过滤概述01配水系统05滤料与承托层03各种滤池066.1 过滤概述原水经过沉淀后，水中尚残留一些细微的悬浮杂质，需用过滤的方法除去,过滤就是以具有孔隙的粒状滤料层（如石英砂）截留水中杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。
6.1.1 功能主要去除水中悬浮物质1．给水净化中城镇给水处理中，滤池置于沉淀池或澄清池后，出水浊度<1NTU。
当原水浊度较低，且水质较好时，也可直接过滤。
过滤的功效：（1）降低水的浊度，同时水中有机物、细菌以及病毒等也将随浊度的降低而被部分去除。
（2）为滤后消毒创造良好的条件，细菌等失去杂质保护易被杀灭。
2．废水处理废水深度处理中：二级处理出水可经混凝沉淀后再进行过滤处理。
过滤一般是作为活性炭吸附以及离子交换、电渗析、反渗透、超滤等工艺的前处理或回用的前处理。
6.1 过滤概述6.1.2 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5—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。
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。
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。
6.1 过滤概述表6—1 现代慢滤池的适用的进水条件与出水水质慢滤池圆形 生物慢滤池6.1 过滤概述6.1.3 快滤池一、快滤池的分类：1、按滤料组成分：单层滤池，双层滤池和多层滤池2、按阀门设置分：普通快滤，虹吸滤池，移动罩冲洗滤池，双阀快滤，单阀快滤，快滤无阀3、按过滤的水流方向：上向流，下向流，双向流4、按工作的方式：重力滤池，压力滤池5、按冲洗方式分：高速水冲，气水反冲，表面助冲6、按滤速：慢滤池和快滤池快滤池1、普通快滤池的构造组成： 集水渠洗砂排水渠滤料层承托层配水系统管廊：浑水进水管清水出水管初滤水冲洗来水冲洗排水四大阀门（至少）2、工作过程由过滤与反冲洗两部分组成。
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，
过滤设备的概述
过滤设备的概述用于过滤处理的水处理设备称为过滤设备。
过滤设备的分类方法很多。
一般是，将过滤设备分为压力式过滤器和重力式滤池两大类：(1)压力式过滤器压力式过滤器为密闭的立式圆形钢制容器，器内放置滤料。
原水用泵打入，水的过滤是在压力下进行。
这种过滤器又称为机械过滤器。
机械过滤器占地小，使用灵活，通常适用于处理浊度在20mg／L以下的水。
(2)重力式滤池重力式滤池又称滤池。
是指过滤过程依靠水的重力自动流入池中进行过滤的装置。
过滤设备是指用来进行过滤的机械设备或者装置，是工业生产中常见的通用设备。
过滤设备总体分为真空和加压两类，真空类常用的有转筒、圆盘、水平带式等，加压类常用的有压滤、压榨、动态过滤和旋转型等。
自动软化器运行程序自动控制工作过程全自动软水器的再生可根据时间或流量来启动，软水器的工作过程，一般由下列几个步骤循环组成。
A.运行（工作）原水在一定的压力（0.2-0.6Mpa）、流量下，通过控制器阀腔，进入装有离子交换树脂的容器（树脂罐），树脂中所含的Na+与水中的阳离子（Ca2+，Mg2+，Fe2+……等）进行交换，使容器出水的Ca2+，Mg2+离子含量达到既定的要求，实现了硬水的软化。
B. 反洗树脂失效后，在进行再生之前，先用水自下而上的进行反洗。
反洗的目的有两个，一是通过反洗，使运行中压紧的树脂层松动，有利于树脂颗粒与再生液充分接触；一是使树脂表面积累的悬浮物及碎树脂随反洗水排出，从而使交换器的水流阻力不会越来越大。
C. 再生吸盐再生用盐液在一定浓度、流量下，流经失效的树脂层，使其恢复原有的交换能力。
D. 置换（慢速清洗）在再生液进完后，交换器内尚有未参与再生交换的盐液，采用小于或等于再生液流速的清水进行清洗（慢速清洗），以充分利用盐液的再生作用并减轻正洗的负荷。
E. 正洗（快速清洗）目的是清除树脂层中残留的再生废液，通常以正常流速清洗至出水合格为止。
F. 再生剂箱注水向再生剂箱中注入溶液再生一次所需盐量的水。
水污染控制工程过滤课件
•水污染控制工程过滤
•16
滤料
•水污染控制工程过滤
•17
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承托层结构 （2）三层滤料滤池承托层结构
•水污染控制工程过滤
•18
四、配水系统
1、 配水系统的类型 根据配水系统原理，分类：大阻力、中阻
力、小阻力。 （1） 大阻力配水系凝）
悬浮颗粒与滤料颗粒进行吸附，不再脱 落。 滤料表面形成较大的比表面积，具有较强的吸附能力。 属于接触凝聚作用。
•水污染控制工程过滤
•6
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。
2、滤料
单层滤料滤池：以石英砂做为滤料。
双层滤料滤池：在石英砂滤料上面再放
按滤层
一层粒度比较粗的白煤或无烟煤。
结构分
三层滤料滤池：在双层滤池基础上再在石
英砂滤料下面放一层粒度更细、比重
更大的滤料，一般用磁铁矿。
•水污染控制工程过滤
•14
滤料
无烟煤
均质滤料
石英沙
石英沙 无烟煤
石榴石
（a）
（b）
图 9-5 几种滤料组成示意
•水污染控制工程过滤
•21
小阻力配水系统
•水污染控制工程过滤
•22
五、滤池的冲洗
（一）冲洗目的：清除滤层中所截留的污物，使 滤池恢复过滤能力。
（二）冲洗原理：水流自下而上通过滤层，并使 滤层膨胀达到一定程度，靠水流的剪切力和滤料 颗粒间的碰撞、摩擦使积累在滤料层中的杂质剥 落下来，随反冲水流出滤池。
广东石油化工学院化工原理广东石油化工学院化工原理过滤
de
2
∆p ∝
µ ⋅ le ⋅ u
/
de
2
u空 u床 = ε
u
4ε de = (1− ε) ⋅ SP
2 2
∆p =
k ⋅ µ ⋅ le ⋅
ε
2
4ε (1−ε ) ⋅ s p
2
=
k ⋅ (1−ε ) ⋅ sp
ε
3
⋅u⋅ µ ⋅l
设
r=
k ⋅ (1−ε ) ⋅ sp
2
5、助滤剂 、 对于可压缩滤饼，为了使过滤顺利进行， 对于可压缩滤饼，为了使过滤顺利进行，可以将 质地坚硬而能形成疏松滤饼的另一种固体颗粒混入 悬浮液或预涂于过滤介质上， 以形成疏松饼层， 悬浮液或预涂于过滤介质上 ， 以形成疏松饼层 ， 使 得滤液畅流，该种颗粒状物质就称为助滤剂。 得滤液畅流，该种颗粒状物质就称为助滤剂。 1）助滤剂的种类：硅藻土；活性炭；石棉；锯屑等。 ）助滤剂的种类：硅藻土；活性炭；石棉；锯屑等。 2）助滤剂的作用：防止过滤介质孔道阻塞，增加滤饼 ）助滤剂的作用：防止过滤介质孔道阻塞， 空隙率，提高过滤速度。 空隙率，提高过滤速度。 3）助滤剂的应用：滤液是产品而不需回收滤渣。 ）助滤剂的应用：滤液是产品而不需回收滤渣。
3、工业上常用的过滤介质的种类 、 过滤介质的作用(滤饼过滤) 促使滤饼的形成， 过滤介质的作用(滤饼过滤)：促使滤饼的形成， 并支承滤饼。 并支承滤饼。 过滤介质应具有如下性质： 过滤介质应具有如下性质： （1）多孔性，液体流过的阻力小； 多孔性，液体流过的阻力小； （2）有足够的强度； 有足够的强度； （3）耐腐蚀性和耐热性； 耐腐蚀性和耐热性； （4）孔道大小适当，能发生架桥现象。 孔道大小适当，能发生架桥现象。
第七章-过滤选编
k80
d80 d10
反映滤料颗粒的均匀程度。
k80大（粗细相差大），对过滤和反冲洗不利。
过滤时，杂质积在表层，滤层含污能力减小
反洗时，满足细颗粒膨胀要求，粗颗粒洗不净
满足粗颗粒膨胀要求，细颗粒冲出滤池
k80
d80 d10
反映滤料颗粒的均匀程度。
k80大（粗细相差大），对过滤和反冲洗不利。
3 滤料性能参数
1) 滤料的比表面积
单位体积滤层中滤料的表面积称为滤料的比表面积。对于粒径不相 等的非均匀滤料，可以看作是由许多粒径相同的均匀滤料所组成。 单位为cm2/g或cm2/ cm3。
a
ai Pi
6 1
di
Pi为粒径di的组分再滤料中所占权重。 Pi＝Pi Pi1
二 承托层
1 一般由一定级配的卵石组成，敷设于滤料和反冲洗配水系统之间。 2 作用：（1）支承滤料，防止滤料从配水系统中流失
（2）均匀分布冲洗水 3 选用：一般按习惯，不必仔细计算
(1) 大阻力配水系统总厚度约450～500mm (2) 中、小阻力系统总厚度约200mm左右，也可不设
承托层组成
层次（自上而下） 1 2 3
(二)粘附机理
粘附作用是一种物理化学作用，取决于颗粒表面的性质 和滤料表面的物理化学性质，即借范德华力和静电力相互作 用以及某些化学键、某些特殊的化学吸附力，絮凝颗粒被粘 附在滤料颗粒表面上，或粘附在滤料表面上原先粘附的颗粒 上，类似于澄清池中泥渣层所起的粘附作用，而且滤料为固 定介质，排列紧密，效果更好。
2 当颗粒与滤料表面接触或接近时，依靠哪些力的作用，使 它们粘附于滤料表面上—这涉及粘附机理。
颗粒迁移 滤料孔隙的水流一般属于层流状态，被水流挟带的颗粒随着水流流线运
第四章、过滤-1
第四章、过滤第一节、概述水处理中的过滤一般是指借助网状材料或粒状介质截留水中杂质，使水获得澄清的过程。
通过网状材料的过滤称表面过滤；通过粒状介质的过滤称深层过滤。
在这里我们主要介绍深层过滤。
一、过滤功能过滤工艺的主要目的是去除水中悬浮物质，但由于不少细菌和病毒依附于悬浮物质，因而过滤工艺对去除细菌和病毒也有明显作用。
由于过滤是给水常规处理中除消毒外的最终处理工艺，因此对确保供水水质具有重要作用。
1、进一步去除经过沉淀或澄清后的水中的细小杂质、有机物、细菌和病毒等。
2、当原水浊度较低时，可直接过滤去除水中的悬浮杂质。
二、滤池分类完成过滤工艺的处理构筑物称滤池。
早期应用的滤池．其过滤速度极慢，称为慢滤池（滤速v＝0.1～0.3m/h）。
随着冲洗方式的改进，过滤速度明显提高，目前应用的滤池绝大多数均为快滤池（滤速v＝8～10m/h）。
1、滤池可按不同方式进行分类①按滤料的不同可分为单层滤料、双层滤料、多层滤料及均质滤料（均质滤料指沿着整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致）等滤池。
②按水流方向的不同可分为下向流、上向流、双向流等滤池。
③按滤池受压情况可分为压力式滤池和重力式滤池。
④按药剂投加方式不同可分为沉淀后过滤、微絮凝过滤和接触絮凝过滤。
微絮凝过滤和接触絮凝过滤均属于直接过滤方式。
微絮凝过滤指在滤池前端设一简易微絮凝池，原水加药混合后经过微絮凝池形成微絮凝体后，即刻进入滤池过滤；接触过滤指原水加药后直接进入滤池过滤，滤前不设任何絮凝设备。
⑤按运行周期内滤速的变化可分为等速过滤和降速过滤。
上述分类系从各种不同角度出发所作的区分，组合后可形成各种类型滤池滤池也可适用不同的要求，如普通快滤池可以是单层滤料，也可以是双层滤料。
2、滤池型式选用滤池型式的选用应根据进水水质、生产能力、流程布置、设备条件以及操作水平和管理经验等确定。
目前常用的滤池型式有：普通快滤池、双阀滤池、重力式无阀滤池、虹吸滤池、移动冲洗罩滤池、V型滤池等。
水的过滤的方法和过程
水的过滤的方法和过程水的过滤是一种常见的处理水质的方法，它可以去除水中的杂质和污染物，使水变得更加清洁和可饮用。
本文将介绍水的过滤方法和过程，并探讨不同的过滤技术。
一、概述水的过滤是通过物理或化学的方法，将水中的固体颗粒、悬浮物、有机物和微生物等杂质分离出去，从而提高水的质量。
常见的水的过滤方法包括筛选、沉淀、过滤、吸附、离子交换等。
二、筛选筛选是最简单、最常见的水的过滤方法之一。
它利用筛子、滤网或滤纸等具有一定孔径的材料，将水中的较大颗粒物截留下来，使水变得清澈。
筛选方法适用于去除较大颗粒的悬浮物，如沙子、泥土等。
然而，筛选不能去除溶解在水中的微量物质和细菌等微生物。
三、沉淀沉淀是一种利用重力将悬浮物沉降下来的过滤方法。
通过让水静置一段时间，或者使用沉淀剂如铝盐、铁盐等，可以使悬浮物沉淀到底部。
然后将上清液抽取出来，即可实现对悬浮物的去除。
沉淀方法适用于去除较大的颗粒物和浑浊物，但对于微小颗粒和胶体物质效果较差。
四、过滤过滤是一种利用过滤介质将水中的悬浮物和颗粒物截留下来的过滤方法。
常见的过滤介质有石英砂、活性炭、陶瓷、滤纸等。
过滤可以分为表面过滤和深层过滤两种。
表面过滤是通过介质表面的层层过滤，将较大的颗粒物截留下来，而深层过滤则是通过介质内部的孔隙和通道，将较小的颗粒物截留下来。
过滤方法适用于去除颗粒物、悬浮物、微生物等，但对于溶解物质的去除效果较差。
五、吸附吸附是一种利用吸附剂将水中的溶解物质吸附附着的过滤方法。
常见的吸附剂有活性炭、树脂等。
吸附剂具有很大的比表面积和一定的吸附能力，可以吸附水中的有机物、重金属等污染物质。
吸附方法适用于去除有机物、重金属等溶解物质，但对微生物的去除效果较差。
六、离子交换离子交换是一种利用离子交换树脂去除水中离子的过滤方法。
离子交换树脂具有特定的离子选择性，可以选择性地吸附和释放水中的离子。
通过将水通过离子交换树脂床层，可以去除水中的阳离子和阴离子，从而提高水的纯净度。
水质工程学教案12第四章过滤4-1过滤概述4-2过滤理论
双层滤料滤池三层滤料滤池混合滤料滤池3、按药剂投加及前导工艺分类：沉后水过滤接触絮凝过滤（与滤料絮凝）4、按阀门的设置分类：四阀滤池（过滤进、出、反冲进、出）双阀（省进、反冲排阀）（鸭舌、虹吸）5、按滤速分类：慢滤池 (v=0.1~0.3m/h)快滤池 (v=5m/h)（最初）(现在vmax=40m/h）五、工作过程： 1、过滤 2、反冲洗常用名词：①滤速：单位时间水流在滤池中（无滤料计算）流速（m/h）。
②滤速与滤池负荷相同：单位时间、单位滤池面积上的过滤水量m 3/m 2h 。
工作参数：进水浓度15度以下单层滤料：8～10m/h双层滤料：10～14m/h多层滤料：18～24m/h③工作周期：过滤和反冲洗一个全过程的时间，一般12～24h 。
()∑=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑=n i i i d p v l m m g v h H 120230200011180ϕ§4-2过滤理论 一、过滤机理：水流夹带颗粒流入滤料、滤料吸附颗粒。
有两方面的问题： ①颗粒如何与滤料接触（迁移机理）②接触后靠什么力粘附于滤料（附着）（吸附）（一）颗粒的迁移：（是物理力学作用）①拦截作用：大颗粒大于过流缝隙 。
②沉淀作用：颗粒在重力作用下，脱离流线，沉到滤料上。
③惯性作用：颗粒质量大，在惯性力的作用，脱离流线与滤料接触。
④扩散作用：较小较轻的颗粒在布朗作用下扩散到滤料表面。
⑤水动力：水流在滤料外层有速度梯度，使非球体的颗粒在流速梯度的作用下，产生转动而脱离流线与颗粒表面接触。
现阶段只能定性的分析。
（二）颗粒的粘附：主要是物化作用开始：颗粒与滤料的接触①范德华力作用（主要）②静电力作用③化学键力（少有）后来：颗粒与颗粒接触④絮凝，吸附架桥作用最后：滤料的表层形成泥膜⑤机械过滤作用，（所不希望产生的）再强制工作：水流在某薄弱部位穿透，形成裂缝水流以高速流过裂缝，使出水水质恶化。
（泄漏）（三）滤层内杂质分布规律：1、过程分析：水流冲力的作用→上层吸附→过多后脱落→下一层吸附→过多后脱落→再下一层吸附。
水处理工程=清华大学第五章过滤课件(第一篇)
H t H 0 H t
h h1 ht
v2 h2 2g
第五章
19
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时的水头损失增值
ΔH t
h1: 配水系统水头损失
过滤周期 与滤速有关
1.5~2m
第五章
20
第2节 滤池的运行
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
45
第五章
46
第3节 滤池的基本构造
2．小阻力配水系统 减少配水系统阻抗S1 降低配水系统流速 增大配水空间 使孔眼处的压力接近
指孔口阻力较小
第3节 滤池的基本构造
中阻力配水（开孔 比：0.6%~0.8%）
小阻力配水系统 钢筋混凝土穿 孔滤板 钢筋混凝土穿孔板：板上铺设一层或两层尼龙网。
第五章 39
三层：18~20m/h
第3节 滤池的基本构造
三、配水系统
1. 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
水污染控制工程 过 滤
<2.0
<1.7
<1.5
<1.7
厚度 （mm）
700 300~400
400
450
230
70
滤速 （m/h）
~10 10~14
18~20
强制滤速 （m/h） 10~14 14~18
20~25
4.3.2 滤料筛选方法
筛选方法举例：
取某天然河砂砂样300g,洗净后置于105 ℃ 恒温箱中烘干,待冷却后取100g,用一组筛子过 筛,最后称出留在各个筛子上的砂量,记录填表, 并绘出滤料筛分曲线。
2
F2
Fs1
Fa2
1
(
F1 Fa1 滤料
Fa1表示颗粒1与滤料表面的粘附力； 图 4-3 颗粒粘附和脱附力示意 Fa2表示颗粒2与颗粒之间的粘附力； Fs1表示颗粒1所受到的平均水流剪力； Fs2表示颗粒2所受到的平均水流剪力。
过滤开始阶段,滤层比较干净,孔隙率较大,孔隙流
速小,水流剪力Fs1较小, 因而粘附力作用占优势（大
水中杂质进入滤层后,首先被Fs3第一 层滤料截留大部分,少脱量附力 “漏网”的杂 质被下层的滤料所截留。3 过滤F3 到一定
时间后, 表面滤料F间a3 孔隙率逐渐被Fs2 杂质
堵塞, 严重时,由于表层滤2料的F2“筛滤”
Fs1
滤
结果,形成滤膜,使过Fa滤2 阻力剧增。其结 层
果,在一定过滤水头下,滤1速将急剧减小,
(1
)2
l0
v
n i 1
( pi
/ di2 )
（4-2）
式中：h0—表示水头损失（cm）；—水的运动粘度(cm3/s)；
过滤水力学
• ③冲洗前，一池截污量达最大值，即将冲洗 —水 位3 • ④一池冲洗，其余三池分担原四池的水量。 —水 位4
滤速变化
• 假设：
• 四池依次为A、B、C、D，且性能完全相同；滤池 过滤周期为12小时。
• 清洁滤层、承托层、配水系统、出水管渠等总水 头损失与滤速的关系如图；
过滤
1.过滤概述 过滤：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。 一、作用 ① 进一步降低水的浊度。 ② 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。 ③ 为滤后消毒创造良好的条件，细菌等失去杂质保护易 被杀灭。 二、分类 1.按滤速分为：慢滤池与快滤池 2.按滤料层结构：单层、双层和多层滤料 3.按水流流经滤层的方向：上向流、下向流等 4.按阀门配置：四阀滤池（普通快滤池）、双阀 滤池、无阀滤池、虹吸滤池、单阀滤池 5.按滤池运行方式：间歇式和连续式 6.按过滤驱动力：重力式和压力式
A冲洗完投入运行，水位2。vA=13，vD=11， vC.=9，vB=7，直至下次冲洗。水位逐升至3。
B冲洗完投入运行 C冲洗完投入运行
变速过滤的特点：
• 1.减速过滤的滤后水质好； • 2.在相同过滤周期内，过滤水头损失较小。 • 3.相反，滤层内截留杂质较多时，虽然滤速降低， 但因滤层孔隙率减小,孔隙流速未必减小。
二、等速滤层中的水头损失变化
• 等速过滤：过滤过程中滤速或过滤流量自始至 终保持不变。（溢流堰控制进水、滤速调节器调 节出水）
• 在等速过滤状态，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。
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进水渠
最低水位
滤速v（m/h）
进水阀 排水阀
排水渠
清
水
池
图 9-8 减速过滤（一组4座滤池）
0
过滤时间t（h）
图 9-9 一座滤池滤速变化（一组共4座滤池）
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9-10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。
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。
进 水 最高水位
最低水位
出 水
图 9-7 恒速过滤
△Hmax
h Ho
n i1
hi
180
g
•
(1 m0 )2 m03
(1
)
2
l0
v
n i1
( pi
/
d
2 i
)
（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：
H H1 H2 H3 H4
（9-2） （9-3）
（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。
（a）
石英沙 无烟煤
石英沙
（b）
图 9-5 几种滤料组成示意
（c）
石榴石
无烟煤
均质滤料
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：
h0
180
gБайду номын сангаас
•
(1 m0 )2 m03
(
1 • d0
)2 l0
非均匀滤层按下式计算：
（9-1）
h0
9.1.2 快滤池
1. 构造见图9-1
1
6
13
2
10
7
11
5
8
4
9
12 14
3
图 9-1 普通快滤池构造剖视图（箭头表示冲洗水流方向）
1-进水总管；2-进水支管；3-清水支管；4-冲洗水支管；5-排水阀； 6-浑水阀；7-滤料层；8-承托层；9-配水支管；10-配水干管； 11-冲洗水总管；12-清水总管；13-冲洗排水槽；14-废水渠
（2）附着力与水流剪力
见图9-3。
石英砂
脱附力
3 Fa3
2 Fa2
1
Fs3
F3 Fs2
F2 Fs1
F1 Fa1 滤料
图 9-3 颗粒粘附和脱附力示意
滤层含污量（g/cm2） 单层滤料 1
无煤烟
滤 层 深 度 (cm)
2 双层滤料
石英砂
图 9-4 滤料层含污量变化
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。
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。
第九章 过 滤
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水条件与出水水质
适用的进水条件
出水水质
水深
175 150
45°
100
负水头区
4
3
21
-50 -15 50 100 150 175
hb
hc
15 a
25
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-清洁滤料过滤时水压线；3-过滤时间为t1时的水压线； 4-过滤时间为t2(t2>t1)时的水压线
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。
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
99%~99.9%
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。
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。
滤料 流线
悬浮颗粒
1—沉淀
2—扩散
3—惯性
4—阻截
5—水动力
图9-2 悬浮颗粒的迁移过程
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。
硫酸铝
聚合物
原水
混合
双层或三层滤料滤池
（a）
阳离子型聚合物
（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。
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”。