第4篇给水处理过滤2008714xin

2、粘附机理 静电、范德华引力、 化学键、架桥。
加药脱稳，过滤效果好。
1.迁移机理
拦截 沉淀
惯性 扩散 水动力
2.黏附机理
3、杂质分布规律
粘附力
初：m大, v孔小, F小
粘附
脱落
后：σ大, m小, v孔大, F大
表层：
水流剪力
d小S大 小 c大
σ多
m
, h
产生泥膜裂H缝一定
Q 水质
停池
气水冲洗
其他特点：滤料粒径加大，滤层厚度增大。
5、直接过滤
直接过滤微接絮触凝过过滤滤：：原 原水 水 药药简滤易池微絮凝池 滤池
特点：1>、浊度<50度，且水质变化小
2>、滤料：双层、三层、均质 3>、加助凝剂 4>、滤速低（V=5m/h）
微絮粒粒 径40-60μm
二、过滤水力学（h，v）
(一) 清洁滤层水头损失
3、冲洗时间 t ：
t↓ 碰撞摩擦 N ↓ 不能及时排除废水
一般取 t = 5 ~7min
(三)冲洗强度的确定和非均匀滤料e的计算
1、非均匀滤料膨胀度
q 相同，d0<d0′ e>e′
e
d0
e
d0′
e’
q（v）
1、非均匀滤料膨胀度
① 分层计算 分n层，求出每分层的膨胀度 ei
e
li L0 100%
气囊
过滤 减少过滤面积 带出滤料
反洗 — 滤料流失
防止负水头： H > h
Hb
hb
b
防止负水头
防止负水头： H >h
增大砂面水深（H ）一般H=1.8米 出水水位高于滤层（h ），无阀、虹吸
Hi Hmin hmax hi
Hi hi
H i H min
hmax
hi
出 水
i
第三节 滤料和承托层
pi L0 (1 ei ) L0 100%
L0
L0
pi 1 ei 1100%
② 按当量 l0粒 径pli(L计10 算m) l0 (1 m0 ) ,
l0 pi L0
1
d eq
li
i
n
1 1
m0 mi
lp0 i
1
m0 1
11d
im1i2mmid0 i
pi
L
0
mmii以dmeiq代pi L替将0 deo，m求出m0e代入
第一节 概述
过滤方式：
滤 池：水厂过滤（石英砂等粒状滤料层）。
滤池的型式：
1. 慢滤池 2. 快滤池
过滤过程分为过滤和反洗两个过程。
（1）过滤
• 过滤过程是废水由 上到下通过一定厚 度的由一定粒度的 粒状介质组成的床 层，由于粒状介质 之间存在大小不同 的孔隙，废水中的 悬浮物被这些孔隙 截留而除去。
双层 14m/h 25万/日
三层滤料的结构
三层滤料层的剖面
细粒 石英
粗粒 白煤
更细 的磁 铁矿
三层滤料：
γ
d大
d中
过 滤
d小
小
反 洗
γ
中
γ
大
特点：
无烟煤 石英砂 矿石
1）v 18-20m/h 2）适应性强
截污量大；下层滤料粒径 小，防穿透。
均质滤料：每层滤料组成和平均粒径均匀一致。
必要条件：反洗不膨胀
等速变水头 a、整个滤层
t 0, 0
ΔHt
Hmin H0 h承，配
最高水位 最低水位
t T, max
Hmax H0 h Hmax
ΔHma
x
Hmax
H0
∑h
1、等速过滤
（1）水头损失变化规律
a、整个滤层
Ht H0 h Ht
水头损失变化规律： H t ? t 线性增长关系
实验：
L
1 m0 1 m
L0
代入①
e 1 m0 1 m m0
1 m
1 m
2.冲洗强度q
q:单位面积滤层通过的冲洗流量。 L/m2·s q 与 v 的关系： v (cm/s)=10 • q(L/m2·s)
① q,e,h 三者之间的关系
1）膨胀前:
h
150
g
(1 mo )2 mo 3
( 1
d o
而下层不起作用。
上向流滤池示意图
出水
进水
特点：
（1）整个滤料的纳污能 力得到充分利用，过滤 周期也相应延长。
（2）滤速不能太高否则 会造成滤料流失。
（3）可以用未经过滤的 水做为反洗水。
双向流滤池示意图
出水
进水
特点：
（1）保持了下向流和 上向流滤池的优点， 又克服了滤料流失的 弊端。
（2）但双向流滤池的 下层滤料反洗困难。
第十六章 过滤
第一节 概述 第二节 过滤理论 第三节 滤料和承托层 第四节 快滤池的冲洗 第五节 普通快滤池 第六节 其它滤池简介
第十六章 过滤
第一节 概述
一、过滤 定义：悬浮液流经多孔介质或多孔滤网进行固液分离
的过程。
以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质， 使水获得澄清的工艺过程。
作用：浊度
分类：
(1)格筛过滤 (2)微孔过滤 (3)膜过滤 (4)深层过滤
(1)格筛过滤
过滤介质：栅条或滤网 去除物：粗大的悬浮物，如杂草、破布、
纤维、纸浆等.
设备：格栅、筛网和微滤机。
(2)微孔过滤
过滤介质：采用成型滤材，如滤布、滤片、烧
结滤管、蜂房滤芯等，也可在过滤介质上预 先涂上一层助滤剂 (如硅藻土)形成孔隙细小 的滤饼，
第二节 过滤理论
一、过滤机理
机械筛除：
d孔< d杂
滤层: d Φ
杂质
上 0.5mm 80μm 细 菌 1-2 μm
┋
┋
┋
悬浮物 10 μm
下 1.2mm >80μm 藻 类 ≯30 μm
< 30μm
水力筛分
一、过滤机理
粘附作用——滤料与杂质的表面物理化学性质
1、迁移机理 拦截、沉淀、 惯性、扩散、 水动力。
动 L = 400mm
>100mm
第四节 快滤池的冲洗
一 水反冲
(一) 冲洗机理
① 水流剪力 F —— 二次污泥 ② 碰撞摩擦 N —— 一次污泥
冲洗效果
冲洗流速
v小 v大—e大
F小 ，N少
(二)冲洗强度 滤层膨胀度 冲洗历时
1．膨胀度e
定义： e L L0 100 %
①
L0
V V0
S L (1 m) S L0 (1 m0 )
4.98
d915.31
0.54
试验：12~15L/m2·s
按照edmax=0 设计，则滤层 e< 45%
二、气水反冲
① 气、水
冲洗方式
② 气+水，水
③ 气，气+水，水
三、配水系统
大阻力 H > 3m
穿孔管大阻力配水系统
分 类 中阻力 H = 0.5~3m
小阻力 H < 0.5m
(一)大阻力配水系统
4、提高滤池性能的途径
天然滤料——改善杂质的分布规律
“反粒度” 水流方向：下向流 上向流、双向流
滤料：单层 双层、三层、均质滤料
下向流滤池示意图
进水
出水
特点：
（1）下向流滤池能保证较 高的滤速和反洗效果；
（2）水头损失增加较快， 工作周期较短；
（3）下层滤料难以发挥作 用，原因是反洗后滤料会 分层，细颗粒在上，粗颗 粒在下，上层很快堵塞，
均匀滤层： ho
180
g
(1 mo ) 2 mo3
(1
do
)2
lov
(卡曼公式)
同体积球体表面积
式中： ——球度系数， 颗粒实际表面积 ，
非均匀滤层：
≤1 ， m
Ho
n
ho
i 1
180
g
(1 mo )2 mo3
1
2
n
lov
i 1
pi di2
（二）等速过滤与变速过滤
1、等速过滤
（1）水头损失变化规律
b、分层
H
H0
h kvc0 1 m0
t
Ht Kt
H1-2 > H2-3 > H3-4 > H4-5
b、滤层内各分层水头损失
h 1-2
h 2-3
h 3-4
h4-5
L
滤层内水头损失变化
h > h > h > h 1-2
2-3
3-4
4-5
（2）过滤周期
T
H
v
max 1.5~2.0m
v' v tg
单层滤池的滤料层结构
单层滤料层的剖面
双层滤料的结构
双层滤料层的剖面
粗粒 白煤
细粒 石英
双层滤料：
γ
d大
过 滤
d小
反小
洗
γ
大
单层滤料
滤层含污量（g / cm3）
无烟煤
滤
石英砂
层 深
度
cm
双层滤料
双 2单
T不变 v不变
v T
v 12 16m / h
Q
芥 园 水 厂 ： 单层 滤 速 v： 6-8m/h 处理水量Q： 11万/日
（b）对垫层的要求： i 要求垫料层不能被反洗水冲动； ii 形成的孔隙均匀，使布水均匀； iii 化学稳定性好； iv 机械强度高。 通常，垫料层采用天然卵石或碎石。
二、承托层(续)
作用：阻挡滤料；均匀布水
dmin = 2mm: Φ承min< d滤max dmax =16~32mm：dmax > d穿孔 ，冲不
废水
滤料
过滤水
（2）反冲洗
• 到一定程度时过滤不 能进行，需要进行反 反洗废水 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 过滤过程是间断进行 反洗水入口 的。
滤料
返回目录
清洗砂层： 水反冲
V=8~10m/h
快 滤
1m
池
'
tg
T ' T
水头损失增长率：H
T'
tg Ht
t
Hmax
'
H 0 'h' H0 h
T
Ht
tt
2、变速过滤
单池滤速变化：
v(m/h) D
A
BC
CD AB
BC D A
ABCD
T'
T
滤速变化
t(h)
变速过滤与等速过滤比较： 变速好
（1）出水水质
_
若v等 v 变 ：等速： m v孔 —脱落
支管
a
进水 干管
c b
1.沿途均匀泄流管道中压力变化
V 2
H 2 H1 2g h
V 2 2g
总水头线
h
将 h 1 ALQ 2 代入，得： 3
H1
H2
H1
V
2g
2
1 3
ALQ 2
v
压力水头线
H2
L
将
A
2
64 D5C
2
C
1
1
R6
n
R D 4
1
代入，得：
D
H2
Βιβλιοθήκη Baidu
H1
(1 41.5 n2 L ) V 2 D1.33 2g
1 m0 L0
h
e
h
s
1
m0 L0
欧根
vmf
q（v）
vmf
q（v）
② 影响冲洗强度的因素
q
29.4
d
1.31 0
e m0 2.31
1）d0
0.54 1 e1.77 1 m0 0.54
e
d0 < d0′
当 e一定，d0↑ q↑
2) t℃
当 e一定，t℃↓ μ↑ q↓
vmf v’mf q（v）
1. 沿途均匀泄流管道中压力变化
n2 L V 2
H2
H1
(1 41.5
D1.33
) 2g
V 2 2g
n2 L 若 H2 H1 ，需 (1 41.5 D1.33 ) 0 H1
将 n 0.012 代入，得： v
D 1.33 0.006 L
总水头线
h
压力水头线
H2
（2）周期产水量
变速：
v
m
v孔不变 — 杂质穿透少
自动调节
理论推导：如 T等 T变 , H等 H变 则 Q变 2Q等
实 验： Q变 145 %Q等
（3）运行费用
_
如v等 v 变初期：v大，δ大，h增长慢
后期：v小 穿透少
T ， 冲洗次数 ， 运行费用
(三)负水头
当 h > H，产生负水头
去除物：粒径细微的颗粒。 定型的商品设备很多。
(3)膜过滤
过滤介质：特别的半透膜，在一定的推 动力(如压力、电场力等)下进行过滤， 去除物：水中细菌、病毒、有机物和溶 解性溶质。 主要设备：反渗透、超过滤和电渗析等。
（4）深层过滤
过滤介质：颗粒状滤料，如石英砂、无 烟煤等。 去除物：水中的悬浮物。 为区别于上述三类表面或浅层过滤过程， 这类过滤称之为深层过滤，简称过滤。
1 m
1 ei pi L0
2、设计冲洗强度
q设=10•K•vmf
K=1.1~1.3
vmf—最大粒径滤料处于最小流态化时的冲洗流速。
q 29.4 d01.31
e m0 2.31
将 d0=d95、edmax=0 代入
0.54 1 e1.711 m0 0.54
29.4
d915.31
0.54
0 m0 2.31 1 01.711 m0 0.54
一、滤料及滤层
（一）滤料及滤层
1.要求：机械强度,化学稳定性,孔隙率、级配，经济
2.级配
级配指标：
① 有效粒径d10—通过滤料重量10%的筛孔孔径.
不均匀系数K80
K80
d80 d10
2
② dmax dmin K80 （K60）
滤料
（一）滤料及滤层
3.滤料筛选方法
4.孔隙率m ： m V孔
V滤 V孔
5.滤料形状 φ
——球度系数，
同体积球体表面积 颗粒实际表面积
，
≤1 ，
m
（二）双层及多层滤料的级配 1、不同种类滤料的混杂
生产经验： d煤 1.8 4
d砂 0.5
砂 水 2.5 1 4 煤 水 1.4 1
2、混杂对过滤的影响
二、承托层
（a）作用： i 主要起承托滤料的作用，亦称垫料层。 ii 防止滤料随过滤水流失，滤料粒径较 小，而配水系统的孔眼较大，因此可防 止滤料流失； iii 使配水均匀。 如果配水系统的孔眼直径很小，布水也很 均匀，承托层可以减薄或省去。
)2 lov
1.75
1
gd0
1 m0 m03
l0v 2
（欧根公式）
① q e h三者之间的关系
1）膨胀前: v<vmf v↑ e=0 h↑
h
150
g
(1 mo )2 mo 3
( 1
d o
)2 lov 1.75
1
gd0
1 m0 m03
l0v 2
2）膨胀后： v≥vmf v↑ e↑ h不变
h
s