过滤操作的基本概念ppt课件

滤饼过滤
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第二节 表面过滤的基本理论
表面过滤过程
被过滤的颗粒粒 径较小的情况
多孔性 介质
表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速 度较慢的情况。 给水处理：慢滤池 污泥脱水：使用的各类脱水机（如真空过滤机、板框式压 滤机等）
第二节转筒表真面空过过滤滤的机基本理论 回转真空过滤机工作过程示意
混合物中的流体在推动力（重力、压力、离心力）的 作用下通过过滤介质，固体粒子被截留，而流体通过 过滤介质，从而实现流体与颗粒物的分离。 液－固分离，气－固分离 如砂滤池、袋式除尘器、口罩…… • 过滤分离的对象？ 粗大颗粒、细微离子、细菌、病毒和高分子物质等
第一节 过滤操作的基本概念
二、过滤介质
•固体颗粒：由一定形状的固体颗粒堆积而成，包括天 然的和人工合成的。
过滤速度是描述过滤过程的关键！ 推动力 其它因素
第二节 表面过滤的基本理论
过滤过程的主要参数
处理量：处理的流体流量或 分离得到的纯流体量V(m3)
过滤推动力：由流体位差、压差或离心力场 造成的过滤压差p
过滤面积：表示过滤设备的大小A(m2) 过滤速度：单位时间通过单位面积的滤液量u
第二节 表面过滤的基本理论
（一）恒压过滤
在过滤过程中，过滤压差自始自终保持恒定。
对于指定的悬浮液，K为常数。
对式(7.2.11)或式(7.2.12)进行积分：
0V2(VVe)dV 0tK2A dt
q
t
0
2(qqe)d
q
Kdt
0
V22VV e K2At
(7.2.13a)
q2 2qqe Kt
(7.2.13b)
第二节 表面过滤的基本理论
第一节 过滤操作的基本概念
三、过滤分类
1.按过滤机理分：有表面过滤和深层过滤
2.按促使流体流动的推动力分：
•重力过滤：在水位差的作用下被过滤的混合液通过过滤介 质进行过滤，如水处理中的快滤池。
•真空过滤：在真空下过滤，如水处理中的真空过滤机。
•压力差过滤：在加压条件下过滤，如水处理中的压滤滤池。
•离心过滤：使被分离的混合液旋转，在所产生的惯性离心 力的作用下，使流体通过周边的滤饼和过滤介质，从而实 现与颗粒物的分离。
dq K dt 2(q qe)
(7.2.12)（滤饼过滤基本方程）
第二节 表面过滤的基本理论
K：过滤常数，如何测定?与下列因素有关：
•滤饼的颗粒性质 •悬浮液浓度 •滤液黏度 •滤饼的可压缩性 qe：过滤介质特性参数
第二节 表面过滤的基本理论
二、过滤过程的计算
确定滤液量与过滤时间和过滤压差等之间的关系。
dt r f (V Ve)
……(7.2.8)
第二节 表面过滤的基本理论
滤饼层的比阻r有两种情况：
•不可压缩滤饼：滤饼层的颗粒结构稳定，在压
力的作用下不变形，r与p无关
•可压缩滤饼：在压力的作用下容易发生变形
经验式：
r r0ps
(7.2.9)
r0：单位压差下滤饼的比阻，m-2 Pa-1； s：滤饼的压缩指数，
p Lm
过滤 压差
相应的滤液量为V
某一过滤时间t时的过滤状态
过滤速度u定义为：
（表观） u dV Adt
（7.2.1）
dt——微分过滤时间, s dV——dt时间内通过过滤面的滤液量, m3 A——过滤面积, m2
第二节 表面过滤的基本理论
过滤速度与推动力之间的关系可用下式（Darcy 定律）表示：
u p
(Rm Rc)
(7.2.2)
Rm：过滤介质过滤阻力, 1/m Rc：滤饼层过滤阻力, 1/m
假设rm，r分别为过滤介质和滤饼层的过滤比阻, 1/m2 Rm= rmLm；Rc= rL
u p
(rmLm rL)
(7.2.4) Ruth 过滤方程
r：与过滤介质上形成的滤饼层的孔隙结构特性有关 L：与滤液量有关，在过滤过程中是变化的。
若过滤介质阻力可忽略不计，则简化为：
第一节 过滤操作的基本概念
本节思考题
(1)过滤过程在环境工程领域有哪些应用。 (2)环境工程领域中的过滤过程，使用的过滤介质
主要有哪些。 (3)过滤的主要类型有哪些。 (4)表面过滤和深层过滤的主要区别是什么。
第二节 表面过滤的基本理论
本节的主要内容
一、过滤基本方程 二、过滤过程的计算 三、过滤常数的测定 四、滤饼洗涤 五、过滤机生产能力的计算
第二节 表面过滤的基本理论
假设每过滤1m3滤液得滤饼f（m3）
fV LA
L fV A
V：滤液体积(m3)
(7.2.5)
另外，可把过滤介质的阻力转化成厚度为Le的滤饼层阻力
rmLm rLe (7.2.6)
Le
fV e A
(7.2.7)
则： udV Ap
Adt rf(VVe)
(7.2.8)
或： dV A2p
对于可压缩滤饼，s=0.2～0.8，
对于不可压缩滤饼，s=0
第二节 表面过滤的基本理论
将比阻计算式代入式（7.2.8），得： dV Ap1s
Adt r0f (V Ve)
(7.2.10)
假设 K 2 p 1 s r0 f
则： dV KA Adt 2(V Ve )
(7.2.11)
令q=V/A，qe=Ve/A（qe称为过滤介质比当量滤液体积），则
第二节 表面过滤的基本理论 带式脱水机
第二节 表面过滤的基本理论
一、过滤基本方程
主要特征：随着过滤过程的进行，流体中的固体颗粒被截 留在过滤介质表面并逐渐积累成滤饼层。
滤饼层厚度：随过滤时间的增长而增厚，其增加速率与过 滤所得的滤液的量成正比。
过滤速度：由于滤饼层厚度的增加，因此在过滤过程中是 变化的。
天然：石英砂、无烟煤、磁铁矿粒等。 人工：聚苯乙烯发泡塑料球等。 固体颗粒过滤介质在水处理中的各类滤池中应用广泛， 通常称为滤料。
第一节 过滤操作的基本概念
• 织物介质：又称滤布，如棉、麻、丝、毛、合成纤维、金 属丝等编制成的滤布。 • 多孔固体介质：如素烧陶瓷板或管、烧结金属板或管等。 • 多孔膜：由高分子有机材料或无机材料制成的薄膜，根据 分离孔径的大小，可分为微滤、超滤等。
第七章 过滤
第七章 过滤
本章主要内容
第一节 过滤操作的基本概念 第二节 表面过滤的基本理论 第三节 深层过滤的基本理论
第一节 过滤操作的基本概念
本节的主要内容
一、过滤过程 二、过滤介质 三、过滤分类
第一节 过滤操作的基本概念
一、过滤过程
• 混合物的分离：液体和气体混合物 • 什么现象属于过滤？