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1、1第6章 过滤概述一、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截留水中悬浮杂质，使水获得澄清的工艺过程。作用：降低浊度过滤方式：1）助滤剂：将硅藻土等助滤剂涂于布上或其他支持材料上，让液体通过。2）直接过滤：用多孔质的介质，像陶器、布等进行过滤。3）滤 池：水厂过滤。二、滤池的型式1 慢滤池(1) 滤膜藻类，微生物：作用：吞噬细菌；截留杂质；(2) 滤速 v = 0.10.3m/h出水：浊度近于 0 度；直接饮用。清洗砂层：刮砂2 快滤池快滤池分类：(1) 水流方向：下向流、上向流、双向流、辐射流（2） 滤料：单层滤料、双层滤料、三层滤料、均质滤料(3) 阀
2、门：四阀、双阀、无阀（虹吸）(4) 单独水反冲洗：小阻力、中阻力、大阻力；气水反冲(5) 滤速：等速过滤、变速过滤例如：普通快滤池：下向流，单层滤料，大阻力，变(等)速过滤，四阀无阀滤池：下向流，单层滤料，小阻力，等速过滤，无阀三、基本概念1、滤速：单位时间单位过滤面积上的过滤水量。 （m 3/ m2hm/h）2、过滤周期：过滤开始结束。 3、工作周期：过滤开始反冲洗结束（1224hr） 。4、滤层的含污能力：过滤周期结束时,整个滤层单位体积滤料所截留的杂质量。 （kg 杂质/ m 3 滤料）5、杂质穿透深度 ：滤层表面至满足水质要求处的距离。6、孔隙率：m=V 孔 /（V 滤 +V 孔 ）6
3、.1 过滤基本理论6.1.1 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。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。3、杂质分布规律粘附 脱落表层：2粒径小，截污量多 ,mh产 生 泥 膜 HQ一 定 停 池裂 缝 水 质单层砂滤池缺点：4、提高滤池性能的途径“反粒度” 水流方向：上向流、双向流 ; 滤料：双层、三层、均质滤料双层滤料：上层：d 大 小 无烟煤下层：d 小 大 石英砂2双 单 Tv不 变不 变 126/mhQ芥 园 水 厂 ： 单层 双层滤 速 v： 6-8m/h 14m/h处理水量 Q： 11 万
4、/日 25 万/日 三层滤料：上层： d 大 小 无烟煤中层： d 中 中 石英砂下层： d 小 大 矿 石特点：1）v 大 18-20m/h2）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：反洗不膨胀其他特点：滤料粒径加大（0.95-1.35mm ）滤层厚度增大。5、直接过滤微 絮 凝 过 滤 ：接 触 过 滤 ：直 接 过 滤 滤简 易 微 絮 凝 池原 水 滤 池原 水 药药 特点：1 、浊度 、滤料：双层、三层、均质；3、加助凝剂； 4、滤速低（V= 5m/h）6.1.2 过滤水力学 （h，v）小水大 dd 大水小 d 下上表 快h解 决
5、 ：T“反 粒 度 过 滤 ”3（一） 清洁滤层水头损失均匀滤层： (卡曼公式) vldmghooo 23)1()1(80式中： 球度系数， ， 1 ， m 颗 粒 实 际 表 面 积同 体 积 球 体 表 面 积 3221 1(1)80n noioo oi ipHhlvgmd 非 均 匀 滤 层 ：（二） 等速过滤与变速过滤： niioonioo vl12231)(；一一Hv0v1. 等速过滤（1）水头损失变化规律等速变水头0,tHh承 ， 配max0max,tT水头损失变化规律： 线性增长001kvcHhttHK关系（2）过滤周期max001.52 HTtgvvThH tHtg水 头 损
6、失 增 长 率 ：42. 变速过滤池组： ;ijvQ组不 变 不 变单池：T : v 降低, 变速过滤T: v 不变, 等速过滤 A B C D = 0vA C D A =0vB H，产生负水头 气囊减少过滤面积，带出滤料；滤料流失防止负水头： H h ： 增大砂面水深，一般 H=1.8 米；出水水位高于滤层，无阀、虹吸6.2 滤料和承托层6.2.1 滤料及滤层滤层设计内容：选择滤料，确定级配 d ipi 、层厚L。要求：过滤：C, t，v, T, 运行方式； 反冲：t，q冲洗强度 L/m 2s标准：制水成本低； T H=Hmax=Tc=3度 ； 反洗条件好。（一）滤料1. 要求：机械强度,
7、化学稳定性, 孔隙率、级配，经济2级配：级配：dipi 筛分曲线（级配）有效粒径 d10 通过滤料 10%的筛孔孔径. 不均匀系数 K80 K80 越大，越不均匀 ，过滤、反洗不利2108ddmax dmin K80 （K 60）3.滤料筛选方法4.孔隙率 m ： 一V5.滤料形状 球度系数， ， 1 ， m 颗 粒 实 际 表 面 积同 体 积 球 体 表 面 积（二）滤层影响滤层设计的主要因素粒径、级配、滤速、进水浓度、水温层厚: L= Z+ 保护高度= 40 + 2030 = 6070 规范：L70cm6粒径：d Z L T Q 反dmax 1.2mm dmin 0.5mm级配：K 80
8、1, Z L ；K 80 =1, 同粒径，不经济滤速：v Z L 进水浓度：C Z L 一般进水浓度：15 度水温: t 迁移机理、附着机理 Z ，L 6.2.2 承托层作用：阻挡滤料；均匀布水dmin = 2mm: 承 min d 穿孔 ， 冲不动L = 400mm6.3 滤池冲洗6.3.1 冲洗方法方式：高速水反冲 （水反冲：水 冲 =13%水 滤 ） ； 气+水 ； （中、低速）高速水反冲+表面辅冲要求：配水均匀；适当的 q e ； 冲洗时间 ； 迅速排水6.3.2 高速水反冲（一） 冲洗机理水流剪力二次污泥 有辅冲 无辅冲碰撞摩擦一次污泥 1.5g/100g 滤料 2.5g/100g
9、滤料控制反洗流速 v 小 大e 大 F 小 ，N 少（二）膨胀度7定义：e=(L-L 0)/LO100% V=V0 SL(1-m0)=SL0(1-m0) 代入 L 0=(1-m0)/(1-m)L0e=(1-m0)/(1-m)-1=(m-m0)/(1-m)非均匀滤料 ed0e分层： 分 n 层 ，求出每分层的 ei %10%10)(00ii iiiepLepLl 000000 1111 LpepmLpmll iiiiiiii（三）反冲洗水头损失v，e, h 三者之间的关系1） 膨胀前 v 3m 穿孔管大阻力配水系统；中阻力 H = 0.53m ；小阻力 H 设 U 型存水弯列 2-21-1 断面
10、能量方程： ， ， 2122aPvHhg212aPvHhg21VvHhg即 2-2 断面呈真空。21vhg设 计 时 ：停止进水时相当存水弯3.冲洗系统虹吸管： 流量 Q 虹 = Q 反 + Q 滤断面： 计算 h1 h2 h3 h4 h5Q 反连 小 承 滤 档 试算 选 D 上 、D 下 Q 计算 v，h 6计算 0 返 D 选小61iaH消耗在冲洗强度调节器： 01iaH设计: q a q 设 运行： 调节螺杆: q a= q 设6.4.6 移动罩滤池16二、特点1 过滤：等速变水头；2 运行完全自动化3 自冲洗 无负水头（出水水头高于滤层） ；小阻力配水系统 F：1-10m 2； 池深 H4 米，滤池分格数：t: 各滤格冲洗时间 （min） S：移动罩体在两格之间移动时间（min）
