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1、第七讲 过 滤,2,过滤概述,7.1,过滤理论,7.2,滤料和承托层,7.3,主要内容,3,7.1 过滤概述,慢滤池 如下图 慢滤池,4,7.1 过滤概述,普通快滤池 构造如下图 图 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,5,7.1 过滤概述,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
2、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1224h。,6,7.2 过滤理论,7.2.1 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2。 图2 悬浮颗粒的迁移过程 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。,7,7.2 过滤理论,2吸附与剥离 （1）Ives-Mints争论 Ives： 附着于滤料之上的悬浮颗粒在过滤过程中绝对不剥离； 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： 吸附和
3、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； 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。,8,7.2 过滤理论,7.2.2 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5。双层滤料其含污量随深度的变化见图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
4、。,9,7.2 过滤理论,图4 滤料层含污量变化,2,1,双层滤料,单层滤料,石英砂,石英砂,无煤烟,10,7.2 过滤理论,图5 几种滤料组成,11,7.2 过滤理论,2过滤过程中水头损失变化 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6。,图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时的水压线,12,7.2 过滤理论,负水头会导致空气释放出来，危害： 是增加滤层局部阻力，增加了水头损失； 空气泡会穿过滤料层，上升到滤池表面，甚至把 煤粒这
5、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。,13,7.2 过滤理论,3 过滤方式 （1）等速过滤 滤池过滤速度保持不变，即滤池流量保持不变时，称“等速过滤”。 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等速过滤滤池。,14,7.2 过滤理论,（2）减速过滤 设四个滤池组成一个滤池组，假设： 进入滤池组的总流量不变； 每个池子的性能完全相同； 每个滤池恰好按它的编号顺序进行
6、冲洗。 则滤池的水位与滤速变化如图7、8所示。,图7 减速过滤(一组四个滤池),图8 一组滤池减速变化(一组四个滤池),15,7.2 过滤理论,移动冲洗罩滤池是典型的减速过滤滤池，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”。,16,7.2 过滤理论,4. 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”。 两种方式： 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”，见下图中（a）与（b）所示； 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
7、中（c）与（d）所示。,17,7.2 过滤理论,直接过滤的两个特点： 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。 直接过滤要求： 原水浊度和色度较低且水质变化小，常年 原水浊度低于50度； 直接过滤中的滤速应根据原水水质决定，浊度偏高时应采用较低滤速，当原水浊度在50度以上时，滤速一般在5m/h左右。,18,7.3 滤料与承托层,7.3.1 要求 1.具有足够的机械强度 2.具有足够的稳定性 3.能就地取材、价廉 4.外形接近于球状，表面比较粗糙而有棱角。 7.3.2 滤料性能参数 1.比表面积 粒状滤料的比表面积可以表示为单位重量或体积的滤料所具有的表面积，单位为cm2/g或c
8、m2/ cm3。 2.有效粒径与不均匀系数 粒径级配可以用滤料的有效粒径和不均匀系数表示，关系如下： （4）,19,3.最大粒径、最小粒径 常用的数据见表2。 表2 滤料级配与滤速,7.3 滤料与承托层,20,4滤料的当量直径 （7-5） 式中，de 滤料层的当量粒径，mm pi 截留在筛孔为 和 的筛子之间的滤料重量占滤料总重量的百分数； 5球度系数与形状系数 球度系数 （7-6） 滤料颗粒的形状系数为： （7-7）,7.3 滤料与承托层,21,7.3 滤料与承托层,表3列出了常见的滤料形状与其球度系数和形状系数，滤料颗粒的形状示意见图10。 表3 滤料颗粒的形状及其球度系数、形状系数、孔隙
9、率 图10 滤料颗粒的形状示意,22,7.3 滤料与承托层,6滤料层的孔隙率 滤料层的孔隙率指整个滤层中孔隙总体积与整个滤层的堆积体积之比。 测定方法：取一定量的滤料，在105 下烘干称重，并用比重瓶测出其密度。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 （7-8） 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。,23,7.3 滤料与承托层,7滤料的筛分方法 (1) 筛分试验记录 筛分试验记录见表4. 表4 筛分试验记录,24,7.3 滤料与承托层,(2) 筛分方法 见图11，大粒径（d1.54）颗粒约筛除13.0 %，小粒径（d
10、0.44）颗粒约筛除19.0 %。,图11 滤料筛分曲线,0.55,1.34,1.1,0.44,1.54,(),10,80,20,40,60,100,0,25,7.3 滤料与承托层,(3)同一粒径砂 精确取用同一粒径滤料的方法：将滤料样品倾入某一筛子过筛后，将筛子上的砂全部倒掉，再将卡在筛孔中的那部分砂振动掉下来，如此重复进行，可得到同一粒径的滤料。从这些振动下来的砂粒中取出n粒，按以下公式可求出其等体积球体直径： （7-9） 式中， G n个颗粒的总重量, g； 颗粒密度, g/cm3。,26,7.3 滤料与承托层,8.双层滤料和多层滤料滤池中出现的混层现象 一种观点认为：煤-砂交界面上适度
11、的混层，可避免交界面上积聚过多杂质而使水头损失增长较快，故适度混杂是有益的。 另一种认为：煤-砂交界面上不应有混杂现象。因为煤层起截留大量杂质作用，砂层则起精过滤作用，而界面分层清晰，起始水头损失将较小。,27,7.3 滤料与承托层,9.承托层 承托层的作用： 防止滤料层从配水系统流失； 均匀布置反冲洗水。组成见表5与6。 表5 快滤池大阻力配水系统承托层粒径和厚度,28,7.3 滤料与承托层,表6 三层滤料滤池承托层材料、粒径与厚度 注:配水系统如用滤砖且孔径为4mm时，第6层可不设。 为了防止反冲洗时承托层移动，美国对单层和双层滤料滤池也有采用“粗-细-粗”的砾石分层方式。 如果采用小阻力配水系统，承托层可以不设，或者适当铺设一些粗砂或细砾石，视配水系统的具体情况而定。,29,谢谢!,
