过滤操作的基本概念.ppt

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1、第七章过滤第七章过滤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本章主要内容一、过滤过程二、过滤介质三、过滤分类本节的主要内容第一节过滤操作的基本概念混合物的分离：液体和气体混合物什么现象属于过滤？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一、过滤过程第一节过滤操作的基本概念固体颗粒：由一定形状的固体颗粒堆积而成，包括天然的和人工合成

2、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。二、过滤介质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。第一节过滤操作的基本概念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

3、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。三、过滤分类第一节过滤操作的基本概念(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。本节思考题第一节过滤操作的基本概念一、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本节的主要内容第二节表面过滤的基本理论表

4、面过滤过程被过滤的颗粒粒径较小的情况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）滤饼过滤多孔性介质第二节表面过滤的基本理论转筒真空过滤机回转真空过滤机工作过程示意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。过滤速度是描述过滤过程的关键！推

5、动力其它因素一、过滤基本方程第二节表面过滤的基本理论处理量：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过滤过程的主要参数第二节表面过滤的基本理论某一过滤时间t时的过滤状态p过滤压差相应的滤液量为V过滤速度u定义为：dt——微分过滤时间,sdV——dt时间内通过过滤面的滤液量,m3A——过滤面积,m2Lm（表观）第二节表面过滤的基本理论（7.2.1）过滤速度与推动力之间的关系可用下式（Darcy定律）表示：Rm：过滤介质过滤

6、阻力,1/mRc：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/m2Rm=rmLm；Rc=rL(7.2.2)(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。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）V：滤液体积(m3)第二节表面过滤的基本理论(7.2.5)……(7.2.8)另外，可把过滤介质的阻力转化成厚度为Le的滤饼层阻力(7.2.6)(7.2.7)则：或：(7.2.8)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

7、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r0：单位压差下滤饼的比阻，m-2Pa-1；s：滤饼的压缩指数，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经验式：(7.2.9)将比阻计算式代入式（7.2.8），得：假设则：令q=V/A，qe=Ve/A（qe称为过滤介质比当量滤液体积），则(7.2.12)（滤饼过滤基本方程）第二节表面过滤的基本理论(7.2.10)(7.2.11)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

8、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