给水工程(过滤消毒).ppt

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1、南京大学环境学院2009年5月22日给水工程(五)吴军给水处理—过滤消毒第17章过滤过滤概述过滤理论滤料和承托层滤池冲洗普通快滤池无阀滤池其它形式滤池过滤概述(1)过滤的作用进一步降低水的浊度，从而去除依附于悬浮物的细菌、病毒和有机物等；为后续的消毒工艺创造有利条件：滤后水中残余的细菌和病毒等由于失去悬浮物的保护将容易被杀灭。过滤概述(2)普通快滤池的工作过程包括过滤和冲洗两部分过滤理论(1)过滤机理颗粒迁移机理：物理-力学作用；颗粒粘附机理：物理化学作用；范德华力、静电引力、化学鍵、吸附架桥作用过滤理论(2)滤层内杂质分布规律过滤初期：滤料较干

2、净，孔隙率大，孔隙流速较小，因而粘附作用占优势；随着过滤时间延长，截留杂质量逐渐增加，孔隙率变小，孔隙流速变大，水流剪力逐渐增大，导致最后粘附的颗粒会脱落或杂质颗粒被水流挟带进入下层滤料，从而使下层滤料的截留作用渐次得以发挥；问题：往往下层滤料的截留作用远未得到充分发挥时过滤就被迫停止？原因：反冲洗的水力分层使表层滤料的粒径最小截留杂质量最大，而孔隙尺寸最小，导致孔隙堵塞，阻力剧增双层滤料：上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料如无烟煤，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料如石英砂；三层滤料：上层为大粒径、小密度的轻质滤料如无烟煤，中层为中等密度的

3、滤料如石英砂，下层为小粒径、大密度的重质滤料如石榴石；均质滤料：指沿整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致，即在反冲洗时不出现水力分层现象，通常采用气水反冲洗；解决办法过滤理论(3)原水直接过滤：即原水不经沉淀直接过滤；接触过滤：原水加药后直接进入滤池；微絮凝过滤：滤前设微絮凝池，原水加药后经微絮凝形成微絮体后再进入滤池；原水直接过滤的适用条件：原水浊度和色度较低且变化较小。要求常年原水浊度低于50度；通常采用二层或三层滤料，滤料粒径和厚度适当增大，否则易堵塞；原水进入滤池前均不应形成大的絮凝体；浊度偏高时应采用较低滤速，反之

4、亦然；过滤理论(4)过滤水力学清洁滤层水头损失(卡曼-康采尼公式)：水头损失与滤层厚度及滤速的一次方成正比水头损失与孔隙率及粒径成反比实际滤层为非均匀滤料，可按筛分曲线分成若干层，整个滤层总水头损失即为各层水头损失之和：随着过滤时间延长，孔隙率减小，则在水头损失不变的条件下，将引起滤速减小；若滤速保持不变，则水头损失将增大。等速过滤维持滤池滤速不变，相应过滤水头不断增加称为等速过滤，也叫变水头过滤。虹吸滤池和重力无阀滤池即属于等速过滤。变速过滤滤速随时间不断减小的过滤称为变速过滤或减速过滤。也叫等水头过滤。如移动罩滤池或多池成组运行的快滤池可以实

5、现近似的等水头变速过滤。滤层中的负水头现象在过滤过程中，当滤层截留了大量杂质导致滤料某一深度的水头损失超过该处水深时，便会出现负水头现象。负水头现象的危害导致溶解于水中的气体释放并形成气囊；气囊会减小有效的过滤面积，增加孔隙流速和过滤水头损失，严重时影响滤后水质；气囊上升可能带走轻质滤料，破坏滤层结构；解决办法：使滤池出口位置等于或高于滤层表面。滤池滤料(1)滤料质量要求：具有足够的机械强度，防止冲洗时产生磨损和破碎现象；具有足够的化学稳定性，以免影响水质；具有一定的颗粒级配和适当的孔隙率；应尽量就近取材，且货源充足，价格便宜；滤池滤料(2)滤料

6、级配：是指滤料中各种粒径颗粒所占的重量比例。滤料级配的表示方法：(1)以有效粒径d10和不均匀系数K80表示滤料级配d10—通过滤料重量10%的筛孔孔径d80—通过滤料重量80%的筛孔孔径(2)采用最大粒径、最小粒径和不均匀系数来表示滤料级配滤池滤料(3)滤料筛选方法：筛分实验取某天然河砂300g，洗净后于105烘干，冷却后称取100g，用一组筛子过筛，分别称出留在各个筛子上的砂量，填入下表。筛分实验可以满足生产要求滤池滤料(4)滤料等体积球体直径：滤池滤料(5)滤料孔隙率的测定滤池滤料(6)滤料形状因素对水头损失及滤层孔隙率均有影响，但至今还没

7、有一种满意的方法可确定不规则颗粒的形状系数。球度系数Φ：承托层作用：防止滤料从配水系统中流失，同时对均布冲洗水有一定的作用。常用大阻力配水系统承托层的粒径和厚度：为防止反冲洗时承托层移动，美国对单层和双层滤料滤池有采用“粗-细-粗”的砾石分层方式。冲洗目的：清除滤层中所截留的污物，使滤池恢复过滤能力。快速滤池冲洗方法：高速水流反冲洗；气、水反冲洗；表面助冲加高速水流反冲洗；滤池冲洗高速水流反冲洗(1)原理：利用流速较大的反向水流使滤层达到流态化，且具有一定的膨胀度。截留于滤层中的杂质在水流剪力和滤料颗粒摩擦碰撞的双重作用下，从滤料表面脱落，随水流

8、被带出滤池。冲洗流速是否越大越好高速水流反冲洗(2)冲洗控制参数：冲洗强度：单位面积滤层通过的冲洗流量；滤层膨胀度：反冲洗时滤层膨胀后所