第四章 水的过滤技术

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1、第四章水的过滤技术第1节过滤概述第2节滤池的运行第3节滤池的基本构造第4节滤池的发展广义的过滤概念过滤介质不同，过滤分类也不同。（1）格筛过滤：过滤介质为柳条或滤网，用以去除粗大的悬浮物，如杂草、破布、纤维、纸浆等，其典型设备有格栅、筛网和微滤机。（2）微孔过滤：采用成型滤材，如滤布、滤片、烧结滤管、蜂房滤芯等，也可在过滤介质上预先涂上一层助滤剂（如硅藻土）形成孔隙细小的滤饼，用以去除粒径细微的颗粒。其定型的商品设备很多。（3）膜过滤：采用特别的半透膜作过滤介质在一定的推动力（如压力、电场力等）下进行过滤，由于滤膜孔隙极小且具选择性，

2、可以除去水中细菌、病毒、有机物和溶解性溶质。其主要设备有反渗透、超滤和电渗析等。（4）深层过滤：采用颗粒状滤料，如石英砂、无烟煤等。¾本章主要内容以颗粒滤料过滤为主：●由于滤料颗粒之间存在孔隙，原水穿过一定深度的滤层，水中的悬浮物即被截留。为区别于表面或浅层过滤过程，将这类过滤称之为深层过滤，简称过滤。●常用的深层过滤设备是各种类型滤池。▴按过滤速度不同，有慢滤池（<0.4m/h）、快滤池（4～10m/h）和高速滤池（10～6Om/h）三种；▴按作用力不同，有重力滤池（水头为4～5m）和压力滤池（作用水头15～25m）两种；▴按过滤对

3、水流方向分类，有下向流、上向流、双向流和任向流滤池四种；▴按滤料层组成分类，有单层滤料、双层滤料和多层滤料滤池三种。第一节过滤概述一、什么是过滤二、慢滤池及其机理三、快滤池及其机理第一节过滤概述一、什么是过滤过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。相应的处理构筑物称为滤池。第一节过滤概述二、慢滤池及其机理•滤速慢v＝0.1~0.3m/h滤膜•表面生长一层滤膜（1~2个星期后）•效果：浊度可降到0，可不消毒。第一节过滤概述¾慢滤池作用机理：•微生物吞食细菌•微生物分泌出起凝聚作用的酶•藻类产生氧气，

4、起氧化作用。•但生产效率低，1~3月后堵塞，需刮掉滤膜，重新补砂。第一节过滤概述三、快滤池及其机理●条件：滤速大于10m/h必须先投加混凝剂●作用：去除浊度，浊度<5度，同时可去除一部分细菌、病毒●机理：表层细砂层粒径为0.5mm，孔隙尺寸为80μm，但进入滤池的颗粒尺寸大部分小于30μm，但仍能被去除。不光是简单的机械筛滤，还有接触粘附的作用。主要有两个过程：迁移和粘附迁移：是颗粒脱离流线接近滤料的过程，主要作用力有：拦截、沉淀、惯性、扩散、水动力（非球形颗粒在速度梯度作用下发生转动）对于这几种力的大小，目前只能定性描述。粘附：物理

5、－化学作用力（范德华引力、静电力、以及一些特殊化学力）但表层滤料的筛分作用也不能排除，特别是在过滤后期，当滤层中的孔隙尺寸逐渐减少时。悬浮颗粒滤料流线1—沉淀2—扩散3—惯性4—阻截5—水动力悬浮颗粒的迁移过程第一节过滤概述应用：•给水处理原水→混凝沉淀/澄清→过滤原水→微絮凝→过滤（微絮凝过滤）原水→加药→过滤（接触过滤）•废水处理原水→生物处理→过滤原水→生物处理→混凝沉淀→过滤直接过滤第二节滤池的运行一、滤池的工作过程二、滤池的工作周期三、滤池的水头损失四、滤池的过滤方式五、滤料层内杂质分布规律六、提高滤池截污能力的途径第二节滤

6、池的运行一、滤池的工作过程:过滤过程和反冲洗过程交替进行普通快滤池的构组成：集水渠进水洗砂排水渠滤料层承托层配水系统出水管廊：浑水进水管清水出水管初滤水冲洗来水冲洗排水四大阀门（至少）过滤过程：最大过滤水头损失1.5－2m工作周期：过滤开始－冲普通快滤池构造剖视图洗结束＝12－24h普通快滤池构造剖面图滤料照片二、滤池的工作周期当滤池的水头损失达到最大允许值（1.5-2.0m）时，则停止过滤，对滤池进行冲洗。从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为滤池的工作周期。三、滤池的水头损失1.清洁滤层水头损失预测水通过滤层所产生的水头损失是过滤水力

7、学的一项最基本内容，但由于缺乏滤层孔隙率在过滤过程中随时间及高度变化的可靠理论，目前只能计算清洁滤层的水头损失。(1)均匀滤层计算卡曼-康采尼公式（Carman-Kozony）公式：2Q(1m0)12h180x()"X030gmMxd00h——清洁滤料层的水头损失0Q——运动粘滞系数m——滤料空隙率0d——与滤料体积相同的球体直径0"0——滤料层厚度X——滤速ϕ——滤料颗粒球度系数(2)非均匀滤层按下式计算：实际滤层是非均匀滤料，计算非均匀滤层水头损失，可分成若干均匀层，则各层水头损失之和为整个滤层的总水头损失。¾设粒径为di的滤料

8、重量占全部滤料重量之比为pi，则清洁滤层总水头损失为：nn2Q(1m0)122hh00x¦¦ii1803()lpXu(/di)ii11gm0M(3)过滤过程中的水头损失变化过滤时滤池的总水头损失为：HHHHH12