1、1,第五章 过 滤(Filtration),2,第1节 概 述,什么是过滤？ 过滤介质 固液分离手段 日常生活中常用砂来净水。,3,一、慢滤池,滤速慢v0.1-0.3 m/h 表面生长一层滤膜（12个星期后） 效果：浊度可降到0，可不消毒。,什么过滤现象？,4,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，起氧化作用。 但生产效率低，13月后堵塞，需刮掉滤膜，重新补砂。,5,二、快滤池及其机理,条件：滤速大于10 m/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80um，但进入滤池的颗粒大部分小于3
2、0um，但仍能被去除。 不光是机械筛滤，还有接触粘附的作用。 深层过滤,6,涉及两个过程：迁移和粘附,范德华引力、 静电力、 特殊化学吸附力,7,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,8,第2节 快滤池,一、快滤池的分类普通快滤池虹吸滤池重力滤池压力滤池移动罩冲洗滤池,9,二、普通快滤池的构造 集水渠 洗砂排水渠 滤料层 承托层 配水系统 管廊：,10,过滤,反冲洗,11,12,13,三、过滤方式 1变水头等速过滤 随着过滤进行，滤层孔隙率减少，水头损失增加，滤池内水位自动上升，自
3、由进流，以保持过滤速度不变。 -虹吸滤池 无阀滤池,14,滤池总过滤水头损失HtH0hHt,H0：清洁滤层水头损失 h：配水系统、承托层及管路水头损失 Ht：在时间t时的水头损失增殖,过滤周期 与滤速有关,15,最大过滤水头损失：1.52m 反冲洗：冲洗约5分钟 工作周期： 过滤开始冲洗结束1224h,16,2等水头等速过滤 通过设置出水流速调节器 普通快滤池,恒定水位,滤速调节器,17,3等水头变速过滤 如果过滤水头始终保持不变，滤速必然要降低。 移动罩滤池 多格滤池进水渠连通，各池水位相等，但由于各池截污量不同，滤速v不等。干净滤料滤速大。 整个系统平均滤速不变。 每个滤池滤速逐渐降低。
4、分隔数很多时，可以近似达到“等水头变速过滤”,18,4座滤池进水渠相通，在任何时间水位基本上相等。,如果一组滤池的滤池数很多，阶梯式下降折线将变为近似连续下降曲线。,19,等速与变速过滤的差别？ 在平均滤速相同的条件下，减速过滤的滤后水质较好。而且在相同过滤周期内，过滤水头损失要小。 清洁时，过滤速度虽大，但孔隙也大，孔隙内的速度并不太大，可将一些悬浮杂质带入下层滤料。而当截留有杂质时，孔隙减少，滤速也减少，可防止悬浮物穿透滤层。,20,四、滤料内杂质分布规律,反洗后由于水力筛分，粒径顺过滤方向由小变大。 滤料表层孔隙率较小。 杂质主要截留在滤料表层。 下部滤层截污能力未得到充分发挥 。,21
5、,五、提高滤池截污能力的途径 改进方向：提高滤层含污能力，延长过滤周期。,1) 上向流,22,2）双向流,23,3）双层或多层滤池,密度较小、粒径较大(无烟煤),密度较大、粒径较小(石英砂),双层,24,25,4）均质滤料,26,第3节 滤料与承托层,一、滤料 1种类 石英砂、无烟煤、大理石、石榴石、白云石 聚苯乙烯发泡塑料 纤维球滤料,27,2粒状滤料的粒径与级配,各种粒径的颗粒所占重量比例的累积曲线。,28,有效粒径和不均匀系数 d10和d80：分别通过滤料重量10和80的筛孔孔径 不均匀系数K80d80/d10 d10反映了产生水头损失的主要部分。 K80愈大，颗粒愈不均匀，孔隙率下降，
6、含污能力降低，反冲洗强度不好确定。,29,最大与最小粒径：dmax, dmin 工程上为方便，一般dmind10, dmaxd80 我国规范中，采用dmax, dmin, K80来控制滤料粒径分布。 滤料筛选方法： 按要求设计d10和d80 筛选。,30,3滤料层规格 材质、粒径和厚度 粒径：小，比表面积大，有利于矾花的吸附但易堵塞 厚度：矾花穿透深度保护厚度 穿透深度与粒径、滤速及水的混凝效果有关 滤速：单层：1-10m/h双层：10-14m/h三层：18-20m/h,31,二、承托层 作用： 阻挡滤料进入配水系统 均匀配水（反冲洗时） 主要配合大阻力配水系统而使用。,32,第4节 配水系统
7、与反冲洗,配水系统的目的： 均匀分布反冲洗水 均匀收集过滤水 配水不均匀导致： 1）部分区域水量小，冲洗不净 2）部分区域水量大，冲动垫层,33,一、配水系统的不均匀性,a,b,34,a点的冲洗水头Hx： HxS1a(qaa)2+S2(aqa)2 +S3(aqa)2 + S4(aqa)2流速水头,S1：配水系统的阻力系数 S2：孔眼出水的阻力系数 S3：承托层的阻力系数 S4：滤料层的阻力系数 qa：冲洗强度 (L/(s m2),35,同样对于b点而言： HxS1b(bqb)2+S2(bqb)2 +S3(bqb)2 + S4(bqb)2流速水头,q最小/q最大0.95-达到均匀 两种途径：1）
8、增大孔眼出水水力阻抗2）降低配水系统水力阻抗,36,二、配水系统类型 1大阻力配水系统 使孔眼水力阻力S2其它水力阻力 增加孔眼流速（56m/s） 配水孔眼面积为滤池面积的1/500 开孔比小0.20.25%,37,一般为穿孔管大阻力配水系统。 特点：工作可靠、采用最广、冲洗干净 但冲洗水头要求高，需冲洗水箱或水泵,38,2小阻力配水系统 减少配水系统阻抗S1 降低配水系统流速 增大配水空间 使孔眼处的压力接近 相应降低S2，增加开孔比1.0-1.5%,指孔口阻力较小,特点：配水系统结构简单，冲洗水头小（2m左右） 适应于面积小的滤池,39,钢筋混凝土穿孔板：板上铺设一层或两层尼龙网。,40,
9、穿孔滤砖：开孔比，上层1.07，下层0.7%,41,滤池穿孔滤砖,42,复合气水反冲洗配水滤砖,43,滤头,44,三、反冲洗 恢复过滤能力 1反冲洗方式 高速水流反冲洗 气、水反冲洗 气冲强度：1020 L/m2 s 水冲强度：34L/m2 s 表面辅冲加高速水流反冲洗,45,2反冲洗影响因素 冲洗强度：L/(s m2) 滤层膨胀度：e 冲洗强度大 e大 剪切力增大 但摩擦减少 因此应有一个要求。,46,冲洗强度 膨胀度 冲洗时间L/(s m2) (%) (min) 石英砂滤料 12-15 45 7-5 双层滤料 13-16 50 8-6 三层滤料 16-17 55 7-5,47,3冲洗水排出
10、与供给 1) 冲洗排水槽与集水槽,48,49,2）冲洗水塔与水泵,50,第5节 其它过滤设备,一、虹吸滤池 1960年初 美国Green Leaf 圆形六格 1964年 北京市政院第1座 北京印染厂圆形七格 1977年 北京市政院标准图,51,1构造及工作原理,成组运行,52,53,最大过滤水头： 1.5-2.0 m,冲洗水头 1.0-1.2m,54,2.特点 利用虹吸原理进水和排走洗砂水节省了两个阀门 小阻力配水系统不用冲洗水泵或水箱，可用滤池本身的出水冲洗 变水头等速过滤不需设置滤速调节器 滤过水头高于滤层正水头过滤 易于自动化控制 池深大，冲洗效果不够理想，单池面积不宜大 。 适用于中小
11、水厂，造价比普快滤池低20-30,55,3滤池分格数 当1格冲洗时，其余数格滤池过滤总量必需满足该格滤池冲洗强度要求。,q：冲洗强度（L/(s m2)） Q：每格滤池过滤流量（L/s） F：单格滤池面积（m2） n：一组滤池分格数，57,56,二、其它滤池重力式无阀滤池 移动罩冲洗滤池 压力滤池 V型滤池,57,最大过滤水头: 1.5-2.0m,重力式无阀滤池,最大冲洗水头Hmax,最小冲洗水头Hmin,平均值Ha=(Hmax+Hmin)/2,初始过滤水头H0,58,移动罩滤池,过滤水头,冲洗水头,反冲洗来自其它格滤过水与虹吸滤池相同 移动冲洗罩与无阀滤池相同,59,压力滤池,最大水头损失：5-6m,60,三、过滤技术的新发展 1. 非粒状的新型滤料研究活跃 纤维球滤料、纤毛型滤料、纤维束状滤料 提高滤床滤速，增大截污能力，扩大应用范围 2. 过滤装置朝自动化、管理容易、智能型方向发展,61,彗星式纤维滤料,a.不对称结构有利于反冲洗并提高洗净度 b.滤床横断面上空隙均匀性高 c.滤床纵断面上空隙率沿梯度分布,62,过滤速度：40 m/h 过滤周期：2d,63,64,65,66,67,68,69,
