第五章 过 滤.ppt

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v 0 1 0 3m h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 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 1 3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80um 但进入滤池的颗粒大部分小于30um 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Ht H0 h Ht 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 5 2m反冲洗 冲洗约5分钟工作周期 过滤开始 冲洗结束 12 24h 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 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 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K80 d80 d10d10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 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dmin d10 dmax d80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 Hx S1a qa a 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 sm2 35 同样对于b点而言 Hx S1b 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 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 5 6m s 配水孔眼面积为滤池面积的1 500 开孔比小 0 2 0 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 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 10 20L m2s水冲强度 3 4L m2s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 sm2 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 sm2 min 石英砂滤料12 15457 5双层滤料13 16508 6三层滤料16 17557 5 47 3 冲洗水排出与供给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GreenLeaf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 0m 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 sm2 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 5 7 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