液体过滤分类与作用机理.doc

液体过滤的分类与作用机理根据过滤介质的不同，一般将过滤分为气体过滤和液体过滤，液体过滤是使含杂质的液体流过具有一定孔隙率的过滤介质，液体中的杂质被截留在介质表面或内部而除去。1.根据所采用的过滤介质不同，可将其分为下列四类：(1)格筛过滤（screen）过滤介质为栅条或滤网，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，此种过滤方式一般适用于大流量、对过滤精度要求不高的场合。(2)微孔过滤(micro filtration)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。根据过滤精度的不同采用不同的过滤材质。(3)膜过滤(membrane filtration)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有选择性，可以除去水中细菌、病毒、有机物和溶解性溶质。主要设备有反渗透、超过滤和电渗析等。膜过滤的其耐高温腐蚀等优越性使其获得了越来越多的应用，但是相对高昂的价格和高技术限制使其还未能够完全普及。(4)深层过滤(depth filtration)采用颗粒状滤料，如石英砂、无烟煤等。由于滤料颗粒之间存在孔隙，废水穿过一定深度的滤 层，水中的悬浮物即被截留。为区别于上述三类表面或浅层过滤过程，这类过滤称之为深层过滤，简称过滤。2.过滤在水处理中的作用：在给水处理中，常用过滤处理沉淀或澄清池出水，使滤后出水浑浊度满足用水要求；在废水处理中，过滤常作为吸附、离子交换、膜分离法等预处理手段；作为生化处理后的深度处理，使滤后水达到回用的要求。3.过滤机理过滤的机理可分为阻力截留、重力沉降和接触絮凝三种。阻力截留：当废水流过滤料层时，粒径较大的悬浮物颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越高。结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要的过滤作用。这种作用属于阻力截留或筛滤作用。 重力沉降：废水通过滤料层时，众多的滤料介质表面提供了巨大的沉降面积。一般情况下，1m粒径为0.5mm的滤料中就拥有400m不受水力冲刷而可供悬浮物沉降的有效面积，形成无数的小“沉淀池”，悬浮物极易在此沉降下来。重力沉降强度主要取决于滤料直径和过滤速度。滤料越小，沉降面积越大；滤速越小则水流越平稳，这些都有利于悬浮物的沉降。 接触絮凝：由于滤料有较大的表面积，它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。此外，砂粒在水中表面常带有负电荷，能吸附带有正电的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形成带正电的薄膜，进而又吸附带负电荷的粘土及多种有机胶体，在砂粒上发生接触絮凝。在大多数情况下，滤料表面对尚未凝聚的胶体还能起到接触碰撞的媒介作用，促进其凝聚过程。4.过滤的周期和工艺过程从过滤开始到结束延续的时间称为过滤周期（或工作周期），从过滤开始到反洗结束称为一个过滤循环。过滤工艺包括过滤和反洗两个阶段： 过滤(filtration)：过滤即截留污染物； 反洗(backwashing)：反洗即把污染物从滤料层中冲走，使之恢复过滤能力。5. 配水系统的作用：（1） 均匀收集滤后水，所以，它又称为排水系统；（2） 更重要的是均匀分配反冲洗水。（3） 配水系统的合理设计是滤池正常工作，保持滤料层稳定的重要保证。（4） 所谓大阻力配水系统是指尽可能增大配水系统中布水孔眼的阻力，使反洗水在流向全池各部的水头损失尽可能相等，保证配水均匀。6、快滤池的运行管理（1）优良的滤池应具备以下性能： 1）滤料纳污能力大，过滤水头损失小，工作周期长； 2）出水水质符合回用或外排的要求； 3）反洗耗水量少，效果好，反洗后滤料分层稳定而不发生很大程度的滤料混杂。 （2）滤速变化及控制 1）按照在过滤周期内滤速的分布形态，滤池有两种基本运行方式，即： 2）恒速过滤(constant rate):在整个过滤周期中过滤的速度不变。 3）降速过滤(declining rate)：在过滤周期中过滤速度是随时间变化的，开始时大，过滤结束时小。（3）滤池反冲洗滤池反冲洗的目的是清除截留在滤料孔隙中的悬浮物，恢复其过滤能力。一般滤池采用滤后水反冲洗，并辅以表面冲洗（surface wash)或空气冲洗(air scour)。反冲洗的指标：反冲洗的指标有滤料的膨胀率、反冲洗强度、反冲洗时间、反冲洗水头、反冲洗水的供应和排除、空气冲洗和表面冲洗等。1）膨胀率（expanding rate)：滤料层膨胀后与膨胀前的厚度差与过滤时滤料的厚度之比，用百分数表示。一般用符号e表示。反洗时的膨胀率要适当。膨胀率太低，水流剪切力小；膨胀率过高，颗碰撞次数会减少，还会冲动垫料层及流失滤料。2）反冲洗强度(backwash flow rate)：单位时间内单位滤池面积所通过的反冲洗水量称为反冲洗强度，通常用q表示，它的单位是L/(m2s)。反冲洗强度的大小与滤料的粒度、水的温度、孔隙率和要求的膨胀率有关。可用试验的方法确定。3）反冲洗时间(backwash time)：反冲洗时间依滤层污染程度而异，应根据运行情况来确定。4）反冲洗水头(head)：反冲洗所需水头等于滤层、垫层、配水系统及管路的水头损失之和，并留有1.52.0m的富余水头。具体可根据有关流体力学的方法计算。5）反冲洗水的供应和排除：一般是用滤后水作为反冲洗用水。反冲洗水可用水塔或水泵供给。反冲洗排出的污水(spent backwash water)应及时排除，通常返回处理系统的首端。6）空气冲洗(air scour)：空气冲洗是在滤料层和垫层之间加空气管，在反冲洗的同时鼓入压力空气，增加对颗粒的搅动，增加颗粒之间互相碰撞和摩擦的机会，加强反冲洗效果。强度据具体情况确定。7）表面冲洗(surfac