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文档简介
1、第五章 过滤(Filtration)第1节 概述一、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。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。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,滤料孔隙率为80um,但进入滤池的颗粒尺寸大部分小于30um,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
2、和粘附迁移是颗粒脱离流线接近滤料的过程,主要由以下作用力引起: 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。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 第2节 快滤池一、快滤池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二、普通快滤池的构造 组成:集水渠洗砂排水渠滤料层承托层配水系统管廊:浑水进水管 清水出水管
3、 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1.52m工作周期:过滤开始冲洗结束1224h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,水头损失的增加,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、无阀滤池水头损失与过滤时间的关系:清洁水头损失H0 过滤任意时的水头损失HH0h DHt h:配水系统、承托层及灌渠水头损失之和 DHt:滤层的水头损失增值 DHt与时间的关系反映了滤层截留杂质与过滤时间的关系。可以直线关系来表示。 Hmax 为最大过滤水头损失,一般为1.5 2.0 m2等水头等速过滤通过设置出水流速调节器,普通快滤池3等水头
4、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,各池的水位和总水头损失相等,但滤速v不等,主要是因为截污量不同。干净滤料滤速大。 每座滤池的滤速是阶梯性的下降,但在每一阶梯段还是等速过滤,滤池内的水位有一定程度上升,待某一个滤池反冲洗重新投入运行时后,其它滤池的滤速下降一级,相应地滤池组的水位也突然下降一些。 滤池组整体的总平均出水量是保持不变的。四、滤层内杂质分布规律滤料表层孔隙率较小。杂质主要截留在滤料表层。下部滤层的截污能力还未得到充分发挥,由于水头损失的提高,过滤就得停止,导致滤料层截污能力低。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
5、长过滤周期。1) 上向流 当流速太大时,表面应加格网或格栅。缺点:反冲洗时膨胀受到限制 冲洗水流与过滤水流方向一致,冲洗效果不好,大量污泥需通过整个滤层才能排出,往往使污泥排除不净。2) 双向流苏联发明的。此种过滤方式效果虽好,但滤池构造复杂。3)双层或多层滤料无烟煤石英砂无烟煤石英砂重质矿石第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2粒状滤料的粒径与级配 粒径:假想球面直径 级配曲线:各种粒径的颗粒所占重量比例的累积曲线。 ·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K80d8
6、0/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,含污能力降低,反冲洗强度不好确定。 · 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 可以按要求设计d10和d803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(大) (大)(高) (差)类 别滤料组成滤速(m/h)强制滤速(m/h)粒径(
7、mm)不均匀系数K80厚度(mm)单层石英砂滤料dmax1.2dmin0.5<2.07008-1010-14双层滤料无烟煤dmax1.8dmin0.8石英砂dmax1.2dmin0.5<2.0<21414-18三层滤料无烟煤dmax1.6dmin0.8石英砂dmax0.8dmin0.5重质矿石dmax0.5dmin0.25<1. 7<1. 5<1.74502307018-2020-25二、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。 第4节 配水系统与反冲洗一、配水系统的不均匀性配水系统
8、的目的:均匀分布反冲洗水 均匀收集过滤水配水不均匀会造成:1)部分区域水量小,冲洗不净2)部分区域水量大,冲动垫层配水不均匀原因:a点的冲洗水头Hx: HxS1a(qaDa)2+S2(Daqa)2 +S3(Daqa)2 + S4(Daqa)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 q:冲洗强度 (L/(s m2) 同样对于b点而言 HxS1b(Dbqb)2+S2(Dbqb)2 +S3(Dbqb)2 + S4(Dbqb)2流速水头 q最小/q最大³0.95-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
9、水力阻抗二、配水系统类型1大阻力配水系统 使孔眼的水力阻力远远大于其它部分的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%特点:工作可靠、采用最广、冲洗干净 但冲洗水头要求高,需冲洗水箱或水泵一般为穿孔管大阻力配水系统。2小阻力配水系统减少配水系统阻抗S1®增大配水空间®配水系统流速降低®使孔眼处的压力接近®相应降低S2,增加开孔比1.0-1.5%。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,其均匀性取决于开孔比钢筋混凝土穿孔板: 板上铺设一层或两层尼龙网。造价低,孔口不易堵,配水均
10、匀性好,强度高,耐腐蚀但尼龙网接缝应接好,有时可铺一层卵石。穿孔滤砖:开孔比,上层1.07,下层0.7%下层连通起配水渠的作用,上层不连通。钢筋混凝土或陶瓷制成。由于滤砖整体性,反冲时不易上浮,所需承托层厚度不大,配水均匀性较好,但价格高。复合气水反冲洗滤砖:可单独用于水反冲,也可用于气水反冲洗。上层开孔比:0.5-0.8%,斜面开孔比:1.2-1.5%。一般可用ABS工程塑料制成。加工精度易控制,安装方便,配水均匀性好,但价格高。滤头:短柄滤头用于单独水冲洗滤池,长柄滤头用于气水反冲洗滤池。三、滤池反冲洗 恢复过滤能力1反冲洗方式1) 高速水流反冲洗 2) 气、水反冲洗气冲强度:1020 L
11、/m2 s水冲强度:34L/m2 s3) 表面辅冲加高速水流反冲洗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。滤层冲洗强度(L/s m2)膨胀度()冲洗时间(min)石英砂滤料双层滤料三层滤料1215131616174550557586753冲洗水排出与供给1)冲洗排水槽与集水槽排水槽:均匀排水,中心间距:1.5-2.2m, 槽总面积占滤池面积的25以内。2)冲洗水塔与水泵第5节 其它过滤设备 改进普通快滤池的操作方式一、虹吸滤池1960年初美 Green Leaf 圆形六格1964年
12、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1构造及工作原理 最大水头损失:1.52.0m 冲洗水头清水槽水位冲洗排水槽顶,1.01.2m2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 但池深大,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2030。3滤池分格数 满足冲洗要求 n³3.6 q/v 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v = 8 12 m/h n> 5- 7二、其它滤池1. 重力式无阀滤池自动运行、操作方便结构简单、造价低3050小阻力配水系统,冲洗水由上
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