第二篇(第七章)过滤

1、第七章 过滤1 过滤操作的基本概念2 表面过滤的基本理论四川农业大学本科生课程环工原理1/200 非均相物系非均相物系均相物系均相物系1 过滤操作的基本概念过滤操作的基本概念分离分离 悬浮液（固悬浮液（固-液混合物）液混合物）含尘气体（固含尘气体（固-气混合物）气混合物） -过滤过滤一、过滤过程一、过滤过程混合物中的流体在推动力（重力、压力、离心力等）作用下通过过滤介质时，流体中的固体颗粒被截留，而流体通过过滤介质，从而实现流体与颗粒物的分离。四川农业大学本科生课程环工原理2/200二、过滤介质二、过滤介质（1）固体颗粒：天然的（如石英砂、无烟煤、磁铁矿粒）和人工合成的（如各种滤料） （2）织

2、物介质，如棉、麻、丝、毛、合成纤维、金属丝等编织成的滤布；（3）多孔性固体介质，如素瓷板或管、烧结金属板或管等。（4）多孔膜：由高分子有机材料或无机材料制成的薄膜。过滤介质滤浆滤饼滤液四川农业大学本科生课程环工原理3/200 滤滤饼饼过过滤滤深深层层过过滤滤两两种种过过滤滤方方式式三、过滤分类（表面过滤）推动力：重力、压（表面过滤）推动力：重力、压力、离心力力、离心力 架桥现象架桥现象滤饼过滤滤饼过滤表面（滤饼）过滤示意图表面（滤饼）过滤示意图以固体颗粒为过滤介质四川农业大学本科生课程环工原理4/200过滤流体滤液过滤介质深层过滤示意图深层过滤示意图应用比较：滤饼过滤：滤饼过滤：颗粒物浓度较高

3、或过滤速度较慢、滤饼层容易形成。如污泥脱水用的真空过滤机、板框式压滤机，给水处理中的慢滤池、袋式除尘器。深层过滤：深层过滤：颗粒物含量少。如快滤池在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下，颗粒物最终附着在介质表面2 表面过滤的基本理论一、过滤基本方程一、过滤基本方程悬浮液滤液过滤介质L滤饼pAdtdVu 过滤速度-dt-微分过滤时间，s；dV-dt时间内通过过滤面的滤液量，m3；A-过滤面积四川农业大学本科生课程环工原理6/200cmRRpu悬浮液滤液过滤介质L滤饼p过滤速度与推动力之间的关系可用Darcy定律表示：Rm，Rc-过滤介质和滤饼层的过滤阻力，m-1；rLLrpummrm，r-过滤介质和

4、滤饼层的过滤比阻，m-2，是单位厚度过滤介质或滤饼层的阻力；Lm，L-过滤介质和滤饼层厚度，m。Rm= rmLm；Rc=rL-Ruth过滤方程四川农业大学本科生课程环工原理7/200rLLrpummemmrLLr eLLrpu 将过滤介质的阻力转化成厚度为Le的滤饼层的阻力四川农业大学本科生课程环工原理8/200eVVKAAdtdV2eqqKdtdq2-表面表面过滤基本方程过滤基本方程过滤常数过滤常数K反映悬浊液的过滤特性，与悬浊液浓度、滤液黏度以及滤饼层的颗粒性质和可压缩性有关;Ve和qe跟过滤介质特性相关。四川农业大学本科生课程环工原理9/200tKAVVVe222（一）、恒压过滤（一）、

5、恒压过滤过滤阻力过滤推动力AdtdVu eVVKA 2二、过滤过程的计算二、过滤过程的计算特点：特点： K为常数为常数 积分得：积分得： 或或Ktqqqe22若过滤介质阻力可忽略不计，则若过滤介质阻力可忽略不计，则 tKAV22或或Ktq 2-确定滤液量与过滤时间和过滤压差等之间的关系。VtedtKAdVVV002)(2VteKdtdVqq00)(2frpKs012四川农业大学本科生课程环工原理10/200常数AtV3 3、恒速过滤、恒速过滤过滤阻力过滤推动力AdtdVu eVVKA 2特点：特点： K不为常数，而不为常数，而u为常数。为常数。tAKVVVe222整理得：整理得： 若过滤介质阻

6、力可忽略不计，则若过滤介质阻力可忽略不计，则 或或tKqqqe22tAKV222或或tKq22frpKs012四川农业大学本科生课程环工原理11/200eqKqKqt21斜率1/K截距2qe/K 1500 t 1000 q 500 0 0 0. 025 0.05 0.075qBpsKlg)1 (lgfrpKs012三、过滤常数的测定三、过滤常数的测定恒压时：恒压时：Ktqqqe22求出压缩指数求出压缩指数s 四川农业大学本科生课程环工原理12/200例：在实验室中采用一个边长为0.24m0.23m小型板框过滤对某固体粉末与水的悬浮液进行过滤实验。悬浮液固体含量为25kg/m3，温度为20。试验

7、分别测定了在过滤压强差p为0.1MPa、0.3MPa、0.4MPa下。在不同过滤时间下所得的滤液体积量见下表。试求：（1）各p下的过滤常数K及过滤介质的当量滤液体积qe；（2）滤饼压缩指数s。（1）由实验数据计算出不同条件下的q与t/q，结果见下表。在直角坐标上分别绘出不同p下的t/q q值，得三条直线。读取直线斜率和截距即可求得K、qe。eqKqKqt21： 2.8110-4，0.0458；：5.5910-4，0.0270； ： 6.8410-4，0.0238（2）将三次实验的K和p数据绘制于双对数坐标上，读取直线的斜率和截距求得s0.363。BpsKlg)1 (lg 洗涤液 p u 表观速

8、度洗洗涤涤速速度度洗涤阻力洗涤推动力wAdtdVwwFwLLAdtdVAdtdV终,eFVVKAAdtdV2,终其中四、滤饼洗四、滤饼洗涤涤目的：为去除或回收滤饼中残留的滤液或可溶性杂质，目的：为去除或回收滤饼中残留的滤液或可溶性杂质，主要确定洗涤速度和洗涤时间。洗涤速度和洗涤时间。1 1、洗涤速度与过滤终了速度间的关系、洗涤速度与过滤终了速度间的关系 若推动力相同，则：若推动力相同，则：四川农业大学本科生课程环工原理16/200wwwdtdVVt洗涤液量四、滤饼洗四、滤饼洗涤涤2 2、洗涤时间、洗涤时间tw 四川农业大学本科生课程环工原理17/200 以以压压力力差差为为推推动动力力：如如板

9、板框框压压滤滤机机、叶叶滤滤机机、 回回转转真真空空过过滤滤机机等等； 以以离离心心力力为为推推动动力力：如如各各种种离离心心机机。 五、过滤机生产能力的计算五、过滤机生产能力的计算过滤过滤设备设备 过滤过滤设备设备 四川农业大学本科生课程环工原理18/200DwFTtttVtVQ1 1、板框过滤机、板框过滤机（一）间歇式过滤机（一）间歇式过滤机辅辅助助时时间间洗洗涤涤时时间间过过滤滤时时间间操操作作周周期期 DwFTtttt生产能力：生产能力：操作周期：操作周期： 单位时间内获得的滤液量或滤饼量单位时间内获得的滤液量或滤饼量 。222KAVVVteF其中：其中：wwwdtdVVt（拆装、卸渣

10、、清理）四川农业大学本科生课程环工原理19/200料液压入滤液流出132451固定头；2滤板；3滤框；4滤布；5压紧装置恒压操作属连续式过滤、洗涤、吹松、刮渣（二）连续式过滤机（二）连续式过滤机转筒-筒的侧壁上覆盖有金属网，长、径之比约为1/22，滤布-蒙在筒外壁上。分配头-转动盘、固定盘 构造：构造：一个操作循环：一个操作循环：浸没于滤浆中的过滤面积约占全部面积的3040%转速为0.1至23（转/分） 特点：特点：四川农业大学本科生课程环工原理21/200 回转真空过滤机上的转筒过滤区过滤区洗涤区洗涤区吹干区吹干区卸渣区卸渣区Ttn1操作周期nVtVqTVTFttFetKAVVV222其中：其中： 设转筒浸入面积占全部转筒面设转筒浸入面积占全部转筒面积的分率为积的分率为浸没分数浸没分数，则，则n生产能