物理法去除水中污染物-过滤技术（水污染控制技术）

物理法去除水中污染物过滤普通快滤池工艺设计设计快滤池时，首先应当确定合适的过滤速度，再根据设计水量，计算出所需的滤池总面积。名称公式符号说明滤池的实际工作时间Ｔ＝Ｔ０－ｔ０－ｔ１Ｔ——滤池实际工作时间，ｈＴ０——滤池周期工作时间，ｈｔ０——滤池停运后的停留时间，ｈｔ１——滤池反冲洗时间，ｈ每个滤池的面积ｆ＝Ｆ／Ｎｆ——单个滤池面积，ｍ²Ｎ——滤池个数，至少２个滤速与滤池面积F=Q/vQ——设计废水量,m³/dv——滤速，m/h普通快滤池工艺设计设计滤速直接涉及过滤水质、处理成本及运行管理等一系列问题．应根据具体情况综合考虑。过滤废水时的滤速主要取决于悬浮物的浓度和处理要求。5.普通快滤池工艺设计滤池个数和单池面积确定后，还应校核1～2个滤池停产时工作滤池的强制滤速。滤池的平面形状可为正方形或矩形，其长宽比主要决定管件布置。一般情况下，单池面积f≤30m2时，长：宽=1:1；f＞30m2时，长:宽=1.25:1～1.5:1；滤池总深度包括超高（0.25～0.3m）、滤层上水深（1.5～2.0m）、滤料厚度、承托层厚及配水系统的高度，总厚度一般为3.0～3.5m。普通快滤池工艺设计污水厂规模60000m³/d。滤料采用石英砂，滤速v取8m/h。反冲洗强度15L/（s•m2），反冲洗时间6min，污水厂自用水量5%。求滤池面积及尺寸。

物理法去除水中污染物过滤1.概述过滤在污水处理中是去除悬浮物，特别是去除浓度比较低的悬浊液中微小颗粒的一种有效方法。过滤时，含悬浮物的水流过具有一定孔隙率的过滤介质，水中的悬浮物被截留在介质表面或内部而除去。分类：（1）格筛过滤——格栅、筛网和微滤机。（2）微孔过滤——采用成型滤材，如滤布、滤片、烧结滤管、蜂房滤芯等（3）膜过滤——反渗透、超过滤和电渗析

（4）深层过滤——采用颗粒状滤料，如石英砂、无烟煤等。此部分内容主要讲深层过滤1.概述为区别于上述三类表面或浅层过滤过程，将这类过滤称之为深层过滤，简称过滤。作用：①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②废水处理中，过滤常作为吸附、离子交换、膜分离法等的预处理手段③生化处理后的深度处理，使滤后水达到回用的要求。1.概述滤速不同：慢滤池（<0.4m/h）快滤池（4～10m/h）高速滤池（10～60m/h）作用力不同：重力滤池（水头为4～5m）压力滤池（作用水头15～25m）滤料层组成分类：单层滤料、双层滤料和多层滤料1.概述

深层过滤机理1、阻力截留2、重力沉降3、接触絮凝三种机理同时取作用比滤层孔隙大的颗粒被机械筛分，截留于过滤表面上，然后这些被截留的颗粒形成孔隙更小的滤饼层，使过滤水头增加，甚至发生堵塞。显然，这种表面筛滤没能发挥整个滤层的作用。物理法去除水中污染物过滤2.普通快滤池构造基本组成1.进水干管；2.进水支管；3.清水支管；4.排水管；5.排水阀；6.集水渠；7.滤料层；8.承托层；9.配水支管；10.配水干管；11.冲洗水管；12.清水总管；13.排水槽；14.废水渠滤料层承托层配水系统管廊2.普通快滤池构造基本组成2.普通快滤池构造滤料有足够机械强度；有足够化学稳定性；有一定颗粒级配和适当空隙率。常用的滤料有石英砂、无烟煤粒、石榴石粒、磁铁矿粒、白云石粒、花岗岩粒以及聚苯乙烯发泡塑料等2.普通快滤池构造滤料2.普通快滤池构造滤料单层滤料和多层滤料单层滤料——在下向流过滤中，水流先经过粒径小的上部滤料层，再到粒径大的下部滤料层。大部分悬浮物截留在床层上部数厘米深度内。水头损失迅速上升，而下层的含污能力未被充分利用。多层滤料——虽然各滤料层内部仍是粒径从上到下逐渐变大，但从整体看，水流经过由大到小的颗粒层。（为什么？）2.普通快滤池构造承托层主要起承托滤料的作用。要求不被反洗水冲动，形成的孔隙均匀，使布水均匀，化学稳定性好，机械强度高。通常，承托层采用天然卵石或碎石。2.普通快滤池构造配水系统配水系统的作用重要的是均匀分配反冲洗水。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。配水系统应主要考虑反冲洗水均匀分布的要求。2.普通快滤池构造配水系统如果反洗水在池内分配不均匀，局部地方反冲洗水量过大，滤料流化程度高，将会使这个部分的滤料移到反洗水量小的地方。滤层的水平移动使滤料分层混乱，局部地方滤料厚度减薄，出水水质恶化，反洗阻力减小，在下一次反洗时，单位面积的反洗水量进一步增大，进一步促使滤料平移，如此恶性循环，直至滤池无法工作为止。2.普通快滤池构造配水系统（1）大阻力配水系统尽可能增大配水系统中布水孔眼的阻力，即减小孔眼尺寸2.普通快滤池构造配水系统（2）小阻力配水系统使水从进口端流到末端的水头损失可以忽略不计。最常用的是穿孔板上或采用钢制栅条、穿孔水泥板上铺设尼龙丝网等。增大配水系统中布水孔眼的阻力，即减小孔眼尺寸2.普通快滤池构造管廊（1）排水槽及集水渠排水槽用以均匀收集和输送反冲洗污水，因此，排水槽的分布应使排水槽溢水周边的服务面积相等，并且滤池内分布均匀。排水槽应及时将反洗污水输送到集水渠，不产生壅水现象如果排水槽壅水，槽内水面将与反洗时的滤池水面连成一片，反洗污水就不能以溢流形式排除，从而影响反冲洗水的分布。在排水槽的末端，反洗污水应以自由跌落的形式流入集水渠，集水渠的水面不干扰排水槽的出流。2.普通快滤池构造管廊（2）其他管道集中布置滤池的管渠、配件及阀门的场所称为管廊。管廊布置原则：保证设备安装及维修的必要空间，同时应力求紧凑、简捷；要有通道，便于操作与联系；要有良好的采光、通风及排水设施。此外，在滤池设计中，每个滤池底部应设放空管，池底应有一定坡度，便于排空积水；每个滤池上宜装设水位计及取水样设备；密闭管渠上应设检修入孔；池内壁与滤料接触处应拉毛，以防止水流短路。2.普通快滤池构造管廊（2）其他管道物理法去除水中污染物过滤3.快滤池运行工作过程（以虹吸滤池为例）（1）过滤过程：过滤时，加入凝聚剂的浑水自进水管经集水渠、排水槽进入滤池，自上而下穿过滤料层、垫料层，由配水系统收集，并经出水管排出．此时开F1、F2，关F3、F4、F5。经过一段时间过滤，滤料层截留的悬浮物数量增加；滤层孔隙率减小，使孔隙水流速增大，其结果一方面造成过滤阻力增大，另一方面水流对孔隙中截留的杂质冲刷力增大，使出水水质变差。3.快滤池运行工作过程（以虹吸滤池为例）（1）反冲洗过程：当水头损失超过允许值，或者出水的悬浮物浓度超过规定值，过滤即应终止，进行滤池反冲洗。反冲洗时，开F3、F4，关F1、F2。反冲洗水由冲洗水管经配水系统过入滤池，由下而上穿过垫料层，滤料层，最后由排水槽经集水渠排出。反冲洗完毕，又进入下一过滤周期．3.快滤池运行工作过程（3）滤速变化及其控制由于阻力不断增大，滤速将相应减小。为了保持一定的滤速．应设置流量调节装置，以保持滤池进水量与出水量平衡，防止因水位过低而滤层外露，或者因水位过高而溢流。在恒速过滤中，作用在滤池上的水头恒定，而滤层中的阻力增加，由逐渐开大的出水阀（手控或自控）来补偿，使总阻力和出水量维持不变。开始过滤时，滤层是干净的，阻力很小。如果全部推动力都用于穿过滤池，则滤速会很高。此时让一部分水头消耗在几乎是关闭的出水阀上。继续进行过滤，滤池逐渐被悬浮物阻塞，阻力增大，因而流量控制阀应逐渐开大。当出水阀全开时，则过滤必须停止，否则滤速将下降。3.快滤池运行工作过程（3）滤速变化及其控制当出水浓度超过允许值或水头损失达到设定值，过滤阶段即告结束，滤池需进行反洗。滤池的过滤时间也称过滤周期，随滤料组成、原水浓度、滤速而异。一般控制在12～24小时。3.快滤池运行工作过程（3）快滤池的冲洗目的：清除滤料中截留的污物，使滤池恢复工作能力。方法：水流反冲洗、气水反冲洗滤层膨胀率冲洗强度单位面积滤层上所通过的冲洗流量称为冲洗强度思考：滤层膨胀率和反冲洗强度的关系3.快滤池运行工作过程（3）快滤池的冲洗反冲洗时间依滤层污染程度而异，应根据运行情况来确定。在冲洗初期，出水浊度急剧升高，达最大值后，逐渐降低。通过测定反洗水浊度，可确定合适的冲洗时间。若冲洗时间不够，污物来不及脱落和排走、一般反冲洗时间为5～10min，加上启闭阀门和表面冲洗时间，总共需15～30min。反冲洗水可用水塔或水泵供给。水塔安装高度及水泵扬程取决于反冲洗水头。3.快滤池运行工作过程（3）快滤池的冲洗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1.5-2.0m的富余水头。

H=h1+h2+h3+h4+h5物理法去除水中污染物其他类型滤池其他类型滤池（1）虹吸滤池与普通快滤池相同，采用小阻力配水系统。所不同的是利用虹吸原理进水和排走反洗水

其他类型滤池（1）虹吸滤池图的左半部表示滤池冲洗时的情况：开启真空系统使冲洗虹吸管13形成虹吸，将池内存水抽至滤池中部，由排水管14排出。当滤池内水位低于集水槽9的水位时，集水槽的水反向流过滤层，冲洗滤料，反洗水经排水槽排至虹吸管进口处抽走。当滤料冲洗干净后，破坏冲洗虹吸管的真空，启动进水虹吸管，滤池又进入过滤状态。虹吸滤池的冲洗水头一般为1.1～1.3m（即集水槽水位与排水槽顶的高差）。虹吸滤池不需要大型进水阀或控制滤速装置，也不需冲洗水塔或水泵。比同规模的快滤池造价投资省20％～30％，但滤池深度较大(5～6m）。适用于中、小型水处理厂。其他类型滤池（2）无阀滤池自动进行，操作方便，工作稳定可靠；负水头；结构简单，材料节省,造价低滤料进出困难；滤池总高度较大；滤池冲洗时，原水也由虹吸管排出，浪费了一部分澄清的原水，且反洗污水量大。多用于中、小型给水工程，且进水悬浮物浓度宜在100mg/L以内。由于采用小阻力配水系统，所以单池面积不能太大。

其他类型滤池（2）无阀滤池原水自进水管2进入滤池后。自上而下穿过滤床，滤后水经连通管进入顶部贮水箱，待水箱充满后，过滤水由出水管12排入清水池。随着过滤进行，水头损失逐渐增大，虹吸上升管3内的水位逐渐上升（即过滤水头增大），当这个水位达到虹吸辅助管的管口处时，废水就从辅助管下落，并抽吸虹吸管顶部的空气，在很短的时间内，虹吸管因出现负压而投入工作，滤池进入反冲洗阶段。贮水箱中的清水留下而上流过滤床，反冲洗水由虹吸管排入排水井、当贮水箱水位下降至虹吸破坏管口时，虹吸管吸进空气，虹吸破坏。反洗结束．滤池又恢复过滤状态。其他类型滤池（3）D型滤池D型滤池采用彗星式（自适应）纤维滤料，彗星式纤维滤料的不对称结构使得其兼有颗粒滤料和纤维滤料的特点。过滤时，比重较大的彗核对纤维丝束起到压密作用，同时由于彗核尺寸较小，对过滤断面空隙分布的均匀性影响不大，从而提高了滤床的截污能力。反冲洗时，由于彗核和彗尾纤维丝束的比重差，彗尾纤维随反冲洗水流而散开并摆动，产生较强的甩曳力，滤料之间的相互碰撞也加剧了纤维在水中所受到的机械作用力，滤料的不规则形状使滤料在反冲洗水流作用下产生旋转，强化了反冲时滤料受到的作用力，上述几种力的共同作用使附着在纤维表面的固体颗粒很容易脱落，从而提高了滤料的洗净度。D型滤池这种新型的快滤池具有如下特点：采用彗星式纤维滤料，可实现高滤速、高精度的过滤，从而减少占地面积，提高出水质量；D型滤池的控制可采用手动控制和自动控制两种方式，可根据用户需要确定，灵活、先进；特有的拦截技术，可保证滤料在反冲洗时不会流失；反冲洗耗水率低（≤2%滤水量），运行费用省；具有钢板和混凝土两种结构型式，根据用户