水处理工程过滤5.ppt

1、第五章是过滤，第一节总结了过滤：在一定孔隙率的固体介质(如石英砂)的帮助下，通过堵塞和截留水中的杂质来净化水的过程。首先，过滤表面过滤的分类：机械过滤，低产水量，格栅过滤：介质是格栅或筛网，以去除粗悬浮固体，杂草，纤维等。格网、筛网等微孔过滤：滤布、过滤片、烧结过滤管等。去除粒径细小的颗粒，膜过滤：采用特殊的半透膜作为过滤介质，在一定的驱动力下进行过滤，膜的孔径极小，可以去除水中的细菌、病毒和有机物，称为过滤。2.被拦截的物体：微粒、明矾花、藻类、细菌和病毒。三.位置：沉淀池或澄清池后面。直接过滤。在给水处理中，来自沉淀或澄清器的流出物通常经过过滤处理，使得过滤后的流出物的浊度能够满足水的要求

2、。在废水处理中，过滤常用作吸附、离子交换、膜分离等预处理手段，也可作为生化处理后的深度处理，使过滤后的出水能够满足回用的要求。4。功能(供水)1。进一步降低水的浊度；2.同时，随着水浊度的降低，水中的有机物、细菌和病毒将被部分去除。3.过滤后为消毒创造了良好的条件。(细菌、病毒等。在过滤后的消毒过程中，当残留在过滤水中的混浊物质失去保护和附着时，会很容易被杀死。)4 .在饮用水净化过程中，过滤是必不可少的，是保证饮用水卫生安全的重要措施。水处理原水混凝沉淀/澄清过滤原水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，5。过滤器类型(图)(1)过滤速度1、慢速过滤器0.010.4米/

3、小时2、快速过滤器410米/小时3、高速过滤器1016米/小时(2)作用头1、重力过滤器45米/小时2、压力过滤器1525米(3)流向1、向下流动过滤器2、向上流动过滤器2单层过滤器的过滤速度为8-10米/小时2，双层过滤器的过滤速度为10-14米/小时3，多层过滤器的过滤速度为18-20米/小时，第二段(2)沉淀通过重力沉淀在过滤材料的表面上。滤料层类似于多层沉淀池，沉淀面积大，截留微小杂质。(3)接触吸附在范德华力的作用下被滤料吸附；在布朗运动的作用下，它迁移扩散到滤料表面并被吸附。D1/d26.5如果过滤器中沙子的最小粒径为0.3毫米，则小于该粒径的d2为0.3/6.5=0.045毫米的

4、颗粒可以通过过滤层，但经过凝结和沉淀后进入过滤器的最大粒径一般为2-10米，并且有许多较小的颗粒可以被过滤器过滤，这表明不可能只是过滤掉。水中的悬浮颗粒会附着在滤料颗粒表面，这涉及到两个问题：1。水流携带的颗粒如何接近或接触滤料颗粒的表面，这涉及到颗粒远离流线并接近滤料颗粒表面的迁移机理。2.当颗粒与过滤材料的表面接触或接近时，依靠什么力使它们粘附到过滤材料颗粒的表面，这涉及粘附机理。1.颗粒迁移机制在过滤过程中，过滤介质孔隙中的水流通常是层流。水流携带的颗粒沿着水流的流线运动。它之所以与流线分离并靠近滤料颗粒表面是一种物理-机械作用，主要包括拦截、沉降、惯性、扩散和流体动力作用。(1)拦截：

5、当颗粒尺寸较大时，流线中的颗粒将直接撞击滤料表面产生拦截；(2)沉降：当颗粒沉降速率较高时，在重力作用下会脱离流线，导致沉降；(3)惯性作用：当颗粒具有较大惯性时，也会脱离流线，与滤料表面接触；(4)扩散：当布朗运动剧烈时，颗粒很小，会扩散到滤料表面；(5)流体动力作用：在过滤材料表面附近有一个速度梯度。在速度梯度的作用下，非球形颗粒将旋转并脱离流线与颗粒表面接触。颗粒粘附机理粘附是一种物理和化学作用。当水中的杂质颗粒迁移到过滤材料的表面时，它们在范德华力和静电力以及一些特殊的化学吸附力的相互作用下粘附到过滤材料颗粒的表面上，或者粘附到过滤材料表面上先前粘附的颗粒上。此外，絮凝颗粒的桥接效应也

6、将存在。过滤层中杂质的分布规律(1)过滤层中杂质的分布规律颗粒粘附时，由于孔隙中水流的剪切力，颗粒有从滤料表面脱落的趋势。粘附力和剪切力的相对大小决定了颗粒粘附和脱落的程度。2。过滤层中杂质的分布规律、Fa1表示颗粒1与滤料表面的粘附；Fa2代表颗粒2和颗粒1之间的粘附力；FS1代表颗粒1的平均水流剪切力；FS2代表颗粒2的平均水流剪切力；F1、F2和F3都代表合力。在过滤的初始阶段，过滤材料是干净的，孔隙率大，孔隙速度小，流动剪切力Fa1小，因此粘附是主要的。随着过滤时间的延长，过滤层中的杂质逐渐增加，孔隙率逐渐降低，水流的剪切力逐渐增大，最终粘附的颗粒(如图中的颗粒3)将首先脱落，或者水流

7、携带的后续颗粒将不再粘附，因此悬浮颗粒将向下层移动，下层滤料的拦截效果将逐渐发挥。在实际工作中，当下部过滤材料拦截悬浮颗粒的功能远未充分发挥时，必须停止过滤。原因：反洗后，过滤层因膨胀而分层，表面滤料粒径最小，附着比表面积最大，截留悬浮颗粒量最大，孔径最小。因此，过滤一段时间后，表面滤料之间的孔隙会逐渐堵塞，甚至会形成泥膜，导致过滤阻力急剧增加。因此， (1)在一定的过滤水头下，过滤速率降低(或在一定的过滤水头下，水头损失达到极限值)；(2)或者当由于过滤层表面的不均匀应力而在泥膜中产生裂缝时，大量的水将从裂缝中流出，使得悬浮的杂质穿过过滤层，并且出水质量恶化。当上述两种情况之一发生时，过滤将

8、被迫停止。(2)过滤器的污染能力当过滤循环结束时，过滤层中截留的悬浮颗粒的量在过滤层的深度方向上变化很大。在过滤循环中，如果将整个过滤层考虑在内，单位体积过滤材料的平均污染含量称为“过滤层的污染能力”，单位为g/cm3或kg/cm3。提高过滤器抗污染能力的途径如下：一是提高过滤颗粒的均匀性；b、将单层滤料改为多层滤料；c、改变水流方向(上下双向过滤)。为了改变上细下粗的过滤层中杂质分布严重不均匀的状况，提高过滤层的纳污能力，出现了双层滤料、三层滤料或均质滤料，如图所示。直接过滤(1)原水直接进入过滤器被定义为“直接过滤”处理低温低浊水。目前，对于过滤前是否应设置微絮凝池存在不同意见，应根据具体

9、的水质条件来决定。虽然已经对过滤方程进行了大量的研究，但是没有理论公式可以直接用于实际设计：原因1。澄清方程研究每单位过滤器厚度截留的悬浮固体量与液相中悬浮固体浓度之间的关系。2.连续过滤方程评估过滤器的工作状态。3.阻力方程包括两部分：洁净过滤层的水头损失和泥沙引起的水头损失。水头损失与过滤速率成正比。增加过滤速率会增加水头损失，但悬浮物进入过滤层的深度也会增加。水头损失与过滤介质粒度的平方成反比。当颗粒尺寸减少30%时，水头损失将加倍。孔隙度对水头损失影响很大，为(1-0)2/03。随着孔隙率的降低，损失会增加。水头损失与过滤时间和进水浓度成正比。理论公式中需要替换的参数太多，需要通过实验

10、求解的常数太多；数学水质参数应替代，原水应逐个测量，这种测量非常复杂；当处理粘性颗粒时，被过滤层捕获的颗粒的性质将随着时间而改变；大多数数学公式无法解析求解，而需要计算机演算的最大原因是理论公式在实际设计中很难使用，即使不使用理论公式，设计也只能通过经验数据来完成，而且过滤材料便宜，所以没有必要使用理论公式进行精确计算。当使用颗粒材料过滤器过滤时，如果在时间T和深度Z处悬浮固体的浓度为C，C是Z和T的函数，则悬浮固体的去除速度：液体流过过滤材料的实际孔隙的速度：过滤澄清方程，Ives，推导出以下一般计算公式，悬浮固体的去除速度与其浓度成正比，并且每单位过滤器厚度截留的悬浮固体的量与液相中悬浮固

11、体的浓度成正比。另一方面，在具有厚度dz的过滤层中，每单位体积的悬浮固体量是Q，那么它是：在dt时间之后；在某一时刻，过滤层上侧的悬浮物浓度为：经过dt时间后，过滤层下侧的悬浮固体浓度为：考虑到dt时间内的物料平衡，省略第二项。五、过滤效率的影响因素1。过滤材料的粒径越小，过滤效率越高，水头损失增加越快。角状滤料的表面积大于相同体积的球形滤料的表面积；孔隙度越低，水头损失越大，孔隙度越大，空间越大，过滤时间越长，悬浮物更容易渗透。滤层越厚，滤液越清，运行周期越长。过滤材料表面的电特性影响悬浮颗粒的吸附和接触絮凝。2.颗粒尺寸越大，就越容易去除形状和棱角分明的颗粒。去除效率对球形颗粒的密度影响不

12、大。浓缩过滤效率随着原水浓度的增加而降低。浓度越高，就越容易渗透。温度影响密度和粘度，温度降低。不利于过滤的表面性质是影响过滤效率的重要因素，添加凝结剂可以改变其表面性质。第三节：快速过滤；第一节：普通快速过滤器的分类；虹吸过滤器重力过滤器；压力过滤器；移动盖子冲洗过滤器；第二节：普通快速过滤器的结构；过滤过程：最大过滤水头损失1.52米；工作周期：过滤开始，冲洗结束，1224小时，1-进水总管；2-进水支管；3-清水支管；4-排水管；5-排水阀；6-集水通道；7-过滤材料层；含8层；9-配水支管；10-配水管；11-冲洗水管；12-清水总管；13-排水槽；14-废水通道；二是(粒径适中，形状

13、接近球形，表面粗糙，有棱角，可提供较大的比表面积和孔隙率，满足拦截悬浮固体的要求。)既便宜又容易买到。(2)滤料类型石英砂无烟煤颗粒石榴石颗粒磁铁矿颗粒白云石颗粒花岗岩颗粒聚苯乙烯泡沫塑料球等。(3)过滤介质的粒径和级配应满足悬浮颗粒的粒径和去除效率的要求。a .颗粒大小：表示颗粒的大小。通常指的是能够封闭过滤材料颗粒的假想球体的直径。b .级配：指各种尺寸滤料颗粒的重量比例。通过实验获得。滤料粒径的表示方法：d10、d80和K80；D10:筛孔直径通过10%的过滤材料质量。表示小颗粒的大小。D80:筛孔直径通过80%的过滤材料质量。表示粗颗粒的代表性粒度。K80:过滤材料的不均匀系数，K80

14、=d80/d10。反映颗粒大小的差异程度。K80越大，粗颗粒和细颗粒的粒径差越大，滤料的直径越不均匀，不利于过滤和反冲洗。(具体体现在：降低过滤材料层的孔隙率；降低其污染控制能力；过滤时增加阻力。)，其他表示方法：dmax、dmin和K80；平均粒度d50；当量直径de:其中：两目之间滤料的重量百分比pi；两种网格尺寸的几何平均值。有必要对筛孔进行标定，并根据标定后的筛孔级配曲线计算de过滤层的含泥量和过滤效果。数值越大，去除率越高。级配：指各种尺寸滤料颗粒的重量比例。它可以通过筛选试验获得。筛分试验的级配曲线。应用分级曲线：可以确定过滤材料的有效粒度和不均匀系数。D10=0 . 50 . 6

15、毫米和K80=2.02.2的过滤材料一般用于国产快速过滤器。外国倾向于选择稍大的d10和较小的d80。(4)过滤器及滤料布置反洗后，对单层滤料进行水力筛分，使滤料的粒径沿过滤水流方向逐渐变大，在上部形成小颗粒的分布形式，损失迅速上升。理想情况下，过滤材料应该沿着水流方向从粗到细。解决方法：改变水流方向，从下到上。缺点：反洗不干净，过滤速度慢。层数越多，越接近理想滤波器；事实上，过滤材料很容易丢失，并且很难加工。采用密度或孔隙率可变的新型过滤材料。纤维球由涤纶短丝制成，具有弹性，密度从中心向四周递减，孔隙率在90%以上。纤维球过滤器的过滤速度是砂滤的5-8倍，周期是砂滤的3倍。可去除0.5-10M级的微量悬浮物；过滤水的悬浮物含量为10毫克/升。缺点：冲洗需要空气和水的联合冲洗，费用昂贵。双层和多层滤料的级配：4。垫层(支撑层)的作用：防止滤料进入配水系统，支撑滤料，均匀配水。主要用于大阻力配水系统。要求：不受反冲洗水冲击，形成的孔隙均匀，布水均匀，化学稳定性好，机械强度高。材料：天然卵石或砾石规格。五、配水系统1。功能(配水的均匀性对冲洗效果有很大影响)配水系统：的功能(1)均匀收集过滤水；(2)冲洗水均匀分布在整个过滤区。水分布不均匀影响： (1)，其中冲洗水量过大，一些过滤层过度膨胀，甚至可能导致局部支撑层移动，过滤材料层和支撑层混合，导致漏砂。(2)冲洗