第6章过滤6.1.ppt

§6.1 过滤基本理论 一、过滤机理——深层过滤 过滤的概念： 滤速的概念：单位时间、单位过滤面积上的过滤水量称为滤速。 慢滤池 快滤池 普通快滤池 v=8?10 m/h； 周期 T=12 ? 24h 双层滤料 v=10 ? 14 m/h； 多层滤料 v=18 ? 24 m/h。 普通快滤池构造及工作过程 （一）颗粒迁移 （二）颗粒粘附 带正电荷的絮体在静电力作用下被吸附在滤料表面，或通过吸附架桥作用被粘附在已经粘附的颗粒上。 粘附作用是一种物理化学作用。粘附作用主要决定于滤料和水中颗粒的表面物理化学性质。过滤效果主要取决于颗粒表面的性质而无须增大颗粒尺寸。相反如果悬浮颗粒尺寸过大而形成机械筛滤作用，反而会引起表面滤料孔隙堵塞。 （三）杂质在滤料层中的分布（规律） 粘附力和水流剪力相对大小，决定了颗粒粘附和脱落程度。 过滤开始阶段，大部分杂质被第一层滤层表面所截留。 随着过滤时间延长，滤层中杂质逐渐增多，孔隙率逐渐减小，水流剪力增大以至最后粘附上的颗粒（图中颗粒3）将首先脱落下来，或者被水流夹带的后续颗粒不再有粘附现象，于是，悬浮颗粒便向下层推移，下层滤料截留作用渐次得到发挥。 过滤到一定时间后，表面滤料间孔隙率逐渐被杂质堵塞，形成滤膜，使过滤阻力剧增。其结果，在一定过滤水头下，滤速将急剧减小，或滤膜产生裂缝时，大量水流将自裂缝中流出，造成局部流速过大而使杂质穿透整个滤层，出水水质恶化。 滤层含污能力：是指工作周期结束时，整个滤层单位体积滤料中所截留的杂质量，以kg/m3或 g/cm3计，显然含污能力大，表明整个滤层所发挥的作用大。 3.粗滤料过滤 粗滤料颗粒d增大（粒径可达1.0 ? 2.0 mm ），可提高滤层的含污能力，增大周期，同时要增大滤层厚度，粗滤料反冲的水量大，限制了滤料过粗。 4.均质滤料过滤 ※ 均质滤料： 保持均质滤料必要的条件是反冲洗滤料层不能膨胀。 可有两条途经：1）均粒滤料 2）气水不膨胀反冲洗。 5.上向流过滤 滤料的粒径由上而下逐渐增大，自滤池下部进水，上部出水，成反粒度过滤方式。 可加大周期或加大滤速，当滤速较高时，水使砂层悬浮起来，为了稳定滤层加格网，构造较复杂。 缺点是：冲洗时滤层膨胀受到格网限制，增加冲洗困难，影响冲洗效果，反冲洗时，卵石上的泥冲不净，露天的滤池得想办法防止树叶等杂物堵塞孔眼。 （四）直接过滤 原水不经沉淀池而直接进入滤池过滤称“直接过滤”。 直接过滤充分体现了滤层中特别是滤料中接触凝聚或絮凝的作用。 采用直接过滤工艺必须注意以下几点： 1.原水水质较稳定，浊度在50o以下，最好40o ? 50o。 2.宜采用双层、三层或均质滤料，增大滤层厚度、增大d，使孔隙率加大。 3. 控制进入滤池前絮凝体絮粒，可在滤池进口之前附近投加助凝剂（活化硅酸及聚丙烯酰胺等），提高絮粒强度和粘附力。 4.滤速根据原水水质、不易太大，一般控制在5m/h,最好由试验决定。 直接过滤特点： 1.工艺简单； 2.混凝剂用量少； 3.易于处理低温低浊水。 二、过滤水力学 （一）清洁滤层的水头损失 卡曼——康采尼计算公式（Carman——Kozony) 式中：h0—表示水头损失（cm）； ?—水的运动粘度(cm2/s)； g—重力加速度(cm/s2)； m0—滤料孔隙率； d0—与滤料体积相同的球体直径(cm)； L0—滤层厚度(cm)； v—滤速(cm/s) ?—滤料颗粒球度系数。 滤料的当量粒径 deq 按滤料表面积相等的原则推求： 把滤料按粒径分为很多区段（层），每段都可得pi/di值和比例数即为deq 。当量粒径的表面积与不等粒径的表面积相等，则等粒径的大小就是不等粒径的当量粒径。 实际滤层是非均匀滤料。计算非均匀滤层水头损失，可分成若 干层，则各层水头损失之和为整个滤层总水头损失。 设粒径为di的滤料重量占全部滤料重量之比为pi，则清洁滤层 总水头损失为： 分层越多，计算精度越高。 滤层中悬浮物杂质增多，m0? 由H0公式知，当d0、 L0 、 T已定时，如m0? ： （1）v不变则 H0?（变