环境工程 第九章 过滤(极力推荐)幻灯片.ppt

3.颗粒床层的当量直径 颗粒床层中空隙所形成的流体通道结构非常复杂。 通常采用简化的流动模型来代替床层内的真实流动过程。 将实际床层简化成由许多相互平行的小孔道组成的管束。 与床层厚度成正比 * 第九章 过 滤 第一节 过滤操作的基本概念 一、过滤过程 混合物的分离：液体和气体混合物 什么现象属于过滤？ 混合物中的流体在推动力（重力、压力、离心力）的作用下通过过滤介质，固体粒子被截留，而流体通过过滤介质，从而实现流体与颗粒物的分离。 液－固分离，气－固分离 如砂滤池、袋式除尘器、口罩…… 过滤分离的对象？ 粗大颗粒、细微离子、细菌、病毒和高分子物质等 二、过滤介质 粒状颗粒：具有一定形状的固体颗粒，包括天然的和人工合成的。 天然：石英砂、无烟煤、磁铁矿粒等 人工：聚苯乙烯发泡塑料球等。 粒状颗粒过滤介质在水处理中的各类滤池中应用广泛，通常称为滤料。 织物介质：又称滤布，如棉、麻、丝、毛、合成纤维、金属丝等编制成的滤布。 多孔固体介质：如素烧陶瓷板或管、烧结金属板或管等。 多孔膜：由高分子有机材料或无机材料制成的薄膜，根据分离孔径的大小，可分为微滤、超滤等。 三、过滤分类 1.按过滤机理分：有表面过滤和深层过滤 2.按促使流体流动的推动力分： 重力过滤：在水位差的作用下被过滤的混合液通过过滤介质进行过滤，如水处理中的快滤池。 真空过滤：在真空下进行过滤，如水处理中的真空过滤机。 压力差过滤：在加压条件下进行过滤，如水处理中的压滤滤池。 离心过滤：使被分离的混合液旋转，在所产生的惯性离心力的作用下，使流体通过周边的滤饼和过滤介质，从而实现与颗粒物的分离。 第二节 表面过滤的基本理论 一、表面过滤过程 被过滤的颗粒粒径较小的情况 表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高的情况。 给水处理：慢滤池 污泥脱水：使用的各类脱水机（如真空过滤机、板框式压滤机等） 滤饼过滤 多孔性介质 滤膜 慢滤池 带式脱水机 水 二、过滤基本方程 主要特征：随着过滤过程的进行，悬浮液中的固体颗粒被截留在过滤介质表面并逐渐积累成滤饼层。 滤饼层厚度：随过滤时间的增长而增厚，其增加速率与过滤所得的滤液的量成正比。 过滤速度：由于滤饼层厚度的增加，因此在过滤过程中是变化的。 过滤速度是描述过滤过程的关键！ 推动力 其它因素 过滤过程的主要参数： 处理量：处理的悬浮液流量或 分离得到的纯净滤液量V(m3). 过滤推动力：由流体位差、压差或离心力场 造成的过滤压差?p。 过滤面积：表示过滤设备的大小A(m2)。 过滤速度：单位时间通过单位面积的滤液量 过滤速率：单位时间得到的滤液量。 某一过滤时间t时的过滤状态 ?p 过滤压差 相应的过滤滤液为V 过滤速度u定义为： 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, m2 Lm （表观） 过滤速度与推动力之间的关系可用下式（Darcy 定律）表示： Rm：过滤介质过滤阻力, 1/m Rc：滤饼层过滤阻力, 1/m 假设rm，r分别为过滤介质和滤饼层的过滤比阻, 1/m2 Rm= rmLm；Rc= rL ……(9.2-2) ……(9.2-4) Ruth 过滤方程 r：与过滤介质上形成的滤饼层的孔隙结构特性有关 L：与滤液量有关，在过滤过程中是变化的。 则： 或： ……(9.2-9) 假设每过滤1m3滤液得滤饼c（m3） V：滤液体积(m3) 另外，可把过滤介质的阻力转化成厚度为Le的滤饼层阻力 滤饼层的比阻r有两种情况： 不可压缩滤饼：滤饼层的颗粒结构稳定，在压力的作用下不变形，r与?p无关 可压缩滤饼：在压力的作用下容易发生变形 r0：单位压差下滤饼的比阻，m-2 Pa-1； s：滤饼的压缩指数， 对于可压缩滤饼，s=0.2～0.8， 对于不可压缩滤饼，s=0 经验式： 将比阻计算式代入式（9-2-9），得： 假设 则： 令q=V/A，qe=Ve/A（qe称为过滤介质比当量滤液体积），则 ……(9.2-13)（滤饼过滤基本方程） K？过滤常数：与滤饼的颗粒性质、悬浮液浓度、滤液粘度以及滤饼的可压缩性有关。 qe：过滤介质特性参数 ……(9.2-12) 三、过滤过程的计算 确定滤液量与过滤时间和过滤压差等之间的关系。 （一）恒压过滤 在过滤过程中，过滤压差自始自终保持恒定。 对于指定的悬浮液，K为常数。 对式(9.2-12)或式(9.2-13)进行积分： 若过滤介质阻力可忽略不计，则简化为： 如果恒压过滤是在滤液量已达到V1，即滤饼层厚度已累计到L1的条件下开始时，应如何计算？ K可通过实验测定。 L1 V