水处理第七讲.ppt

第七讲 过 滤 * * 过滤概述 7.1 过滤理论 7.2 滤料和承托层 7.3 主要内容 7.1 过滤概述 慢滤池 如下图 慢滤池 7.1 过滤概述 普通快滤池 构造如下图 图 普通快滤池构造剖视图（箭头表示冲洗水流方向） 1-进水总管；2-进水支管；3-清水支管；4-冲洗水支管；5-排水阀； 6-浑水阀；7-滤料层；8-承托层；9-配水支管；10-配水干管； 11-冲洗水总管；12-清水总管；13-冲洗排水槽；14-废水渠 7.1 过滤概述 2. 工作过程 由过滤与反冲洗两部分组成。 3.滤速 滤速是指单位时间、单位过滤面积上的过滤水量，单位为m3/（m2 ? h）或m/h。 4.工作周期 从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为快滤池的工作周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。滤池的工作周期为12~24h。 7.2 过滤理论 7.2.1 截留机理 1．悬浮颗粒被截留的机理 两阶段理论：由迁移与吸附组成。 迁移：沉淀、扩散、惯性、阻截和水动力，见图2。 图2 悬浮颗粒的迁移过程 吸附：范德华引力、静电力、以及某些化学键和某些特殊的化学吸附力作用、絮凝颗粒间的架桥作用。 7.2 过滤理论 2．吸附与剥离 （1）Ives-Mints争论 Ives： ①附着于滤料之上的悬浮颗粒在过滤过程中绝对不剥离； ②在过滤后期悬浮颗粒穿透滤层进入滤池出水是吸附效率降低的缘故。 Mints： ①吸附和剥离是过滤过程中同时存在的两个相反的现象，且剥离量与含污量成正比； ②剥离是悬浮颗粒穿透滤层进入滤池出水的原因。 争论至目前的结果是Mints理论已取得了优势。 7.2 过滤理论 7.2.2 过滤水力学 1．快滤池滤层的发展与利用 滤层含污能力：单位体积滤层中的平均含污量称为“滤层含污能力”，单位g/cm3或kg/m3。 采用单水冲洗的石英砂滤料滤池是典型的水力分级滤料滤池，其含污量随深度的变化见图4 多层滤料滤池接近理想滤料滤池，最常见为双层和三层滤见图5。双层滤料其含污量随深度的变化见图4曲线2。 均质滤料过滤目前在实际生产中已经实现，如V型滤池。要实现均质滤料过滤，反冲洗时滤料层不能膨胀。 7.2 过滤理论 图4 滤料层含污量变化 2 1 (cm) 滤 层 深 度 滤层含污量 （g/cm 2 ） 双层滤料 单层滤料 石英砂 石英砂 无煤烟 7.2 过滤理论 图5 几种滤料组成 石英沙 石英沙 无烟煤 石榴石 无烟煤 均质滤料 （a） （b） （c） 7.2 过滤理论 2．过滤过程中水头损失变化 负水头现象 当过滤进行到一定时刻时，从滤料表面到某一深度处的滤层的水头损失超过该深度处的水深，该深度处就出现负水头，见图6。 图6 过滤时滤层内压力变化 1-静水压力线； 2-清洁滤料过滤时水压线；3-过滤时间为t1时的水压线；4-过滤时间为t2时的水压线 7.2 过滤理论 负水头会导致空气释放出来，危害： ①是增加滤层局部阻力，增加了水头损失； ②空气泡会穿过滤料层，上升到滤池表面，甚至把 煤粒这种轻质滤料带走。在冲洗时，空气更容易把 大量的滤料随水带走。 避免滤池中出现负水头的两个方法： 一是增加砂面上的水深； 二是令滤池出口位置等于或高于滤层表面。 7.2 过滤理论 3 过滤方式 （1）等速过滤 滤池过滤速度保持不变，即滤池流量保持不变时，称“等速过滤”。 在等速过滤状态，由于滤层逐渐被堵塞，水头损失随过滤时间逐渐增加，滤池中水位逐渐上升，当水位上升到最高水位时，过滤停止以待冲洗。无阀滤池与虹吸滤池是典型的等速过滤滤池。 7.2 过滤理论 （2）减速过滤 设四个滤池组成一个滤池组，假设： ①进入滤池组的总流量不变； ②每个池子的性能完全相同； ③每个滤池恰好按它的编号顺序进行冲洗。 则滤池的水位与滤速变化如图7、8所示。 图7 减速过滤(一组四个滤池) 图8