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第四章过滤(Filtration)一、前言（一）定义:过滤(filtration)：将固体与液体的混合液通过仅可让液体通透的材料而使固体与液体分离的单元操作。
在过滤操作中将作业的材料分Array成：滤泥(feed slurry)：过滤前的固体与液体的混合物。
滤液(filtrate)：过滤出的清净液体。
滤材(filter medium)：可让液体通透而阻止固体部份流出的介质。
滤块(filter cake)：过滤时在滤材上所形成的含少量液体的固体。
（二）过滤的分类过滤依照作业机构分成：1.滤块过滤(cake filtration)：滤液内固体量超过1-2%，过滤时在滤材上产生滤块，由滤块阻止固体通过，且滤块为主要的过滤阻力。
此类机械称为表面过滤机(surface filters)。
2.澄清过滤(clarification)或称深层过滤(deep bed filtration)：滤液内固体量低不易形成滤块，靠滤材阻止固体通过，常见的有深层过滤器(depth filters)，如沙滤(sand filters)等。
3.微过滤(microfiltration，ultrafiltration，reverse osmosis)：靠孔隙及细小的特殊材质的滤膜，阻隔细微颗粒如细菌或大分子通过。
分子透过滤膜时为溶入与溶出的扩散现象，故归类在质量传递操作讨论。
微过滤滤泥的流动方向常与滤液的流动方向垂直，已降低滤块的形成与阻力，故又称为交错流过滤(cross-flow filtration)。
过滤时液体必须藉由某种驱动力而流动过滤块，过滤器可依照使用驱动力的不同分成。
1.重力过滤器(gravity filters)；2.加压过滤器(pressure filters)；3.真空过滤器(vacuum filters)；4.离心过滤器(centrifugal filters)。
(三)过滤的应用过滤普遍的用于用水与废水的处理，也是液体食品加工前处理前处理与精制中所不可或缺的。
第四章 流体通过颗粒层的流动典型例题1. 有一板框过滤机，恒压下过滤某种悬浮液，过滤1h 后，得到滤液60m 3,然后用5m 3的清水（物性与滤液相近）进行洗涤，拆装时间为20min ，已测得V e =4m 3,试求：(1) 过滤末速率为多少m 3滤液/h ?(2) 洗涤时间为多少h ?(3) 该机生产能力为多少m 3滤液/h ?解：（1）已知33360m ,20min,4m ,5m e W V V V τ====2222622322602604m 4080h 14080m ()31.875h 2()2(604)e eE e V VV KA V VV KA dV KA d V V τττ+=++⨯⨯∴===∴===+⨯+ (2) 315m ()()7.970.63h h 47.97()W W E W W V dV dV dV d d d ττττ==∴=== (3) 360m 30.6h 2010.6360W D V Q τττ===++++滤液2. 某板框过滤机在恒压下操作，过滤阶段的时间为2h ，已知第1h 过滤得8m 3滤液，滤饼不可压缩，滤布阻力可忽略，试求：（1） 第2h 可得多少滤液？（2） 过滤2h 后用2m 3清水（粘度与滤液相近），在同样压力下对滤饼进行横穿洗涤，求洗涤时间；（3） 若滤液量不变，仅将过滤压差提高1倍，问过滤时间为多少？（4） 若过滤时间不变，仅将过滤压差提高1倍，问滤液量为多少？解：（1）22V KA τ=将318m V = 11h τ=代入上式，得 642=KA 所以32188 3.31m V V V ∆=-===(2) 由过滤基本方程22()e dV KA d V V τ=+ 由题知0e V = 328 3.3111.31m V =+= 代入得232364() 2.83m /h 2211.311 2.83()()0.71m /h 442 2.83h 0.71()E W E W W W dV KA d V dV dV d d V dV d τττττ===⨯====== （3）s =0 212=∆∆p p ∵K p ∝∆ ∴ 21212=∆∆=p p K K ∵222211K A K A ττ= ∴121221h 2（）ττ===K K （4）2)(12212==K K V V ，32111.3115.99m V ===3. 用一板框过滤机，对某种悬浮液进行恒压过滤，过滤时间为20min,得到滤液20m 3,滤饼不洗涤，拆装时间为15min,滤饼不可压缩，介质阻力可忽略不计。
课程名称：《水质工程学I》第周，第14 讲次摘要授课题目（章、节）§4—4滤料冲洗（下）§4-5普通快滤池（自学）【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。
【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】§4-5普通快滤池1、四阀滤池：过滤进、出阀；反冲洗进、出阀。
2、双阀滤池：阀造价高；启闭需设备；为减少阀，将过滤进水、反冲排水改为虹吸或鸭嘴阀（习惯上称双阀滤池）。
一、单池面积和滤池深度：单池面积：是由总水量和滤池个数决定的，池个数多，冲洗效果好，运行灵活，强制滤速低，但造价高，操作管理较麻烦。
应做技术经济比较，但不能少于2个。
池形一般为方形或矩形，与造价有关，可作经济技术比较定。
池深：保护高：0.25～0.3m滤层表面以上水深：1.5～2.0m（可由反冲膨胀率、滤层厚、排水槽高确定）滤层厚度：实验和经验。
承托层厚度：实验和经验。
滤池总深在3.0～3.5m。
单层滤池深度小；双层滤池深度大。
二、管廊布置：1、管廊：集中布置管渠、阀门及配件的场所。
2、管材：金属：铸铁、钢管注意：压力变化。
钢筋砼3、内部布置要求：①紧凑、简捷。
②便于安装维修（单轨小车等）有场地空间（设备进出）。
③要有防水、排水、通风、照明。
④便于与滤池操作室联系。
4、与滤池的相对位置：①滤池单排布置：管廊位于滤池的一侧，内布有全部四种管渠适用滤池数少于五个情况。
②滤池双排布量：中间设管廊（一条管廊）缺点：通风、采光不好，但紧凑不方便检修。
现在常用：反冲排水，和过滤进水为虹吸式。
三、管渠设计流速：进水管（渠）：0.8～1.2m/s清水管（渠）：1.0～1.5m/s冲洗水管（渠）：2.0～2.5m/s排水管（渠）：1.0～1.5m/s若水量以后有可能增大采用低值。
四、设计中的注意事项：1、滤池底部应设排空管，入口处设栅罩。
池底坡度约为0.005，坡向排空管。
第四章、过滤第一节、概述水处理中的过滤一般是指借助网状材料或粒状介质截留水中杂质，使水获得澄清的过程。
通过网状材料的过滤称表面过滤；通过粒状介质的过滤称深层过滤。
在这里我们主要介绍深层过滤。
一、过滤功能过滤工艺的主要目的是去除水中悬浮物质，但由于不少细菌和病毒依附于悬浮物质，因而过滤工艺对去除细菌和病毒也有明显作用。
由于过滤是给水常规处理中除消毒外的最终处理工艺，因此对确保供水水质具有重要作用。
1、进一步去除经过沉淀或澄清后的水中的细小杂质、有机物、细菌和病毒等。
2、当原水浊度较低时，可直接过滤去除水中的悬浮杂质。
二、滤池分类完成过滤工艺的处理构筑物称滤池。
早期应用的滤池．其过滤速度极慢，称为慢滤池（滤速v＝0.1～0.3m/h）。
随着冲洗方式的改进，过滤速度明显提高，目前应用的滤池绝大多数均为快滤池（滤速v＝8～10m/h）。
1、滤池可按不同方式进行分类①按滤料的不同可分为单层滤料、双层滤料、多层滤料及均质滤料（均质滤料指沿着整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致）等滤池。
②按水流方向的不同可分为下向流、上向流、双向流等滤池。
③按滤池受压情况可分为压力式滤池和重力式滤池。
④按药剂投加方式不同可分为沉淀后过滤、微絮凝过滤和接触絮凝过滤。
微絮凝过滤和接触絮凝过滤均属于直接过滤方式。
微絮凝过滤指在滤池前端设一简易微絮凝池，原水加药混合后经过微絮凝池形成微絮凝体后，即刻进入滤池过滤；接触过滤指原水加药后直接进入滤池过滤，滤前不设任何絮凝设备。
⑤按运行周期内滤速的变化可分为等速过滤和降速过滤。
上述分类系从各种不同角度出发所作的区分，组合后可形成各种类型滤池滤池也可适用不同的要求，如普通快滤池可以是单层滤料，也可以是双层滤料。
2、滤池型式选用滤池型式的选用应根据进水水质、生产能力、流程布置、设备条件以及操作水平和管理经验等确定。
目前常用的滤池型式有：普通快滤池、双阀滤池、重力式无阀滤池、虹吸滤池、移动冲洗罩滤池、V型滤池等。
