4.4-过滤原理及设备PPT课件

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水中杂质进入滤层后，首先 被第一层滤料截留大部分，少量 “漏网”的杂质被下层的滤料所 截留。过滤到一定时间后，表面 滤料间孔隙率逐渐被杂质堵塞， 严重时，由于表层滤料的“筛滤” 结果，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。 • 这时尽管下层滤料还未发挥它们 应有的作用，过滤也将被停止。 （杂质在滤层中的分布情况见图） • 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。
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当颗粒尺寸较大时，处流线中的颗粒会直接碰到滤料表面产生拦截作用； 颗粒的速度较大时会在重力的作用下脱离流线，产生沉淀作用； 颗粒具有较大惯性时也可以脱离流线与滤料表面接触（惯性作用）； 颗粒较小时，布朗运动较剧烈时会扩散至滤料表面（扩散作用）； 在滤料表面附近存在速度梯度，非球体颗粒由于在速度梯度作用下，会产 生转动而脱离流线与颗粒流线接触（水动力作用）。
• 图中：Fa1表示颗粒1与滤料表面的粘附力； • Fa2表示颗粒2与颗粒之间的粘附力； • Fs1表示颗粒1所受到的平均水流剪力； • Fs2表示颗粒2所受到的平均水流剪力。
• 过滤开始阶段，滤层比较干净，孔隙 率较大，孔隙流速小，水流剪力Fs1较小， 因而粘附力作用占优势（大量杂质被滤 层表面所截留）。 随着过滤时间延长，滤层中杂质逐 渐增大，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 带的后续颗粒不在有粘附现象，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。
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管式大阻力配水系统
大阻力配水系统 指尽可能增大配 水系统中布水孔 眼的阻力，使反 冲洗水在流向全 池各部位的水头 损失尽可能相等， 保证配水均匀。
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小阻力配水系统的滤头
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进水普管，通待过快滤 速滤池构造
的水由此进入
反洗水收集槽， 收集所有滤池 的反洗水
粒在下，上层38很快堵塞，
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上向流滤池示意图
出水
进水
特点：
（1）整个滤料的纳污 能力得到充分利用， 过滤周期也相应延长。
（2）滤速不能太高否 则会造成滤料流失。
（3）可以用未经过滤 的水做为反洗水。
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双向流滤池示意图
出水
特点：
进水
（1）保持了下向流和 上向流滤池的优点， 又克服了滤料流失的 弊端。
• 在大多数情况下，滤料表面对尚未凝聚的胶 体还能起到接触碰撞的媒介作用，促进返其回凝目录
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6．3过滤的工艺过程
1）过滤工艺包括过滤和反洗两个阶段： • 过滤：即截留污染物； • 反洗：即把污染物从滤料层中冲走，使之恢复过滤能力。 • 过滤周期：从过滤开始到结束延续的时间（又称工作周期）。 • 过滤循环：从过滤开始到反洗结束称为一个过滤循环。
（4）深层过滤 过滤介质：颗粒状滤料，如石英砂、无烟煤等。 去除物：水中的悬浮物。 为区别于上述三类表面或浅层过滤过程，这类过滤称之为深层过滤，简称过滤。
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3）过滤在水处理中的作用：
• 在给水处理中，常用过滤处理沉淀或澄清池出水，使滤后出水浑浊度满足 用水要求；

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第二节 流量速率与压力降的关系
一、清洁的过滤介质
滤饼过滤开始时，介质表面尚未形成滤饼，过 介质本身受到全部压力降（即推动力）。
达西（Darcy）过滤基本方程为：
Q
K
AΔp μL
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—粘度
Q—滤液的流速
L—通过滤饼层厚度 A—滤饼层表面积
Δp—推动力
K—为与滤饼层渗透性有关的常数
a
在一个限定的压力范围内 ：α=α0（Δpc）n α0—单位压力降下的滤饼比阻， n—压缩性指数（由实验获得的）
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平均滤饼比阻α a v表示为：
αav(1n )0α(Δcp)n
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第三节 不可压缩滤饼过滤
一、过滤基本方程：
ddVt α
μ
cAV 2Δ
μR pA Δ
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6、过滤推动力类型及大小：
重力过滤 推
真空过滤
动 力
加压过滤 增
离心过滤 大
7、过滤介质：
过滤介质是指一些具有许多毛细孔的物体，它 具有截留固体颗粒而让液体通过的功能。
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常用的过滤介质主要有三类：
a、织物介质——天然或人造纤维编织而成的滤 布。（棉麻布、尼龙布）
进行的： 固体颗粒： 液 体：
n 271k0gm 3
水,20C,0.00N 1 sm2
悬浮液： 浓度c=10kgm-3
压滤机：一块板框：430×430×30mm
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当V=0.56m3时，板框充满滤饼。 选与3686s相应的值0.30m3作为恒压操作的起始 点，

单位体积颗粒床层中空隙的体积为床层的空隙率ε ，即：
ε反映了床层中颗粒堆集的紧密程度，其大小与颗粒的形状、粒度分 布、装填方法、床层直径、所处的位置等有关。 球形：0.26～0.48 乱堆：0.47～0.7
壁效应
化工原理——流体通过颗粒层的流动
ε的测量方法：
充水法： 称量法：
V水
V
V G
p
V
不适于多孔性颗粒
K 2P1s
r0
化工原理——流体通过颗粒层的流动
4.5.2 间歇过滤的滤液量与过滤时间的关系 1. 恒速过滤方程
若Ve＝0，则？ K虽为变量，但应为τ时刻的过滤常数值。
化工原理——流体通过颗粒层的流动
2. 恒压过滤方程
若Ve＝0，则？
若V=Ve ？ qe2 K e
q qe 2 K e
求Ve，τe
(1
- 3
)a
ρu 2
P' L
'
(1- )a 3
u2
单位床层高度的压降， Pa
模型参数
化工原理——流体通过颗粒层的流动
4.3.3 模型的检验和模型参数的估计
1. 康采尼（Kozeny）方程
在流速较低， Re'＜2时（层流），
'
K' Re'
其中：
Re'
deu1
u a(1 )
实验测得
K ' 5.0
p
p (1)
化工原理——流体通过颗粒层的流动
流入的量＝流出的量＋累积量
总量衡算： V悬＝V LA
固体量衡算： V悬 LA(1 ) 由上两式可得： L q
1
一般，＜＜， L q 1