第5章過濾Filtration,第一節(jié)概述,一、常見過濾方式（1）表面或淺層過濾格柵過濾過濾介質(zhì)為柵條和濾網(wǎng)微孔過濾成型濾材，如濾布、濾片、燒結(jié)濾管、蜂房濾芯等。膜過濾過濾介質(zhì)為半透膜、超濾膜、微濾膜等。（2）深層過濾過濾介質(zhì)為顆粒狀濾料，如石英砂、無(wú)煙煤等。為區(qū)別前3種為表面或淺層過濾過程，第4種為深層過濾，簡(jiǎn)稱過濾。過濾的定義：借助于具有一定空隙率的固體介質(zhì)（如石英砂）阻擋截留水中雜質(zhì)而使水得到澄清的工藝過程。,二、過濾截留的對(duì)象：細(xì)小顆粒（SS）細(xì)小礬花藻類細(xì)菌及病毒三、過濾位置：（1）沉淀池或澄清池之后（2）直接過濾。,第一節(jié)概述,四、過濾作用1、給水處理常用過濾處理沉淀或澄清池出水，使濾后出水濁度滿足用水要求。進(jìn)一步降低水的濁度；同時(shí)水中有機(jī)物、細(xì)菌及病毒將隨水的濁度降低而部分被去除。為濾后消毒創(chuàng)造了良好條件。殘留于濾后水中的細(xì)菌、病毒等失去渾濁物的保護(hù)和依附時(shí)，在濾后消毒過程中也將容易被殺滅。）在飲用水凈化工藝中，過濾是不可缺少的，它是保證飲用水衛(wèi)生安全的重要措施。2、廢水處理過濾常作為吸附、離子交換、膜分離法等的預(yù)處理手段；作為生化處理后的深度處理，使濾后出水達(dá)到回用要求。,第一節(jié)概述,五、濾池的種類(一)按濾速分1、慢濾池0.010.4m/h2、快濾池48m/h3、高速濾池1016m/h(二)按作用水頭分1、重力濾池45m2、壓力濾池1525m(三)按水流方向分1、下向流濾池2、上向流濾池3、雙向流濾池(四)按濾料組成分1、單層濾池濾速8-10m/h2、雙層濾池濾速10-14m/h3、多層濾池濾速18-20m/h,第一節(jié)概述,一、過濾機(jī)理(一)機(jī)械篩濾把濾料間的空隙看作“篩子”，尺寸大于孔隙尺寸的懸浮顆粒被截留下來。(二)沉淀作用懸浮顆?？恐亓ψ饔贸恋碓跒V料的表面。濾料層類似于層層疊起的多層沉淀池，巨大的沉淀面積，將微小的雜質(zhì)沉淀截留下來。(三)接觸吸附懸浮顆粒在布朗運(yùn)動(dòng)等作用下遷移擴(kuò)散到濾料表面，在范德華力等作用下被濾料吸附。,第二節(jié)過濾理論,第三節(jié)快濾池,一、濾池的構(gòu)造1、進(jìn)水系統(tǒng)2、承托墊層3、濾料層4、出水系統(tǒng)5、反洗系統(tǒng)6、排污系統(tǒng),第三節(jié)快濾池,第三節(jié)快濾池,二、濾料層1、濾料層的作用濾料層是濾池的核心部分。提供濾料接觸吸附的表面積及顆粒物儲(chǔ)存的空間和容積。2、濾料3、污染物在濾層中的分布規(guī)律4、濾層的含污能力5、不同濾池中濾料層的結(jié)構(gòu),第三節(jié)快濾池,二、濾料層2、濾料(1)濾料的要求有足夠的機(jī)械強(qiáng)度。(在沖洗過程中不因碰撞、摩擦而破碎)有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性。(不溶于水，對(duì)廢水中的化學(xué)成分足夠穩(wěn)定，不產(chǎn)生有害物質(zhì))具有一定的大小和級(jí)配。（粒度適中，外形近乎球形，表面粗糙，帶有棱角，能提供較大的比表面和孔隙率，滿足截留顆粒物的要求）價(jià)廉，易得。,第三節(jié)快濾池,(2)濾料的種類石英砂無(wú)煙煤粒石榴石粒磁鐵礦粒白云石?；◢弾r粒聚苯乙烯發(fā)泡塑料球纖維濾料硅藻土,第三節(jié)快濾池,3、濾池的含污能力根據(jù)污染物在濾層中的分布規(guī)律可知，當(dāng)過濾周期結(jié)束后，濾層中所截留的懸浮顆粒量在濾層深度方向變化很大。濾層含污量：指單位體積濾層中所截留的雜質(zhì)量。濾層含污能力：在一個(gè)過濾周期內(nèi)，如果按整個(gè)濾層計(jì)，單位體積濾料中的平均含污量稱為“濾層含污能力”，單位以g/cm3或kg/cm3計(jì)。如何提高濾層含污能力？,第三節(jié)快濾池,提高濾池含污能力的途徑：A、提高濾料顆粒的均勻性，即減小K80，增大d10。B、由單層濾料改為多層濾料；為了改變上細(xì)下粗的濾層中雜質(zhì)分布嚴(yán)重的不均勻現(xiàn)象，提高濾層含污能力，出現(xiàn)了雙層濾料、三層濾料或均質(zhì)濾料等。,第三節(jié)快濾池,提高濾池含污能力的途徑：A、提高濾料顆粒的均勻性，即減小K80，增大d10。B、由單層濾料改為多層濾料；C、改變水流方向（上下雙向過濾）。,第三節(jié)快濾池,三、承托層作用：防止濾料從配水系統(tǒng)中流失；反沖時(shí)均勻配水。（1）單層濾料或雙層濾料池，采用大阻力配水系統(tǒng)由天然卵石或碎石組成。表,第三節(jié)快濾池,（2）三層濾料濾池由于下層濾料粒徑小而重量大，承托層必須與之相適應(yīng)。即上層采用重質(zhì)礦石，以免反沖洗時(shí)承托層移動(dòng)。,第三節(jié)快濾池,四、配水系統(tǒng)1、配水系統(tǒng)的作用（配水均勻性對(duì)沖洗效果影響很大）配水系統(tǒng)的作用:(1)均勻收集過濾后水；(2)使沖洗水在整個(gè)濾池面積上均勻分布。配水不均勻的影響:(1)沖洗水量過大的地方，部分濾層膨脹過甚，甚至?xí)兄戮植砍型袑影l(fā)生移動(dòng)，濾料層和承托層混合，造成漏砂現(xiàn)象。(2)沖洗水量過小的地方，部分濾層膨脹不足，濾料層中的雜質(zhì)沖洗不干凈，逐漸膠結(jié)變大，形成“泥球”或“泥餅”。,第三節(jié)快濾池,2、配水系統(tǒng)的類型（1）配水系統(tǒng)分類根據(jù)配水系統(tǒng)原理分為：大阻力配水系統(tǒng)中阻力配水系統(tǒng)小阻力配水系統(tǒng),第三節(jié)快濾池,（1）大阻力配水系統(tǒng)快濾池中常用的是“穿孔管大阻力配水系統(tǒng)”，見圖。結(jié)構(gòu)：中間是一根干管（干渠），干管兩側(cè)接出若干根相互平行的支管。支管下方開兩排小孔，與中心線成45角交錯(cuò)排列。特點(diǎn)：孔口小、孔口阻力大。,沖洗時(shí)，水流自干管起端進(jìn)入后，流入各支管，由支管孔口流出，再經(jīng)承托層和濾料層流入排水槽。,第三節(jié)快濾池,圖,第三節(jié)快濾池,大阻力配水系統(tǒng)結(jié)構(gòu),大阻力配水系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：配水均勻性較好。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；孔口水頭損太大，沖洗時(shí)動(dòng)力消耗大；管道易結(jié)垢，增加檢修困難。對(duì)沖洗水頭有限的虹吸濾池和無(wú)閥濾池，大阻力配水系統(tǒng)不能采用。,第三節(jié)快濾池,（2）小阻力配水系統(tǒng)穿孔（或縫隙）濾板基本原理：減小干管和支管進(jìn)口流速同樣可使布水趨于均勻?？梢詼p小孔口阻力系數(shù)以減小孔口水頭損失?！靶∽枇Α币辉~的涵義，即指配水系統(tǒng)中孔口阻力較小，這是相對(duì)于“大阻力”而言的。,第三節(jié)快濾池,（2）小阻力配水系統(tǒng)鋼筋混凝土穿孔（或縫隙）濾板在鋼筋混凝土板上開圓孔或條式縫隙。板上鋪設(shè)一層或兩層尼龍網(wǎng)。特點(diǎn)：造價(jià)較低，孔口不易堵塞，配水均勻性較好，強(qiáng)度高，耐腐蝕。,第三節(jié)快濾池,（3）中阻力配水系統(tǒng)二次配水的穿孔濾磚用鋼筋混凝土或陶瓷制成。每平方米濾池面積上鋪設(shè)6塊。開孔比為：上層1.07，下層0.7%，屬中阻力配水系統(tǒng)。,特點(diǎn)：濾磚構(gòu)造分上下2層連成整體。鋪設(shè)時(shí)，各磚的下層相互連通，起到配水渠的作用；上層各磚單獨(dú)配水，用板分隔互不相通。實(shí)際上是將濾池分成象一塊濾磚大小的許多小格。上層配水孔均勻布置，水流阻力基本接近，保證了濾池的均勻沖洗。二次配水穿孔濾磚配水均勻性較好，但價(jià)格較高。,第三節(jié)快濾池,（4）濾頭濾頭由具有縫隙的濾帽和濾柄（具有外螺紋的直管）組成。短柄濾頭用于單獨(dú)水沖濾池，長(zhǎng)柄濾頭用于氣水反沖洗濾池。對(duì)于穿孔濾板，可在濾板上安裝濾頭。,第三節(jié)快濾池,五、濾池的沖洗（一）沖洗目的：清除濾層中所截留的污物，使濾池恢復(fù)過濾能力。（二）沖洗原理：水流自下而上通過濾層，并使濾層膨脹達(dá)到一定程度，靠水流的剪切力和濾料顆粒間的碰撞、摩擦使積累在濾料層中的雜質(zhì)剝落下來，隨反沖水流出濾池。（三）快濾池沖洗方法：1、高速水流反沖洗；2、氣、水反沖洗；3、表面助沖加高速水流反沖洗。,第三節(jié)快濾池,六、沖洗廢水的排出沖洗時(shí)，廢水由沖洗排水槽兩側(cè)溢入槽內(nèi)，各水槽內(nèi)的廢水匯集到廢水渠排出。,第三節(jié)快濾池,七、沖洗水的供給1、沖洗水的供給方式：A、沖洗水塔或沖洗水箱B、沖洗水泵2、沖洗水的水源：濾池出水、自來水,第三節(jié)快濾池,八、濾池的運(yùn)行方式當(dāng)濾料粒徑、形狀、濾層級(jí)配和厚度及水溫一定時(shí)，隨著過濾的進(jìn)行，濾料層的孔隙率將逐漸減小。若過濾時(shí)使水頭損失保持不變，將引起濾速的減小。反之，若濾速保持不變時(shí)，將引起水頭損失的增加。由此產(chǎn)生兩種基本過濾方式：（1）等速過濾（2）變速過濾,第三節(jié)快濾池,(一)等速過濾在過濾過程中濾速保持不變，也即濾池流量保持不變。如：虹吸濾池和無(wú)閥濾池。在等速過濾的情況下，水頭損失隨時(shí)間而逐漸增加，濾池中水位逐漸上升，見圖示。當(dāng)水位上升至最高允許水位時(shí)，過濾停止以待沖洗。,第三節(jié)快濾池,(二)變速過濾濾速隨時(shí)間逐漸減小的過濾。又稱減速過濾。如：移動(dòng)罩濾池在過濾時(shí)，如過濾水頭始終保持不變，而濾層孔隙率逐漸減小，必然使濾速減小。,“等水頭變速過濾”,第三節(jié)快濾池,九、影響過濾效率的因素：過濾是濾料和懸浮