過濾高校課件第1頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二引言過濾舉例過濾分類按目的：水處理/污泥處理按過濾介質：粗濾、微濾、超濾和粒狀材料過濾過濾的發(fā)展慢濾池—快濾池第2頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.1快濾概述與快濾池分類下向流重力式石英砂快濾池（普通快濾池）是目前水廠中最常用的過濾設施。其工作流程與結構圖見下頁。第3頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二清水支管廢水渠第4頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二第5頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.1快濾概述與快濾池分類要求：自學教材相關內容，掌握普通快濾池的工作過程。注意：凡是自學內容，都是考試要求掌握的內容。說明（1）重點掌握其組成部分、管道、4個閥門、過濾與反沖洗（2）該圖是中小水廠，單行濾池，大中型水廠的快濾池雙行對稱布置。第6頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.1快濾概述與快濾池分類2快濾池分類與術語1840年快濾池問世，時值中國的———。迄今，快濾池已走過了164年的風風雨雨，一直在與時俱進。改進的方向：增加濾池含污能力，提高濾速，延長運行周期，節(jié)約閥門，便于操作，提高自動化和連續(xù)操作水平。第7頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.1快濾概述與快濾池分類分類水流方向：下向流（傳統(tǒng)式），上向流，雙向流，輻射流濾料組合：單層，雙層，三層等藥劑投加和加注點：沉淀后過濾（傳統(tǒng)式），微絮凝過濾，接觸過濾閥門：四閥濾池（傳統(tǒng)式），雙閥，單閥，無閥沖洗：低水頭沖洗、中水頭沖洗，高水頭沖洗運行方式：間歇過濾，移動沖洗罩，連續(xù)過濾第8頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.1快濾概述與快濾池分類過濾術語濾速：每平方米濾池面積1小時內濾過的水量。單位：濾速主要用來衡量濾池產(chǎn)率，不等于水流在砂層空隙中的真實流速。雜質穿透深度：過濾時，從濾層表面以下某一深度所取水樣恰好符合過濾水水質要求時，該深度稱作雜質穿透深度。濾層含污能力：過濾周期結束時，整個濾層單位體積濾料中所截留的雜質重量。單位：kg/m3問題：為使濾層含污能力較大，濾料的雜質穿透深度是大好，還是小好?第9頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步1過濾機理第10頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步設d1=0.3mm，d2=d1/6.5=45微米，但一般進入濾池的絮體最大尺寸2-10微米，這些絮體可被濾池去除90%以上，說明，快濾不等于篩除。過濾機理教材316-317頁上有。可自己閱讀。理論對實踐的巨大推動作用，法拉第。第11頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步注意(1)過濾機理=遷移+附著機理，但一般只研究遷移。比喻：1990，2008(2)機理研究的3個階段(1)微沉淀池(2)遷移的數(shù)學描述(3)膠體、表面化學和物理化學流體力學的理論應用于遷移和附著。(3)遷移的5種作用略解沉淀（孔隙=沉淀池）慣性（速度引起，使本身被“拋”到濾料表面）截阻（顆粒沿流線運動，最后與濾料表面接觸）擴散（濃度梯度）水流動力第12頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步(4)上述作用對直徑不同的顆粒所起的作用是不同的。3-30微米，沉淀+截阻；1-3微米，截阻；小于0.1微米，截阻+擴散。(5)混凝對過濾有重要影響(6)篩除作用在快濾初期所占比例很小，但在過濾后期，不能忽略。(7)硅藻土濾池與慢濾池的篩除作用很重要。第13頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步2濾層內雜質分布規(guī)律-濾料的發(fā)展演變（1）顆粒粘附和脫附力(自學)與顆粒沿濾層的移動注意：外層顆粒后粘附，先脫附；濾料的截污能力遠未飽和時，可能就必須停止過濾。（2）濾料含污與深度的關系（下頁圖）第14頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二第15頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步A單層濾料運行中，濾料砂粒的大小沿池深的分布（反沖洗后，上小下大，為什么？）B水力分級對過濾的不利影響（濾層納污能力不等--上部孔隙小，納污能力??；水流通過上部濾層阻力比下部大）矛盾問：如果濾料顆粒大小完全均勻，不產(chǎn)生水力分級，是否是最理想的濾料？第16頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二第17頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二第18頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步C理想濾料：顆粒粒徑和密度不同，大顆粒，低密度；小顆粒，高密度—反沖洗后，上大下小。形成近似理想濾層的方法：反向過濾（有缺點），雙層-多層濾料第19頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步D雙層和多層濾料概述：上層用密度小，粒徑大的輕質濾料（如無煙煤），下層用密度大，粒徑小的重質濾料（如石英砂），仍然不是理想濾層。特點：雙層或多層的濾層含污能力較單層濾層大得多。第20頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步3直接過濾與其濾層選擇請閱讀教材319頁20秒，回答：直接過濾是否需要混凝階段。(1)分類：接觸過濾（無反應池）和微絮凝過濾（有反應池）(2)原理：脫穩(wěn)顆?；蛭⑿躞w與濾料充分碰撞，發(fā)生接觸和粘附，被濾層截留，濾層是接觸凝聚介質。第21頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步(4)輝煌歷程(5)直接過濾的濾層選擇：雙層或多層，為什么？(6)多加聚合物混凝劑(7)適用條件：原水濁度和色度較低，且水質穩(wěn)定(8)特點：節(jié)省基建費用和生產(chǎn)維護成本，混凝劑投量也較小，不過反沖洗水量要增加3倍。且如絮凝不當，易出現(xiàn)水質事故。第22頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步4過濾水力學(1)研究內容：水流通過濾層時的水頭損失和濾速變化(2)水頭損失的內容（下頁圖）Ht=H0+h+△HtH0—清潔濾層水頭損失h—濾池系統(tǒng)除濾層外的總水頭損失△Ht—t時刻濾層的水頭損失增量思考：h都包括哪些部分？？第23頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二第24頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步思考：流量/濾速一定，隨過濾時間延長，Ht的變化趨勢。思考：為保證水頭損失不變，隨過濾時間延長，濾速應如何變化？（3）研究水頭損失的意義：可以以此判斷和確定過濾周期?？赏ㄟ^一定流量下的最大允許水頭損失，確定濾池周期。思考：a能夠通過無限制提高濾層上水位，而克服水頭損失，避免反沖洗嗎？b當過濾時間很長，但水頭損失仍然不大時，是否可以不必反沖。第25頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步(4)清潔濾層水頭損失計算Carman-kozony公式ν-水的運動粘度，m0—濾料孔隙率，d0與濾料體積相同的球體直徑，l0—濾層厚度,v—濾速Φ—濾料顆粒球度系數(shù)第26頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.2過濾機理初步要求：知道清潔濾層水頭損失的影響因素。注意：該公式不能用來計算非清潔濾層的水頭損失，但可以用來定性分析。第27頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.3濾池過濾方式思考：過濾開始后，如保持過濾速度不變，H0的變化趨勢；如保持H0一定，濾速的變化趨勢。兩種運行方式：等速過濾，變速過濾第28頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.3濾池過濾方式1等速過濾（看下頁圖）(1)變水位等速：自由入流（為什么），消除負水頭可能，但增加了濾池深度，普通濾池、虹吸濾池、重力式無閥濾池和壓力濾池屬于此種(2)常水位等速：池水位由與濾出水閥門相聯(lián)的浮筒控制，當濾層堵塞時，濾出水閥門逐漸開啟，使水位與濾速不變。第29頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二111111111111111111第30頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二111111111111111111第31頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.3濾池過濾方式2變速過濾等速過濾的不妥之處：當濾層阻力逐漸增大時，濾速仍保持不變，而水在濾料孔隙中的真實流動速度逐漸增加，可能將已經(jīng)粘附在濾料上的懸浮固體沖刷下來（穿透濾層），使水質下降。第32頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二111111111111111111第33頁，共36頁，2023年，2月20日，星期二6.3濾池過濾方式變速過濾中濾速變化模式可參考教材注意：變速過濾主要用于移動罩濾池中，對每個單獨濾池，其過濾速度呈階梯狀下降；而整組濾池的平均濾速保持不變。濾速