水处理技术-5.ppt

3.水的过滤处理3.1过滤机理
3.2过滤水力学
3.3过滤的操作过程
3.4滤池的冲洗
3.5滤池的配水系统
3.6过滤构筑物与设备
3.7和过滤相关的一些处理工艺
实验现象:
以粒径0.5mm的细砂作为滤料,它们形成的滤料颗粒之间的孔隙尺寸约为80um。
进水中的悬浮物尺寸大多小于30um,但仍为过滤所去除。
这表明，过滤绝不是仅仅的机械筛滤。水中的颗粒为滤料所拦截，涉及到两个问题：

1）水流中的颗粒如何与滤料颗粒相互碰撞——颗粒的迁移机理

2）颗粒与滤料表面接触时如何粘附——粘附机理

3）悬浮颗粒在滤料中的分布情况
1)迁移：
沉淀、扩散、惯性、阻截和水动力。

对于这几种力的大小，目前只能定性描述。
二、滤层内杂质的分布
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。
1）过滤初期，滤料干净，孔隙率较大，水流剪力较小，因而粘附作用占优势。颗粒被截留在表面滤层.
2）过滤中期,表面滤层空隙率减少,水流剪力增大,部分颗粒被冲刷到滤层深处.
3)但是,下层滤料尚未充分发挥时,过滤就得停止.压力过大,或漏滤.

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右图
。双层滤池其含污量随深度的变化见图右曲线2。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下图,总体布置原则:颗粒大的在上面,小的在下面,密度小的在上面,密度大的在下面.在过滤过程中,滤层中悬浮颗粒量不断增加,必然导致过滤过程中水力条件的改变.
过滤水力学研究的就是过滤时,水流通过滤层的水头损失变化、滤速的变化。一、清洁滤料层的水头损失
卡曼-康采尼公式（Carman-Kozony）公式：

h0——水头损失
v——滤速
m0——滤料孔隙率
d0——滤料球体直径
L0——滤料孔隙率
Φ——球度系数
二、等速过滤中的水头变化
最常见的恒速过滤如图所示。在恒速过滤状态，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。Hmax=1.5-2.0m二、等速过滤中的水头变化
Ht=H0+h+ΔHt三、等水位变速过滤中的速度变化

如果将所有的滤池的进水渠相连接，
这样，所有的滤池的水位差将保持不变，即水头损失不变，随着过滤的进行，滤速将逐渐降低。四、过滤过程中的负水头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。
3.3过滤的工作过程两个基本参数3.4滤料与承托层二、滤料的参数
1.比表面积
粒状滤料的比表面积可以表示为单位重量或体积的滤料所具有的表面积，单位为cm2/g或cm2/cm3。
2.不均匀系数
粒径级配可以用滤料的有效粒径和不均匀系数表示，关系如下：

d10，d80通过滤料重量10%、80%的筛孔孔径
K80越接近于1，滤料越均匀，过滤和反冲洗效果愈好。类别3.球度系数与形状系数

球度系数

滤料颗粒的形状系数为：下表列出了常见的滤料形状与其球度系数和形状系数，滤料颗粒的形状示意见下图

4．滤料层的孔隙率
滤料层的孔隙率指整个滤层中孔隙总体积与整个滤层的堆积体积之比。
测定方法：取一定量的滤料，在105oC下烘干称重，并用比重瓶测出其密度。然后放入过滤筒中，用清水过滤一段时间后，量出滤层体积，则孔隙率为

式中，G——烘干后的滤料,g；
——滤料的密度，g/cm3；
V——滤料层的堆积体积，cm3。三、承托层
承托层一般采用天然卵石或者砾石,其作用：
①防止滤料层从配水系统流失；
②均匀布置反冲洗水。
表快滤池大阻力配水系统承托层粒径和厚度表三层滤料滤池承托层材料、粒径与厚度常用的反冲洗方法有以下几种：
①单水高速反冲洗：
②气-水联合反冲洗；
③表面助冲加高速水流反冲洗。
一、单水高速反冲洗
1.反冲洗强度
指单位面积滤层所通过的反冲洗流量，单位为L/sm2。
2.滤层膨胀度

由于滤层膨胀前、后单位面积上滤料体积不变，于是：

故：
3.冲洗时间4.常用数据

表冲洗强度、膨胀度和冲洗时间

注：设计水温按20计，水温每增减1，冲洗强度相应增减速1%；
由于全年水温、水质有所变化，应考虑有适当调整冲洗强度的可能；
选择冲洗强度应考虑所用混凝剂品种的因素；
无阀滤池冲洗时间可采用低限；
二、气水联合反冲洗
气-水联合冲洗具有下述特点：
①冲洗效果好；
②节约反冲洗水量；
③冲洗结束后，滤层不产生或不明显产生上细下粗的分层现象；
④气-水联合冲洗操