环境工程原理第07章过滤

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1、第七章过滤第一节过滤操作的基本概念第二节表面过滤的基本理论第三节深层过滤的基本理论本章主要内容一、过滤过程二、过滤介质三、过滤分类主要内容第一节过滤操作的基本概念过滤方式很多，适用广泛，固-液、固-气、大、小颗粒等。无论采用何种过滤方式，均需过滤介质，过滤介质是影响过滤操作重要因素。一、过滤过程过滤操作的外力：重力、压力差或惯性离心力。在外力作用下，使流体通过多孔介质孔道而将固体颗粒截留，从而实现固体颗粒与流体的分离。过滤介质—多孔物质；滤浆(料浆)—被处理的悬浮液；滤饼(滤渣)—截留的固体颗粒；滤液—通过滤饼及过滤介质的液体二、过滤介质织物介质：

2、又称滤布(网)，由天然纤维、玻璃纤维、合成纤维或金属丝编织而成。截留几十微米颗粒。多孔材料：如素瓷、烧结金属或玻璃、多孔塑料、滤纸和压紧的毡与棉等。介质较厚，孔道细，截留1～3μm微小颗粒。固体颗粒床层：由沙、木炭等固体颗粒(滤料)堆积而成，称作滤床，应用在各类滤池中，使含少量悬浮物的液体澄清。多孔膜：由特殊工艺合成的聚合物薄膜，常见的是醋酸纤维膜与聚酰胺膜，膜过滤属精密过滤，可分离5nm微粒。起支撑滤饼作用，并让滤液通过，基本要求是具有足够的机械强度、尽可能小的流动阻力，耐腐蚀和耐热三、过滤方式1、滤饼过滤(表面过滤)：过滤介质为织物、多孔材料或

3、膜等，孔径可大于最小颗粒的粒径。过滤初期，部分小颗粒可以进入或穿过介质的小孔，后因颗粒的架桥作用使介质的孔径缩小形成有效的阻挡。截留在介质表面的颗粒形成滤渣层（滤饼），随滤饼的形成，真正起过滤介质作用的是滤饼，而非过滤介质本身，故称作滤饼过滤。主要用于含固量较大（>1%）的场合。慢滤池;袋滤器;压滤机。2、深层过滤：过滤介质一般为介质层较厚的滤床(如沙层、硅藻土等)。小于介质孔隙的颗粒可进入到介质内部，在长而曲折的孔道中被截留并附着于介质之上。深层过滤无滤饼形成，主要用于净化含固量较少（<0.1%）的流体，如水的净化、烟气除尘等。过滤介质深层过滤示

4、意图在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下，颗粒物最终附着在介质表面快滤池等。为降低可压缩滤饼的过滤阻力，可加入助滤剂改变滤饼的结构。助滤剂是某种质地坚硬而能形成疏松饼层的固体颗粒或纤维状物质，有两种加法：一是直接将其混入悬浮液；二是预涂于过滤介质上。一般只有在以获得清净滤液为目的时才使用助滤剂。常用的助滤剂有粒状（硅藻土，珍珠岩粉，碳粉或石棉粉等）和纤维状（纤维素、石棉等）两大类。四、滤饼的压缩性和助滤剂滤饼不可压缩滤饼:颗粒具有一定刚性，形成的滤饼不因受到压力而变形。可压缩滤饼:颗粒较软，形成的滤饼在压差作用下易变形，导致滤饼中通道变小，阻力增大。

5、(1)过滤过程在环境工程领域有哪些应用？(2)环境工程领域中的过滤过程，使用的过滤介质主要有哪些？(3)过滤的主要类型有哪些？(4)表面过滤和深层过滤的主要区别是什么？本节思考题第一节过滤操作的基本概念一、过滤基本方程二、过滤过程的计算三、过滤常数的测定四、滤饼洗涤五、过滤机生产能力的计算主要内容第二节表面过滤的基本理论掌握过滤过程的基本计算、过滤常数及其测定，掌握过滤机生产能力的计算。主要特征：过滤是一种不稳定流动过程，随过滤的进行，流体中的固体颗粒被截留在过滤介质表面并逐渐积累成滤饼层。滤饼厚度：随过滤时间的延长而增厚，其增厚速率与过滤所得滤液

6、量成正比。过滤速度：由于滤饼厚度增加，过滤速度逐渐减小。一、过滤基本方程过滤速度u定义为：dt—微分过滤时间,sdV—dt时间内通过的滤液量,m3A—过滤面积,m2表观Rm：过滤介质过滤阻力,1/mRc：滤饼层过滤阻力,1/m过滤速度与推动力间的关系可用Darcy定律表示：过程速率=过程推动力/过程阻力表面过滤过程示意图p过滤压差LL滤饼Lm过滤介质又：Rm=rmLm；Rc=rL—Ruth过滤方程rm，r—过滤介质和滤饼层的过滤比阻，m-2，单位厚度过滤介质或滤饼层的阻力；Lm，L—过滤介质和滤饼层厚度，m。把过滤介质阻力转化成厚度为Le的滤饼层

7、阻力，Le为过滤介质的当量滤饼厚度假设每过滤1m3滤液，产生滤饼量fm3，V：滤液体积，m3则：同理，生成厚度Le的滤饼获得过滤介质的当量滤液体积用Ve表示过滤过程中饼厚L难以直接测定，而滤液体积V易于测量，故用V计算过滤速度更为方便。滤饼比阻r有两种情况：不可压缩滤饼：滤饼层的颗粒结构稳定，在压力作用下不变形，r与p无关。可压缩滤饼：在压力作用下易变形，r与p有关。单位压差下滤饼的比阻，m-2Pa-1经验式：滤饼的压缩指数，对于可压缩滤饼，s=0.2~0.8，对于不可压缩滤饼，s=0。代入故：令q=V/A，qe=Ve/A滤饼过滤基本方程令K过

8、滤常数，与滤饼的颗粒性质、悬浮液浓度、滤液黏度、滤饼的可压缩性有关，由实验测定。qe：过滤介质特性参数二、过滤过程的计算过