水质工程学 上册 教学课件 作者 谢水波 姜应和 主编 第8章.ppt

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1、8.1　过滤概述8.1.1　过滤工艺及其发展8.1.2　快滤池的工艺过程8.1.1　过滤工艺及其发展图8-1　慢滤池构造示意图8.1.2　快滤池的工艺过程(1)过滤　即生产清水的过程，滤速可以由进水阀控制，或流量控制器自动控制。(2)反冲洗　是用清洁水对滤层进行清洗以去除其所截留的悬浮固体的过程。8.1.2　快滤池的工艺过程图8-2　普通快滤池构造1—浑水进水干管　2—进水支管阀门　3—清水支管阀门　4—支管5—排水阀　6—浑水渠　7—滤料层　8—承托层　9—配水支管10—配水干管　11—冲洗水干

2、管　12—清水干管　13—冲洗排水槽14—废水渠(1)过滤即生产清水的过程，滤速可以由进水阀控制，或流量控制器自动控制。(2)反冲洗是用清洁水对滤层进行清洗以去除其所截留的悬浮固体的过程。8.2　过滤理论8.2.1　截留机理8.2.2　过滤水力学8.2.1　截留机理1.滤料孔隙与杂质大小的关系2.过滤机理3.提高滤池性能的途径1.滤料孔隙与杂质大小的关系只有经过混凝处理的水流经快滤池后，浊度才有明显的降低，但对于未经混凝的原水直接进入快滤池，出水水质变化很小。为什么？以单层石英砂滤池为例，其滤料粒

3、径为0.5～1.2mm，滤层厚度一般为700mm，孔隙率为40%～43%，经反冲洗水力分级后，滤料粒径由上而下总体按由小到大依次排列，表层最小砂粒间的孔隙约为80μm(按0.5mm球体粒径计算)。但一般混凝沉淀后进入滤池的水中，絮凝体最大尺寸为10～20μm，藻类最大也只有30μm，却能得到90%以上的去除率，且在滤层深处也能被截留，显然过滤不是机械筛滤的作用结果。2.过滤机理(1)迁移机理(物理-力学作用)在过滤过程中，滤料孔隙很小，水流在孔隙内的流动属层流。(2)粘附机理　粘附作用是一种物理化

4、学作用。(1)迁移机理(物理-力学作用)在过滤过程中，滤料孔隙很小，水流在孔隙内的流动属层流。1)沉淀作用：把滤料层看成类似叠起的多层沉淀池，较重的颗粒接近滤料表面时，由于水流速度很小，颗粒在重力作用下脱离流线沉淀下来。2)拦截作用：尺寸较大的悬浮颗粒沿一条水流线运动，以致最后直接碰到滤料表面。3)惯性作用：具有较大惯性的颗粒脱离流线被抛到滤料表面时，即完成了迁移过程。4)扩散作用：颗粒较小，布朗运动较剧烈时会扩散到滤料表面完成迁移过程。5)水动力作用：层流运动存在着速度梯度，非球体颗粒在速度梯度

5、作用下会产生转动，从而脱离流线而与滤料表面接触。(1)迁移机理(物理-力学作用)在过滤过程中，滤料孔隙很小，水流在孔隙内的流动属层流。图8-3　颗粒迁移机理示意(2)粘附机理　粘附作用是一种物理化学作用。粘附作用是一种物理化学作用。把滤料看作凝聚中心，滤料与水中悬浮颗粒相比，其粒径较大，当水中颗粒迁移到滤料表面时，在强大的吸引力作用下被粘附在滤料表面，或粘附在滤料表面上已粘附的絮粒上。这种吸附力包括范德华引力、静电引力、某些化学键和特殊的吸附力，以及絮凝颗粒的吸附架桥等。这种粘附作用和前述澄清池中

6、的泥渣作用类似，只是滤料作为固定介质，比悬浮泥渣排列得更紧密，接触絮凝作用也更好。粘附作用主要取决于滤料和水中颗粒的表面理化性质。3.提高滤池性能的途径1)“反粒度”过滤理论　可见，如果能保持滤层在过滤过程中仍是均质滤层，则滤料含污能力将会增大。2)上向流过滤滤池　对分级滤料滤池采用上向流过滤可得到类似的理想滤层效果。3)双层和三层滤料滤池　滤池的构造和过滤、反冲洗方式都未变，只改变滤料组成。4)双向流过滤滤池　双向流滤池由前苏联开发，在设计规范中仍然与其他形式的快滤池并列。5)均质粗滤料　采用粒

7、径一般为0.9～1.5mm、不均匀系数K80＜1.4的粗滤料，通常采用气水反冲洗以节约用水，同时能减少水力分级给滤层带来的不利影响。3.提高滤池性能的途径图8-4　各种滤层的构造示意a)均质滤层　b)实际的分级滤层　c)理想滤层　d)双层滤料滤层e)三层滤料滤层3.提高滤池性能的途径图8-5　滤料层含污量变化8.2.2　过滤水力学1.清洁滤层水头损失2.等速过滤3.变速过滤4.滤层中的压力变化和负压现象1.清洁滤层水头损失清洁滤层水头损失是指过滤开始时水流通过干净滤层的水头损失，也称起始水头损失。

8、在通常的滤速范围内，清洁滤层中的水流是层流，水头损失和滤速一次方成正比，即服从达西定律。假定在滤层厚l0的滤料是均匀的，并把孔隙度为m0的l0厚度滤料理想化为同样孔隙度的球形滤料，专家提出了不同的水头损失计算公式。虽然公式的表达形式和有关参数不同，但所包含的基本因素间的关系大体一致，计算结果相近。2.等速过滤(1)在滤池出水管上装流量控制器，利用它来实现等速过滤　图8-6所示为一组由4格滤池构成的处于过滤状态时的池子。(2)提高滤池水位，实现等速过滤　采用进水总渠通过溢流堰将进水量