水处理工程过滤说课讲解课件.ppt

水处理工程第五章过滤过滤(Filtration)水处理工程第第1节节 概述概述 过滤：过滤：借助于具有一定空隙率的固体介质（如石英砂）阻借助于具有一定空隙率的固体介质（如石英砂）阻挡截留水中杂质而使水得到澄清的工艺过程挡截留水中杂质而使水得到澄清的工艺过程一、过滤的分类一、过滤的分类表层过滤：机械滤除，产水率低格筛过滤：介质为栅条或筛网，除去粗大的悬浮物，杂草、纤维等，格栅、筛网等微孔过滤：滤布、滤片、烧结滤管等，用以除去粒径细微的颗粒膜过滤：采用特别的半透膜作过滤介质在一定的推动力下进行过滤，滤膜孔隙极小，可以去除水中细菌、病毒、有机物和溶解性物质，反渗透、超过滤、电渗析等深层过滤：过滤介质为颗粒状滤料，如石英砂、无烟过滤介质为颗粒状滤料，如石英砂、无烟煤等简称过滤简称过滤水处理工程 二、截留的对象：二、截留的对象：细小颗粒、细小矾花、藻类、细菌及病毒细小颗粒、细小矾花、藻类、细菌及病毒三、位置：三、位置：沉淀池或澄清池之后沉淀池或澄清池之后直接过滤直接过滤在给水处理中，在给水处理中，常用过滤处理沉淀或澄清池常用过滤处理沉淀或澄清池出水，使滤后出水浊度满足用水要求出水，使滤后出水浊度满足用水要求。

在废水处理中，在废水处理中，过滤常作为吸附、离子交换、过滤常作为吸附、离子交换、膜分离法等的预处理手段，也作为生化处理后的膜分离法等的预处理手段，也作为生化处理后的深度处理，使滤后出水达到回用要求深度处理，使滤后出水达到回用要求水处理工程 四、作用四、作用 (给水给水)1 1、进一步降低水的浊度；、进一步降低水的浊度；2 2、同时水中有机物、细菌及病毒将随水的、同时水中有机物、细菌及病毒将随水的浊度降低而部分被去除浊度降低而部分被去除3 3、为滤后消毒创造了良好条件为滤后消毒创造了良好条件残留于滤后水中的细菌、病毒等失去浑浊物的保护和依附时，（残留于滤后水中的细菌、病毒等失去浑浊物的保护和依附时，在滤后消毒过程中也将容易被杀灭在滤后消毒过程中也将容易被杀灭4 4、在饮用水净化工艺中，过滤是不可缺少、在饮用水净化工艺中，过滤是不可缺少的，它是保证饮用水卫生安全的重要措施的，它是保证饮用水卫生安全的重要措施水处理工程水处理工程五、滤池的种类五、滤池的种类 （图）（图）(一一)按滤速按滤速 1 1、慢滤池、慢滤池 0.01 0.010.4m/h0.4m/h 2 2、快滤池、快滤池 4 410m/h10m/h 3 3、高速滤池、高速滤池 10 1016m/h16m/h (二二)按作用水头按作用水头 1 1、重力滤池、重力滤池 4 45m 5m 2 2、压力滤池、压力滤池 15 1525m25m (三三)按水流方向按水流方向 1 1、下向流滤池、下向流滤池 2 2、上向流滤池、上向流滤池 3 3、双向流滤池、双向流滤池 (四四)按滤料组成按滤料组成 1 1、单层滤池、单层滤池 滤速滤速 8-10m/h 8-10m/h 2 2、双层滤池、双层滤池 滤速滤速10-14m/h 10-14m/h 3 3、多层滤池、多层滤池 滤速滤速18-20m/h 18-20m/h 水处理工程水处理工程水处理工程第二节第二节 过滤理论过滤理论 一、过滤机理一、过滤机理 (一一)机械筛滤机械筛滤 把滤料间的空隙看作把滤料间的空隙看作“筛子筛子”，大于孔隙尺寸的杂质，大于孔隙尺寸的杂质被截留下来。

被截留下来二二)沉淀作用沉淀作用 靠重力作用沉淀在滤料的表面滤料层类似于层层靠重力作用沉淀在滤料的表面滤料层类似于层层叠起的多层沉淀池，巨大的沉淀面积，将微小的杂质沉叠起的多层沉淀池，巨大的沉淀面积，将微小的杂质沉淀截留下来淀截留下来三三)接触吸附接触吸附 在范德华力作用下被滤料吸附；在布朗运动作用下在范德华力作用下被滤料吸附；在布朗运动作用下迁移扩散到滤料表面被吸附迁移扩散到滤料表面被吸附水处理工程d1/d26.5如果滤池最小砂粒粒径为0.3mm，则得到d2 0.3/6.5=0.045mm小于此粒径的颗粒都能通过滤层，但经过混凝沉淀进入滤池的最大颗粒尺寸一般为2-10m，还有很多更小的颗粒，滤池都能滤除，说明不可能仅是筛除作用d1d2水处理工程 水中的悬浮颗粒能够粘附于滤料颗粒表面，水中的悬浮颗粒能够粘附于滤料颗粒表面，涉及两个问题：涉及两个问题：1 1、被水流挟带的颗粒如何与滤料颗粒表面、被水流挟带的颗粒如何与滤料颗粒表面接近或接触，这涉及颗粒脱离流线而向滤料颗粒接近或接触，这涉及颗粒脱离流线而向滤料颗粒表面靠近的表面靠近的迁移机理迁移机理2 2、当颗粒与滤料表面接触或接近时，依靠、当颗粒与滤料表面接触或接近时，依靠哪些力的作用使它们粘附于滤料颗粒表面上，这哪些力的作用使它们粘附于滤料颗粒表面上，这涉及涉及粘附机理粘附机理。

水处理工程1 1、颗粒迁移机理、颗粒迁移机理 在过滤过程中，滤料孔隙中的水流一般属层流状态在过滤过程中，滤料孔隙中的水流一般属层流状态被水流挟带的颗粒随水流的流线运动它之所以会脱离被水流挟带的颗粒随水流的流线运动它之所以会脱离流线与滤料颗粒表面接近，完全是一种物理流线与滤料颗粒表面接近，完全是一种物理-力学作用，力学作用，主要有拦截、沉淀、惯性、扩散和水动力作用主要有拦截、沉淀、惯性、扩散和水动力作用水处理工程 （1 1）拦截作用：）拦截作用：颗粒尺寸较大时，处于流线中的颗粒颗粒尺寸较大时，处于流线中的颗粒会直接碰到滤料表面产生拦截作用；会直接碰到滤料表面产生拦截作用；（2 2）沉淀作用：）沉淀作用：颗粒沉速较大时会在重力作用下脱离颗粒沉速较大时会在重力作用下脱离流线，产生沉淀作用；流线，产生沉淀作用；（3 3）惯性作用：）惯性作用：颗粒具有较大惯性时，也可脱离流线颗粒具有较大惯性时，也可脱离流线与滤料表面接触；与滤料表面接触；（4 4）扩散作用：）扩散作用：颗粒较小，布朗运动较剧烈时会扩散颗粒较小，布朗运动较剧烈时会扩散至滤料表面；至滤料表面；（5 5）水动力作用：）水动力作用：在滤料表面附近存在速度梯度，非在滤料表面附近存在速度梯度，非球形颗粒由于在速度梯度作用下，会产生转动而脱离流球形颗粒由于在速度梯度作用下，会产生转动而脱离流线与颗粒表面接触。

线与颗粒表面接触水处理工程2 2、颗粒粘附机理、颗粒粘附机理 粘附作用是一种物理化学作用当水中杂质粘附作用是一种物理化学作用当水中杂质颗粒迁移到滤料表面上时，则在颗粒迁移到滤料表面上时，则在范德华力和静电范德华力和静电力相互作用下，以及某些特殊的化学吸附力下力相互作用下，以及某些特殊的化学吸附力下，被粘附与滤料颗粒表面上，或粘附在滤料表面上被粘附与滤料颗粒表面上，或粘附在滤料表面上原先粘附的颗粒上原先粘附的颗粒上此外，絮凝颗粒的架桥作用也会存在此外，絮凝颗粒的架桥作用也会存在水处理工程二、滤层内杂质的分布规律二、滤层内杂质的分布规律 （一）滤层内杂质的分布规律（一）滤层内杂质的分布规律 在颗粒粘附的同时，还存在由于孔隙在颗粒粘附的同时，还存在由于孔隙中水流中水流剪力作用剪力作用而导致颗粒从滤料表面上而导致颗粒从滤料表面上脱落趋势脱落趋势粘附力和水流剪力相对大小，决定了粘附力和水流剪力相对大小，决定了颗粒粘附和脱落的程度颗粒粘附和脱落的程度水处理工程二、滤层内杂质的分布规律二、滤层内杂质的分布规律 F Fa1a1表示颗粒表示颗粒1 1与滤料表面的粘附力；与滤料表面的粘附力；F Fa2a2表示颗料表示颗料2 2与颗粒与颗粒1 1之间的粘附力；之间的粘附力；F FS1S1表示颗粒表示颗粒1 1所受到的平均水流剪力；所受到的平均水流剪力；F FS2S2表示颗粒表示颗粒2 2所受到的平均水流剪力；所受到的平均水流剪力；F F1 1、F F2 2和和F F3 3均表示合力。

均表示合力水处理工程 过过滤滤初初期期，滤滤料料较较干干净净，孔孔隙隙率率较较大大，孔孔隙隙流流速速较较小小，水水流流剪剪力力F Fa1a1较较小小，因因而而粘粘附附作作用用占占优优势随随着着过过滤滤时时间间的的延延长长，滤滤层层中中杂杂质质逐逐渐渐增增多多，孔孔隙隙率率逐逐渐渐减减小小，水水流流剪剪力力逐逐渐渐增增大大，以以至至最最后后粘粘附附上上的的颗颗粒粒（如如图图中中颗颗粒粒3 3）将将首首先先脱脱落落下下来来，或或者者被被水水流流挟挟带带的的后后续续颗颗粒粒不不再再有有粘粘附附现现象象，于于是是悬悬浮浮颗颗粒粒便便向向下下层层推推移移，下下层层滤滤料料截截留留作作用用渐渐次得到发挥次得到发挥水处理工程 实实际际工工作作时时，往往往往是是下下层层滤滤料料截截留留悬悬浮浮颗颗粒粒作用远未得到充分发挥时，过滤就得停止作用远未得到充分发挥时，过滤就得停止原原因因：滤滤料料经经反反冲冲洗洗后后，滤滤层层因因膨膨胀胀而而分分层层，表表层层滤滤料料粒粒径径最最小小，粘粘附附比比表表面面积积最最大大，截截留留悬悬浮浮颗颗粒粒量量最最多多，而而孔孔隙隙尺尺寸寸又又最最小小，因因而而，过过滤滤到到一一定定时时间间后后，表表层层滤滤料料间间孔孔隙隙将将逐逐渐渐被被堵堵塞塞，甚甚至至产产生筛滤作用而生筛滤作用而形成泥膜形成泥膜，使过滤阻力剧增。

使过滤阻力剧增导致结果导致结果:(1)在在一一定定过过滤滤水水头头下下滤滤速速减减小小（或或在在一一定定滤滤速速下下水水头头损损失失达达到到极限值）极限值）;(2)或或者者因因滤滤层层表表面面受受力力不不均均匀匀而而使使泥泥膜膜产产生生裂裂缝缝时时，大大量量水水流流将自裂缝中流出，以致悬浮杂质穿过滤层而使出水水质恶化将自裂缝中流出，以致悬浮杂质穿过滤层而使出水水质恶化当上述两种情况之一出现时，过滤将被迫停止当上述两种情况之一出现时，过滤将被迫停止水处理工程（二）滤池的含污能力（二）滤池的含污能力 当当过过滤滤周周期期结结束束后后，滤滤层层中中所所截截留留的的悬悬浮浮颗颗粒粒量在滤层深度方向变化很大量在滤层深度方向变化很大.滤层含污量滤层含污量指单位体积滤层中所截留的杂质量指单位体积滤层中所截留的杂质量在在一一个个过过滤滤周周期期内内，如如果果按按整整个个滤滤层层计计，单单位位体体积积滤滤料料中中的的平平均均含含污污量量称称为为“滤滤层层含含污污能能力力”，单单位以位以g/cmg/cm3 3或或kg/cmkg/cm3 3计水处理工程 提高提高滤池含污能力滤池含污能力的途径：的途径：A A、提高滤料颗粒的均匀性、提高滤料颗粒的均匀性;B B、由单层滤料改为多层滤料；、由单层滤料改为多层滤料；C C、改变水流方向（上下双向过滤）。

改变水流方向（上下双向过滤）水处理工程 为为了了改改变变上上细细下下粗粗的的滤滤层层中中杂杂质质分分布布严严重重的的不不均均匀匀现现象象，提提高高滤滤层层含含污污能能力力，出出现现了了双双层层滤滤料料、三三层层滤滤料料或均质滤料或均质滤料等，等，见图水处理工程三、直接过滤三、直接过滤 （一）定义（一）定义 原水不经沉淀而直接进入滤池过滤称原水不经沉淀而直接进入滤池过滤称“直接过滤直接过滤”二）直接过滤方式（二）直接过滤方式 (1)(1)原原水水加加药药后后面面接接进进入入滤滤池池过过滤滤，滤滤前前不不设设任任何何絮絮凝设备接触过滤接触过滤”2)(2)滤滤池池前前设设微微絮絮凝凝池池，原原水水加加药药混混合合后后在在微微絮絮凝凝池池，形形成成粒粒径径相相近近的的微微絮絮粒粒后后（粒粒径径大大致致在在 40-6040-60mm）即即刻刻进入滤池过滤进入滤池过滤微絮凝过滤微絮凝过滤”水处理工程（三）直接过滤的应用（三）直接过滤的应用 特点：特点：直接过滤工艺简单，混凝剂用量较少直接过滤工艺简单，混凝剂用量较少应用：应用：处理湖泊、水库等低浊度原水，应用较多处理湖泊、水库等低浊度原水，应用较多。

处理低温低浊水处理低温低浊水滤滤前前是是否否需需设设置置微微絮絮凝凝池池，目目前前还还有有不不同同看看法。