第九章∥过滤
第九章 过 滤
91过滤概述 91.1慢滤池 慢滤池是最早出现的用于水处理的过滤设备,能有效地 去除水的色度、嗅和味,见9—1。由于慢滤池占地面积大 操作麻烦、寒冷季节时其表层容易冰冻,在城镇水厂中使用 的慢滤池逐渐被快滤池所代替。 表9—1现代慢滤池的适用的进水条件与出水水质 适用的进水条件 出水水质 细菌的去除效率颗粒物去除效率 浊度10ntu以下 总大肠菌类 10~1000 小于10ntu 细菌总数99% pm99% 7~12um99.9% /100mL; 总大肠菌类<1个能去除逗号弧菌 藻类不太多; /100mL (Vibrio comma) 较大颗粒 10000人以下的给 99%99.9% 水处理
9.1 过滤概述 9.1.1 慢滤池 慢滤池是最早出现的用于水处理的过滤设备，能有效地 去除水的色度、嗅和味，见9—1。由于慢滤池占地面积大、 操作麻烦、寒冷季节时其表层容易冰冻，在城镇水厂中使用 的慢滤池逐渐被快滤池所代替。 表9—1 现代慢滤池的适用的进水条件与出水水质 适用的进水条件 出水水质 细菌的去除效率 颗粒物去除效率 浊度10ntu以下； 总大肠菌类 10~1000个 /100mL； 藻类不太多； 10000人以下的给 水处理 小于1.0ntu 总大肠菌类<1个 /100mL 细菌总数99% 能去除逗号弧菌 (Vibrio comma) 2.7~7m 99% 7~12m99.9% 较大颗粒 99%~99.9%
912快滤池 1.构造见图9-1 789 图9-1普通快滤池构造剖视图(箭头表示冲洗水流方向 1-进水总管:2-进水支管;3-清水支管:4冲洗水支管:5-排水 6-浑水阀:7-滤料层;8-承托层;9-配水支管;10-配水干管 11-冲洗水总管;12-清水总管;13-冲洗排水槽糟 废水渠
9.1.2 快滤池 1. 构造见图9-1 1 6 2 11 12 4 5 3 9 8 7 13 10 14 图 9-1 普通快滤池构造剖视图（箭头表示冲洗水流方向） 1-进水总管；2-进水支管；3-清水支管；4-冲洗水支管；5-排水阀； 6-浑水阀；7-滤料层；8-承托层；9-配水支管；10-配水干管； 11-冲洗水总管；12-清水总管；13-冲洗排水槽；14-废水渠
浑水渠 排水槽 排水阀 进水支管、 进水总管、 冲洗水支管 滤料层 冲洗水总管 承托层 清水总管 清水支管 配水支管 配水干管 废水渠 普通快滤池
2工作过程 由过滤与反冲洗两部分组成。 3滤速 滤速是指单位时间、单位过滤面积上的过滤水 量,单位为m3/(m2●h)或m/h。 4.工作周期 从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为快滤池的 工作周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。 滤池的工作周期为12~24h
2. 工作过程 由过滤与反冲洗两部分组成。 3.滤速 滤速是指单位时间、单位过滤面积上的过 滤水 量，单位为m3 /（m2 • h）或m/h。 4.工作周期 从过滤开始到冲洗结束的一段时间称为快滤池的 工作周期。从过滤开始到过滤结束称为过滤周期。 滤池的工作周期为12~24h
92过滤理论 9.21截留机理 1.悬浮颗粒被截留的机理 两阶段理论:由迁移与吸附组成。 迁移:沉淀、扩散、惯性、阻截和水动力,见图9-2。 吸附:范德华引力、静电力、以及某些化学键和某些特 殊的化学吸附力作用、絮凝颗粒间的架桥作用。 浮颗粒 滤料 流线 1一沉淀 2一扩散 3—惯性 4一阻截 5一水动力 图9-2悬浮颗粒的迁移过程
9.2 过滤理论 9.2.1 截留机理 1．悬浮颗粒被截留的机理 两阶段理论：由迁移与吸附组成。 迁移：沉淀、扩散、惯性、阻截和水动力，见图9-2。 吸附：范德华引力、静电力、以及某些化学键和某些特 殊的化学吸附力作用、絮凝颗粒间的架桥作用。 图9-2 悬浮颗粒的迁移过程 1—沉淀 2—扩散 3—惯性 5—水动力 流线 滤料 悬浮颗粒 4—阻截
吸附与剥离 (1) Ives-Mints争论 Ives: ①附着于滤料之上的悬浮颗粒在过滤过程中绝对不 剥离; ②在过滤后期悬浮颗粒穿透滤层进入滤池出水是吸 附效率降低的缘故 Mints ①吸附和剥离是过滤过程中同时存在的两个相反的 现象,且剥离量与含污量成正比; ②剥离是悬浮颗粒穿透滤层进入滤池出水的原因。 争论至目前的结果是 Mints理论已取得了优势
2．吸附与剥离 （1）Ives-Mints争论 Ives： ①附着于滤料之上的悬浮颗粒在过滤过程中绝对不 剥离； ②在过滤后期悬浮颗粒穿透滤层进入滤池出水是吸 附效率降低的缘故。 Mints： ①吸附和剥离是过滤过程中同时存在的两个相反的 现象，且剥离量与含污量成正比； ②剥离是悬浮颗粒穿透滤层进入滤池出水的原因。 争论至目前的结果是Mints理论已取得了优势
(2)附着力与水流剪力 见图9-3。 附力 c滤层含污量(g/cm2) 单层滤料 F2 滤层深度 (cm) 双层滤料 图9-3颗粒粘附和脱附力示意 图9-4滤料层含污量变化
（2）附着力与水流剪力 见图9-3。 脱附力 Fa3 Fa2 Fa1 Fs3 Fs2 Fs1 F3 F2 F1 1 2 3 滤料 图 9-3 颗粒粘附和脱附力示意 图 9-4 滤料层含污量变化 2 1 (cm) 滤 层 深 度 滤层含污量（g/cm2） 双层滤料 单层滤料 石英砂 石英砂 无煤烟
922过滤水力学 1.快滤池滤层的发展与利用 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gcm3或kgm3。 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图9-4 多层滤料滤池接近理想滤料滤池,最常见为双 层和三层滤见图9-5。双层滤池其含污量随深度的 变化见图9-4曲线2 均质滤料过滤目前在实际生产中已经实现,如 V型滤池。要实现均质滤料过滤,反冲洗时滤料层 不能膨胀
9.2.2 过滤水力学 1．快滤池滤层的发展与利用 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。 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图9-4 多层滤料滤池接近理想滤料滤池，最常见为双 层和三层滤见图9-5。双层滤池其含污量随深度的 变化见图9-4曲线2。 均质滤料过滤目前在实际生产中已经实现，如 V型滤池。要实现均质滤料过滤，反冲洗时滤料层 不能膨胀
(b) 图9-5几种滤料组成示意
石英沙石英沙无烟煤 石榴石 无烟煤 均质滤料 （a） （b） （c） 图 9-5 几种滤料组成示意