给水工程滤料讲义.pptx

过滤基本理论过滤基本理论一、过滤的机理一、过滤的机理 水的过滤可视为一种水的过滤可视为一种“物理物理化学化学”过程，使水通过颗粒物料滤床，分离出过程，使水通过颗粒物料滤床，分离出水中的悬浮杂质和胶体杂质。水充满在滤池滤料的空隙内，杂质被吸附在颗粒的水中的悬浮杂质和胶体杂质。水充满在滤池滤料的空隙内，杂质被吸附在颗粒的表面或被截留在空隙中。从而获得澄清的过程。过滤的机理主要包含迁移和粘附表面或被截留在空隙中。从而获得澄清的过程。过滤的机理主要包含迁移和粘附两个机理。两个机理。1.1.颗粒迁移颗粒迁移 在滤料层孔隙中随水流动的小颗粒在拦截、重力沉降、惯性、扩散、水动力等在滤料层孔隙中随水流动的小颗粒在拦截、重力沉降、惯性、扩散、水动力等作用下与滤料颗粒的表面进行接触。作用下与滤料颗粒的表面进行接触。2.2.颗粒粘附颗粒粘附 当颗粒迁移到滤料表面，在各种物化、生物作用下，被粘附于滤料的颗粒或已当颗粒迁移到滤料表面，在各种物化、生物作用下，被粘附于滤料的颗粒或已经被截留在滤料孔隙内的颗粒表面上。经被截留在滤料孔隙内的颗粒表面上。二、过滤的几个基本概念二、过滤的几个基本概念 1.1.滤层的含污能力滤层的含污能力 在一个过滤周期内，单位体积滤料中所截留的杂质。在一个过滤周期内，单位体积滤料中所截留的杂质。过滤的几个基本概念 1.1.滤层的含污能力滤层的含污能力 在一个过滤周期内，单位体积滤料中所截留的杂质。在一个过滤周期内，单位体积滤料中所截留的杂质。2 2 反粒度过滤反粒度过滤 使滤料粒径沿进水水流方向逐渐减小，使滤层中截留的杂质分布更趋于均匀，含污使滤料粒径沿进水水流方向逐渐减小，使滤层中截留的杂质分布更趋于均匀，含污能力大大提高。能力大大提高。3 3 理想滤层理想滤层概念：沿着过滤的水流方向，滤层中滤料的粒径是从大到小递减的，那么沿水流方向滤料概念：沿着过滤的水流方向，滤层中滤料的粒径是从大到小递减的，那么沿水流方向滤料颗粒间的孔隙也是从大到小递减的。这样，一方面使进入滤池的水先接触到的那部分颗粒间的孔隙也是从大到小递减的。这样，一方面使进入滤池的水先接触到的那部分滤层能够比后接触到的那部分滤层多容纳悬浮固体，另一方面使这部分本来较大的孔滤层能够比后接触到的那部分滤层多容纳悬浮固体，另一方面使这部分本来较大的孔隙，在容纳更多的悬浮固体后，仍然保留了一定的孔隙大小，允许水中的悬浮物进入隙，在容纳更多的悬浮固体后，仍然保留了一定的孔隙大小，允许水中的悬浮物进入滤层的内部，从而在过滤的水头损失达到最大允许值的时候，整个滤层的截留悬浮固滤层的内部，从而在过滤的水头损失达到最大允许值的时候，整个滤层的截留悬浮固体的能力都得到充分地利用。体的能力都得到充分地利用。基本概念n n4 滤料的粒径级配n n滤料中各种粒径颗粒所占的重量比例。n n不均匀系数：K80过滤池的发展历史n n最早的过滤设备是一种横向水流的滤池，后来才发展为最早的过滤设备是一种横向水流的滤池，后来才发展为竖向水流的，即慢滤池。其运行有两个特点：一是过滤竖向水流的，即慢滤池。其运行有两个特点：一是过滤的水流速度很慢，其滤速为的水流速度很慢，其滤速为0.1-0.3m/h0.1-0.3m/h，另一个是在过，另一个是在过滤的初期存在一个称为成熟期的时间，新建的慢滤池要滤的初期存在一个称为成熟期的时间，新建的慢滤池要运转运转1-21-2周后，才能出现清亮的过滤水，在滤层表面形周后，才能出现清亮的过滤水，在滤层表面形成一层滤膜，滤膜发挥着对水的净化作用。在慢滤池运成一层滤膜，滤膜发挥着对水的净化作用。在慢滤池运行的过程中，一般慢滤池在运行行的过程中，一般慢滤池在运行2-32-3个月后，须停止滤个月后，须停止滤水，并把滤层表面水，并把滤层表面2-3cm2-3cm的砂刮掉，刮砂后的慢滤池又的砂刮掉，刮砂后的慢滤池又需经过需经过2 23 3天的成熟期。天的成熟期。n n缺点：滤速太慢、占地面积太大，建造费用大缺点：滤速太慢、占地面积太大，建造费用大 过滤池的发展历史n n18851885年，美国人研究发明了快滤池，并于年，美国人研究发明了快滤池，并于19091909年建立了第一座快年建立了第一座快滤池。其滤料与慢滤池基本相同，有效粒径约为滤池。其滤料与慢滤池基本相同，有效粒径约为0.350.351.00mm1.00mm，滤层厚度约为滤层厚度约为707090cm90cm，滤速约为，滤速约为5-10m/h5-10m/h。n n快滤池必须解决两个问题：快滤池必须解决两个问题：n n1 1 在高速水流条件下，如何让水中悬浮固体粘在滤料表面上？在高速水流条件下，如何让水中悬浮固体粘在滤料表面上？n n解决办法：向原水中投加混凝剂，使水中悬浮固体脱稳后再经过解决办法：向原水中投加混凝剂，使水中悬浮固体脱稳后再经过滤池过滤，脱稳后的悬浮固体极易被滤料表面吸附截留。滤池过滤，脱稳后的悬浮固体极易被滤料表面吸附截留。n n2 2 如何清除在数小时甚至数十小时内，滤层中所截留的大量悬浮如何清除在数小时甚至数十小时内，滤层中所截留的大量悬浮固体。快滤池的净化机理是利用滤料与脱稳粒子的相互作用来净固体。快滤池的净化机理是利用滤料与脱稳粒子的相互作用来净化水质？化水质？n n解决办法：快滤池过滤一段时间后，截留在滤料表面的浊质增加，解决办法：快滤池过滤一段时间后，截留在滤料表面的浊质增加，使得过滤后水质不能达到出水水质要求，这时快滤池采用反冲洗使得过滤后水质不能达到出水水质要求，这时快滤池采用反冲洗的办法，使滤层膨胀或稍有膨胀，滤料在水力的剪切作用下或滤的办法，使滤层膨胀或稍有膨胀，滤料在水力的剪切作用下或滤料之间的相互碰撞，从而使被截留的浊质被剥落，滤料得以清洗料之间的相互碰撞，从而使被截留的浊质被剥落，滤料得以清洗干净。所以，反冲洗是快滤池构造定性的一项关键技术。干净。所以，反冲洗是快滤池构造定性的一项关键技术。第二节第二节 水处理常用滤料水处理常用滤料 1 1）石英砂）石英砂）石英砂）石英砂(sand filter medium)(sand filter medium)滤料滤料滤料滤料 基本参数：粒径基本参数：粒径基本参数：粒径基本参数：粒径d dminmin=0.5mm=0.5mm，d dmaxmax=1.2mm=1.2mm，KK80802.02.0；滤料层厚度滤料层厚度滤料层厚度滤料层厚度h=700mmh=700mm；正常滤速正常滤速正常滤速正常滤速v=810m/hv=810m/h，强制滤速，强制滤速，强制滤速，强制滤速v v强强强强1014m/h1014m/h wash indensity(wash indensity(反冲洗强度反冲洗强度反冲洗强度反冲洗强度)q=1215L/)q=1215L/（smsm2 2），反冲洗膨胀率），反冲洗膨胀率），反冲洗膨胀率），反冲洗膨胀率(expension ratio)(expension ratio)约为约为约为约为4545，冲洗时间，冲洗时间，冲洗时间，冲洗时间57min57min。石英砂滤料具有机械强度高、化学稳石英砂滤料具有机械强度高、化学稳石英砂滤料具有机械强度高、化学稳石英砂滤料具有机械强度高、化学稳定性好、廉价、取材便利等优点。但是由定性好、廉价、取材便利等优点。但是由定性好、廉价、取材便利等优点。但是由定性好、廉价、取材便利等优点。但是由于反冲洗的水力筛分作用，反冲洗后滤层于反冲洗的水力筛分作用，反冲洗后滤层于反冲洗的水力筛分作用，反冲洗后滤层于反冲洗的水力筛分作用，反冲洗后滤层为小颗粒在上，大颗粒在下，其上小下大为小颗粒在上，大颗粒在下，其上小下大为小颗粒在上，大颗粒在下，其上小下大为小颗粒在上，大颗粒在下，其上小下大的孔隙分布不利于过滤，上部孔隙小易使的孔隙分布不利于过滤，上部孔隙小易使的孔隙分布不利于过滤，上部孔隙小易使的孔隙分布不利于过滤，上部孔隙小易使滤层堵塞，下部孔隙大易使颗粒穿透。滤层堵塞，下部孔隙大易使颗粒穿透。滤层堵塞，下部孔隙大易使颗粒穿透。滤层堵塞，下部孔隙大易使颗粒穿透。传统石英砂滤料存在的问题：截污能力差截污能力差过滤周期短过滤周期短耗水量大耗水量大易板结、成球易板结、成球综综 合合 技技 术术 经经 济济 效效 益益 低低 下下严重结球板结的滤严重结球板结的滤池池2）无烟煤）无烟煤(anthracite)-石英砂双层滤料石英砂双层滤料 基本参数：上层为无烟煤滤基本参数：上层为无烟煤滤基本参数：上层为无烟煤滤基本参数：上层为无烟煤滤料，粒径料，粒径料，粒径料，粒径d dminmin=0.8mm=0.8mm，d dmaxmax=1.8mm=1.8mm，KK80802.02.0，厚度，厚度，厚度，厚度h=300400mmh=300400mm；下部为石英砂滤料，下部为石英砂滤料，下部为石英砂滤料，下部为石英砂滤料，粒径粒径粒径粒径d dminmin=0.5mm=0.5mm，d dmaxmax=1.2mm=1.2mm，KK80802.02.0，厚度，厚度，厚度，厚度h=300400mmh=300400mm；正常速率正常速率正常速率正常速率v=1014m/hv=1014m/h，强制速率，强制速率，强制速率，强制速率v v强强强强1418m/h1418m/h；反冲洗强度反冲洗强度反冲洗强度反冲洗强度q=1316L/q=1316L/（smsm2 2），反冲洗），反冲洗），反冲洗），反冲洗膨胀率约为膨胀率约为膨胀率约为膨胀率约为5050，冲洗时间，冲洗时间，冲洗时间，冲洗时间68min68min。无烟煤石英砂双层无烟煤石英砂双层无烟煤石英砂双层无烟煤石英砂双层滤料在一定程度上克服滤料在一定程度上克服滤料在一定程度上克服滤料在一定程度上克服了石英砂滤料孔隙分布了石英砂滤料孔隙分布了石英砂滤料孔隙分布了石英砂滤料孔隙分布的缺点。上层大颗粒的的缺点。上层大颗粒的的缺点。上层大颗粒的的缺点。上层大颗粒的无烟煤能够多纳污，下无烟煤能够多纳污，下无烟煤能够多纳污，下无烟煤能够多纳污，下层石英砂可以保证出水层石英砂可以保证出水层石英砂可以保证出水层石英砂可以保证出水水质。滤速高于砂滤料，水质。滤速高于砂滤料，水质。滤速高于砂滤料，水质。滤速高于砂滤料，纳污量大，过滤周期长。纳污量大，过滤周期长。纳污量大，过滤周期长。纳污量大，过滤周期长。双层滤料的特点双层滤料的特点3）均质）均质(uniform)滤料滤料均质滤料是指使滤料层中上下颗粒分布均匀的滤料。均质滤料是指使滤料层中上下颗粒分布均匀的滤料。均质滤料是指使滤料层中上下颗粒分布均匀的滤料。均质滤料是指使滤料层中上下颗粒分布均匀的滤料。基本参数：有效粒径基本参数：有效粒径基本参数：有效粒径基本参数：有效粒径d d1010=0.951.35mm=0.951.35mm，KK60601.6950mm,h950mm,一般在一般在一般在一般在100010001500mm1500mm；设计滤速设计滤速设计滤速设计滤速v=815m/hv=815m/h；反冲洗：先气冲反冲洗：先气冲反冲洗：先气冲反冲洗：先气冲12min12min，再气水同时冲，再气水同时冲，再气水同时冲，再气水同时冲34min34min，最，最，最，最后水冲后水冲后水冲后水冲34min34min；气冲强度气冲强度气冲强度气冲强度1317L/1317L/（smsm2 2），气水同时冲时水冲洗强），气水同时冲时水冲洗强），气水同时冲时水冲洗强），气水同时冲时水冲洗强度度度度34.5L/34.5L/（smsm2 2），最后水冲强度），最后水冲强度），最后水冲强度），最后水冲强度1.42.3L/1.42.3L/（smsm2 2）。）。）。）。均质滤料层的纳污能力大，可增加过滤周期。均质滤料层的纳污能力大，可增加过滤周期。均质滤料层的纳污能力大，可增加过滤周期。均质滤料层的纳污能力大，可增加过滤周期。正在进行冲洗的均质滤料滤池4）纤维球）纤维球(fibreball)滤料滤料n n 日日日日本本本本最最最最早早早早由由由由尤尤尤尤尼尼尼尼卡卡卡卡公公公公司司司司开开开开发发发发出出出出纤纤纤纤维维维维球球球球滤滤滤滤料料料料，在在在在由由由由该该该该材材材材料料料料组组组组成成成成的的的的滤滤滤滤层层层层中中中中，机机机机械械械械筛筛筛筛滤滤滤滤、沉沉沉沉淀淀淀淀和和和和接接接接触触触触絮絮絮絮凝凝凝凝作作作作用用用用都都都都可可可可以以以以得得得得到到到到充充充充分分分分发发发发挥挥挥挥，因因因因此此此此纤纤纤纤维维维维球球球球滤滤滤滤料料料料具具具具有有有有滤滤滤滤速速速速高高高高、水水水水头头头头损损损损失失失失小小小小、滤滤滤滤层层层层截截截截污污污污量量量量大大大大、周周周周期期期期长长长长、操操操操作作作作简简简简便便便便等等等等优优优优点点点点。国国国国内内内内清清清清华华华华大大大大学学学学环环环环境境境境工工工工程程程程研研研研究究究究所所所所研研研研制制制制的的的的国国国国产产产产纤纤纤纤维维维维球球球球滤滤滤滤料料料料，是是是是由由由由丝丝丝丝径径径径为为为为20-8020-80微微微微米米米米左左左左右右右右的的的的聚聚聚聚酯酯酯酯纤纤纤纤维维维维丝丝丝丝制制制制成成成成的的的的。将将将将其其其其应应应应用用用用于于于于工工工工业业业业给给给给水水水水和和和和废废废废水水水水处处处处理理理理领领领领域域域域后后后后，在在在在某某某某些些些些处处处处理理理理效效效效果果果果上上上上优优优优于于于于天天天天然然然然石石石石英英英英砂砂砂砂。并并并并且且且且，和和和和日日日日本本本本纤纤纤纤维维维维球球球球相相相相比比比比，国国国国产产产产纤纤纤纤维维维维球球球球滤滤滤滤层层层层具具具具有有有有柔柔柔柔性性性性可可可可压压压压缩缩缩缩的的的的特特特特点点点点。因因因因此此此此，在在在在进进进进行行行行过过过过滤滤滤滤时时时时，国国国国产产产产纤纤纤纤维维维维球球球球滤滤滤滤层层层层从从从从上上上上到到到到下下下下逐逐逐逐渐渐渐渐压压压压实实实实，滤滤滤滤层层层层孔孔孔孔隙隙隙隙和和和和比比比比表表表表面面面面积积积积从从从从上上上上到到到到下下下下逐逐逐逐渐渐渐渐减减减减小小小小，更更更更近近近近似似似似一一一一种种种种理理理理想想想想滤滤滤滤料料料料。而而而而日日日日本本本本纤纤纤纤维维维维球球球球属属属属于于于于刚刚刚刚性性性性不不不不可可可可压压压压缩缩缩缩的材料，不具备这样的功能。的材料，不具备这样的功能。的材料，不具备这样的功能。的材料，不具备这样的功能。日本纤维球滤料清华产纤维球滤料工程实例：工程实例：纤维球与石英砂滤柱过滤出水的试验结果纤维球与石英砂滤柱过滤出水的试验结果滤料型号纤维球滤料石英砂滤料周期编号1234567滤速(m/h)30302010101010周期(h)2.753.04.514.53.254.52.5产水量(m3/m2)82.590.090.0145.032.545.025.0进水SS(mg/l)38.320.032.726.030.421.133.2出水SS(mg/l)4.90.43.74.15.42.13.4去除率(%)87988984829090起始滤阻(cm.H2O)6.98.96.93.020.220.018.5终止滤阻(cm.H2O)157.0141.4149.5150.0147.0150.8166.5截泥量(kg/m3滤料)2.761.762.613.181.131.191.045 5）核桃壳滤料）核桃壳滤料 n n 核核核核桃桃桃桃壳壳壳壳滤滤滤滤料料料料具具具具有有有有亲亲亲亲水水水水性性性性好好好好、抗抗抗抗油油油油浸浸浸浸、吸吸吸吸附附附附截截截截污污污污能能能能力力力力强强强强（吸吸吸吸附附附附率率率率27592759）、除除除除油油油油率率率率高高高高（85908590）、耐耐耐耐磨磨磨磨性性性性好好好好、硬硬硬硬度度度度高高高高、抗抗抗抗压压压压能能能能力力力力强强强强等等等等良良良良好好好好性性性性能能能能，因因因因此此此此对对对对采采采采油油油油废废废废水水水水可可可可实实实实现现现现高高高高速速速速（2030m/h2030m/h）的的的的过过过过滤滤滤滤处处处处理理理理，而而而而较较较较低低低低的的的的颗颗颗颗粒粒粒粒密密密密度度度度，易易易易于于于于进进进进行行行行水水水水力力力力反反反反冲冲冲冲，且且且且所所所所需需需需的的的的反反反反冲冲冲冲洗洗洗洗强强强强度度度度较较较较低低低低；核核核核桃桃桃桃壳壳壳壳滤滤滤滤料料料料在在在在进进进进行行行行必必必必要要要要的的的的脱脱脱脱脂脂脂脂处处处处理理理理和和和和化化化化学学学学处处处处理理理理后后后后，可可可可具具具具有有有有相相相相当当当当好好好好的的的的化化化化学学学学稳稳稳稳定定定定性性性性(不不不不易易易易在在在在酸酸酸酸碱碱碱碱溶溶溶溶液中溶解、耐腐蚀液中溶解、耐腐蚀液中溶解、耐腐蚀液中溶解、耐腐蚀)。6）瓷砂滤料）瓷砂滤料n n 瓷瓷瓷瓷砂砂砂砂滤滤滤滤料料料料是是是是一一一一种种种种新新新新型型型型人人人人工工工工滤滤滤滤料料料料。它它它它是是是是以以以以优优优优质质质质高高高高岭岭岭岭土土土土为为为为原原原原料料料料，掺掺掺掺合合合合一一一一定定定定的的的的成成成成孔孔孔孔剂剂剂剂、粘粘粘粘合合合合剂剂剂剂和和和和发发发发泡泡泡泡剂剂剂剂，经经经经过过过过炼炼炼炼泥泥泥泥、陈陈陈陈腐腐腐腐、成成成成型型型型、干干干干燥燥燥燥、烧烧烧烧成成成成等等等等工工工工艺艺艺艺生生生生产产产产而而而而成成成成的的的的一一一一种种种种球球球球型型型型均均均均质质质质滤滤滤滤料料料料，表表表表面面面面坚硬，外观白色，内部多微孔。坚硬，外观白色，内部多微孔。坚硬，外观白色，内部多微孔。坚硬，外观白色，内部多微孔。瓷砂滤料的微孔结构瓷砂滤料的表观结构三、承托层三、承托层承托层一般采用承托层一般采用承托层一般采用承托层一般采用 天然鹅卵石或砾石，其作用是防止滤料天然鹅卵石或砾石，其作用是防止滤料天然鹅卵石或砾石，其作用是防止滤料天然鹅卵石或砾石，其作用是防止滤料流失及均匀布水。流失及均匀布水。流失及均匀布水。流失及均匀布水。规格：规格：规格：规格：粒径：粒径：粒径：粒径：2-4mm2-4mm；厚度：；厚度：；厚度：；厚度：100mm100mm 4-8mm 4-8mm；厚度：；厚度：；厚度：；厚度：100mm100mm 8-16mm 8-16mm；厚度：；厚度：；厚度：；厚度：100mm100mm 16-32mm 16-32mm；厚度：至少应高于配水系统孔眼的；厚度：至少应高于配水系统孔眼的；厚度：至少应高于配水系统孔眼的；厚度：至少应高于配水系统孔眼的100mm100mm第三节第三节 滤层工作方式滤层工作方式 n n1 传统下向流过滤传统下向流过滤n n 目目目目前前前前普普普普通通通通快快快快滤滤滤滤池池池池、虹虹虹虹吸吸吸吸滤滤滤滤料料料料、无无无无阀阀阀阀滤滤滤滤池池池池、“V”V”型型型型滤滤滤滤池池池池等多种形式的滤池均采用下向流过滤。等多种形式的滤池均采用下向流过滤。等多种形式的滤池均采用下向流过滤。等多种形式的滤池均采用下向流过滤。n n过滤形式：过滤形式：过滤形式：过滤形式：待滤水从滤床的表层细滤料进，待滤水从滤床的表层细滤料进，待滤水从滤床的表层细滤料进，待滤水从滤床的表层细滤料进，从底层粗滤料出。反冲洗时，从底层粗滤料出。反冲洗时，从底层粗滤料出。反冲洗时，从底层粗滤料出。反冲洗时，向上流动的水流速度足以把滤向上流动的水流速度足以把滤向上流动的水流速度足以把滤向上流动的水流速度足以把滤层托起来，使砂砾处于悬浮状层托起来，使砂砾处于悬浮状层托起来，使砂砾处于悬浮状层托起来，使砂砾处于悬浮状态。处于悬浮状态的砂砾就会态。处于悬浮状态的砂砾就会态。处于悬浮状态的砂砾就会态。处于悬浮状态的砂砾就会自动的重新按小颗粒在上大颗自动的重新按小颗粒在上大颗自动的重新按小颗粒在上大颗自动的重新按小颗粒在上大颗粒在下的顺序排列，这称为水粒在下的顺序排列，这称为水粒在下的顺序排列，这称为水粒在下的顺序排列，这称为水力分级现象。冲洗完毕后，在力分级现象。冲洗完毕后，在力分级现象。冲洗完毕后，在力分级现象。冲洗完毕后，在沿滤层的厚度方向上，滤料是沿滤层的厚度方向上，滤料是沿滤层的厚度方向上，滤料是沿滤层的厚度方向上，滤料是按从小到大的顺序排列的。按从小到大的顺序排列的。按从小到大的顺序排列的。按从小到大的顺序排列的。过滤特点过滤特点n n 这这这这种种种种分分分分级级级级作作作作用用用用，使使使使下下下下向向向向流流流流过过过过滤滤滤滤存存存存在在在在弊弊弊弊端端端端。表表表表层层层层细细细细滤滤滤滤料料料料粒粒粒粒径径径径小小小小，由由由由它它它它们们们们所所所所组组组组成成成成的的的的滤滤滤滤层层层层孔孔孔孔隙隙隙隙直直直直径径径径亦亦亦亦小小小小，待待待待滤滤滤滤水水水水中中中中粒粒粒粒径径径径大大大大的的的的悬悬悬悬浮浮浮浮物物物物就就就就先先先先被被被被表表表表层层层层细细细细滤滤滤滤料料料料所所所所截截截截留留留留。由由由由于于于于表表表表层层层层细细细细滤滤滤滤料料料料孔孔孔孔隙隙隙隙直直直直径径径径小小小小，很很很很快快快快就就就就被被被被悬悬悬悬浮浮浮浮物物物物堵堵堵堵塞塞塞塞，整整整整个个个个滤滤滤滤床床床床水水水水头头头头损损损损失失失失上上上上升升升升很很很很快快快快。表表表表层层层层细细细细滤滤滤滤料料料料截截截截污污污污量量量量越越越越来来来来越越越越多多多多，待待待待滤滤滤滤水水水水中中中中的的的的杂杂杂杂质质质质大大大大量量量量移移移移向向向向下下下下层层层层粗粗粗粗滤滤滤滤料料料料。由由由由于于于于滤滤滤滤料料料料粗粗粗粗，孔孔孔孔隙隙隙隙直直直直径径径径大大大大，细细细细小小小小的的的的杂杂杂杂质质质质很很很很难难难难被被被被其其其其截截截截留留留留，故故故故滤滤滤滤后后后后水水水水浊浊浊浊度度度度逐逐逐逐渐渐渐渐升升升升高高高高。当当当当表表表表层层层层细细细细滤滤滤滤料料料料截截截截污污污污达达达达到到到到饱饱饱饱和和和和，大大大大量量量量杂杂杂杂质质质质穿穿穿穿透透透透整整整整个个个个滤滤滤滤床床床床时时时时出出出出水水水水水水水水质质质质恶恶恶恶化化化化，此此此此时时时时水水水水头头头头损损损损失失失失也也也也达到了期终水头损失值，一个过滤周期结束。达到了期终水头损失值，一个过滤周期结束。达到了期终水头损失值，一个过滤周期结束。达到了期终水头损失值，一个过滤周期结束。2 上向流过滤上向流过滤 反反反反粒粒粒粒度度度度过过过过滤滤滤滤理理理理论论论论认认认认为为为为，为为为为了了了了改改改改善善善善水水水水质质质质又又又又充充充充分分分分发发发发挥挥挥挥整整整整个个个个滤滤滤滤床床床床的的的的截截截截污污污污作作作作用用用用，待待待待滤滤滤滤水水水水应应应应该该该该是是是是先先先先粗粗粗粗后后后后细细细细的的的的过过过过滤滤滤滤方式。上向流过滤就是对这一理论的应用。方式。上向流过滤就是对这一理论的应用。方式。上向流过滤就是对这一理论的应用。方式。上向流过滤就是对这一理论的应用。上向流过滤有一个明显上向流过滤有一个明显上向流过滤有一个明显上向流过滤有一个明显的优点，可以用单一滤料实的优点，可以用单一滤料实的优点，可以用单一滤料实的优点，可以用单一滤料实现从粗到细的过滤。沿着向现从粗到细的过滤。沿着向现从粗到细的过滤。沿着向现从粗到细的过滤。沿着向上过滤的方向无论是孔隙空上过滤的方向无论是孔隙空上过滤的方向无论是孔隙空上过滤的方向无论是孔隙空间还是颗粒尺寸，均为从粗间还是颗粒尺寸，均为从粗间还是颗粒尺寸，均为从粗间还是颗粒尺寸，均为从粗到细的级配。相同方向上的到细的级配。相同方向上的到细的级配。相同方向上的到细的级配。相同方向上的反冲洗的水力分级又会使滤反冲洗的水力分级又会使滤反冲洗的水力分级又会使滤反冲洗的水力分级又会使滤料按从小到大的顺序排列。料按从小到大的顺序排列。料按从小到大的顺序排列。料按从小到大的顺序排列。上向流过滤的弊端上向流过滤的弊端n n 当水头损失大于某给定高度，并超过了该当水头损失大于某给定高度，并超过了该高度以上的滤床重量时，滤床就会上腾或部分高度以上的滤床重量时，滤床就会上腾或部分滤料流失，从而使以前已截除的悬浮杂质逸入滤料流失，从而使以前已截除的悬浮杂质逸入出水中。前苏联的滤床深出水中。前苏联的滤床深1.8m，以期尽量减少，以期尽量减少滤床的上腾范围；美国在表层细滤料上放置一滤床的上腾范围；美国在表层细滤料上放置一套平行板或一块金属网来解决滤床膨胀问题，套平行板或一块金属网来解决滤床膨胀问题，但给反冲洗带来不便。但给反冲洗带来不便。3 双向流过滤双向流过滤 n n 双双向向流流是是上上向向流流的的改改造造形形式式，用用池池中中的的分分流流来来试试图图截截住住向向上上流流的的那那部部分分滤滤床床，办办法法是是在在上上向向流流滤滤床床上上面面加加一一个个向向下下流流的的滤滤床床。采采用用双双向流过滤的滤池由前苏联研制，又叫向流过滤的滤池由前苏联研制，又叫AKX滤池。滤池。双向流滤池最主双向流滤池最主要的特点是，顶部与要的特点是，顶部与底部两半都是完全独底部两半都是完全独立的两个滤池，其容立的两个滤池，其容量相等，从而在结构量相等，从而在结构上和排水系统上都得上和排水系统上都得到某些节省。到某些节省。双向流过滤的缺陷双向流过滤的缺陷n n 双双双双向向向向流流流流滤滤滤滤池池池池存存存存在在在在一一一一个个个个固固固固有有有有的的的的局局局局限限限限性性性性，使使使使它它它它不不不不能能能能用用用用来来来来作作作作为为为为生生生生产产产产出出出出水水水水质质质质量量量量高高高高的的的的设设设设备备备备。对对对对于于于于单单单单一一一一滤滤滤滤料料料料的的的的双双双双向向向向流流流流滤滤滤滤池池池池，它它它它的的的的最最最最细细细细滤滤滤滤料料料料放放放放在在在在处处处处于于于于上上上上半半半半部部部部的的的的下下下下向向向向流流流流滤滤滤滤池池池池滤滤滤滤床床床床的的的的顶顶顶顶部部部部，上上上上半半半半部部部部就就就就构构构构成成成成了了了了一一一一个个个个快快快快滤滤滤滤池池池池或或或或表表表表面面面面式式式式过过过过滤滤滤滤池池池池，其其其其滤滤滤滤出出出出水水水水最最最最好好好好也也也也不不不不会会会会超超超超过过过过普普普普通通通通快快快快滤滤滤滤池池池池的的的的水水水水质质质质；而而而而处处处处于于于于下下下下半半半半部部部部的的的的是是是是粒粒粒粒径径径径由由由由粗粗粗粗到到到到细细细细的的的的反反反反粒粒粒粒度度度度过过过过滤滤滤滤池池池池，其其其其最最最最细细细细滤滤滤滤料料料料的的的的粒粒粒粒径径径径也也也也比比比比普普普普通通通通快快快快滤滤滤滤池池池池中中中中有有有有效效效效应应应应用用用用的的的的最最最最细细细细滤滤滤滤料料料料粒粒粒粒径径径径还还还还要要要要粗粗粗粗，因因因因为为为为没没没没有有有有由由由由一一一一定定定定粒粒粒粒度度度度的的的的细细细细滤滤滤滤料料料料所所所所组组组组成成成成的的的的水水水水质质质质保保保保护护护护层层层层，显显显显然然然然滤滤滤滤出出出出的的的的水水水水比比比比上上上上部部部部普普普普通通通通快快快快滤滤滤滤池池池池出出出出水水水水水质还要差。水质还要差。水质还要差。水质还要差。4 辐射流过滤n n辐射流过滤装置中，水由圆筒形滤料层的中心水平向周辐射流过滤装置中，水由圆筒形滤料层的中心水平向周围放射性流动，并在周边排出，沿流向其滤速与半径成围放射性流动，并在周边排出，沿流向其滤速与半径成反比，且滤速在流入处最大，向四周逐渐减小，在流出反比，且滤速在流入处最大，向四周逐渐减小，在流出处最小。滤速大时，悬浮物达到的深度也大。所以在滤处最小。滤速大时，悬浮物达到的深度也大。所以在滤速沿滤层逐渐减速小的滤池中，悬浮物的截留深度也将速沿滤层逐渐减速小的滤池中，悬浮物的截留深度也将增大，从而使整个滤层发挥作用。增大，从而使整个滤层发挥作用。n n特点：截留杂质沿流向分布趋于均匀，过滤水头损失的特点：截留杂质沿流向分布趋于均匀，过滤水头损失的增长会减慢，工作周期可以延长。同时，经内周滤层除增长会减慢，工作周期可以延长。同时，经内周滤层除去了大部分杂质的悬浮液，通过外周滤层时，以更低的去了大部分杂质的悬浮液，通过外周滤层时，以更低的滤速进行最后精滤可以得到良好的水质。滤速进行最后精滤可以得到良好的水质。（1）外向型辐射流n nA 外向辐射流过滤中，杂质去除基本上集中在表层至多14厘米以内，比普通下向流的穿透深度还低，这意味着它实际上将很快地产生表层阻塞。B 外向辐射流依靠增加水动力能量消耗来迫使杂质向滤层深处穿透并不经济。（2）收敛流过滤n n是基于过滤截留杂质的自然趋势主要是表层作用的原理而出现的一种新的过滤方式。它是指过滤水由外向内横向水平收敛式地流过滤床进行过滤。这种水流方式增大了滤池的过滤进水表面面积，使环绕周边的表层滤料充分发挥了过滤作用，提高了过滤效率。n n收敛流滤池便于安装使用和节约占地，可用于煤矿、村镇、工厂的给水和废水处理。课外作业n n 居住在美国佛罗里达州Tampa Bay的Tommy一家喝到的水带有一股藻腥味，当他们移居到加州后，发现所喝到的饮用水中藻腥味消失了。据了解，加州自来水厂多采用双层滤料滤池，而佛州则多为单层石英砂滤池。假设这两地水源均取自山间地表水，试运用今天所学知识来解释上述现象。4 4 高分子聚合物对过滤过程的影响高分子聚合物对过滤过程的影响 n n 1968196819681968年年年年，TuepkerTuepkerTuepkerTuepker和和和和BuescherBuescherBuescherBuescher研研研研究究究究发发发发现现现现聚聚聚聚电电电电解解解解质质质质(0.003mg/l)(0.003mg/l)(0.003mg/l)(0.003mg/l)可可可可明明明明显显显显改改改改善善善善常常常常规规规规过过过过滤滤滤滤出出出出水水水水水水水水质质质质,并并并并能能能能有有有有效效效效阻阻阻阻止止止止由由由由于于于于滤滤滤滤速速速速突突突突然然然然改改改改变变变变而而而而引引引引起起起起的的的的悬悬悬悬浮浮浮浮颗颗颗颗粒粒粒粒穿穿穿穿透透透透；1974197419741974年年年年，AdinAdinAdinAdin和和和和RebhumRebhumRebhumRebhum研研研研究究究究发发发发现现现现在在在在直直直直接接接接过过过过滤滤滤滤前前前前投投投投加加加加0.050.050.050.050.4mg/l0.4mg/l0.4mg/l0.4mg/l的的的的阳阳阳阳离离离离子子子子聚聚聚聚电电电电解解解解质质质质可可可可有有有有效效效效降降降降低低低低滤滤滤滤后后后后水水水水浊浊浊浊度度度度，提提提提高周期产水量高周期产水量高周期产水量高周期产水量.作用原理分析作用原理分析n n 这这这这是是是是因因因因为为为为高高高高分分分分子子子子聚聚聚聚合合合合物物物物，特特特特别别别别是是是是聚聚聚聚丙丙丙丙烯烯烯烯酰酰酰酰胺胺胺胺这这这这种种种种有有有有机机机机高高高高分分分分子子子子聚聚聚聚合合合合物物物物，通通通通常常常常具具具具有有有有发发发发达达达达的的的的链链链链状状状状结结结结构构构构和和和和自自自自由由由由基基基基团团团团。借借借借助助助助于于于于这这这这种种种种发发发发达达达达的的的的链链链链状状状状结结结结构构构构和和和和自自自自由由由由基基基基团团团团，聚聚聚聚合合合合物物物物能能能能比比比比较较较较牢牢牢牢固固固固地地地地吸吸吸吸附附附附在在在在滤滤滤滤料料料料和和和和悬悬悬悬浮浮浮浮颗颗颗颗粒粒粒粒表表表表面面面面，并并并并在在在在各各各各种种种种颗颗颗颗粒粒粒粒之之之之间间间间形形形形成成成成架架架架桥桥桥桥作作作作用用用用。因因因因此此此此,当当当当作作作作为为为为助助助助滤滤滤滤剂剂剂剂的的的的PAMPAM投投投投入入入入待待待待滤滤滤滤水水水水中中中中，可可可可加加加加强强强强待待待待滤滤滤滤水水水水中中中中悬悬悬悬浮浮浮浮颗颗颗颗粒粒粒粒和和和和滤滤滤滤料料料料颗颗颗颗粒粒粒粒的的的的吸吸吸吸附附附附,从从从从而而而而起起起起到到到到阻阻阻阻止止止止或或或或延延延延缓缓缓缓悬悬悬悬浮浮浮浮颗颗颗颗粒粒粒粒穿穿穿穿透透透透的的的的作作作作用。用。用。用。淀粉聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图淀粉聚丙烯酸钠接枝聚合物模型图第四节第四节第四节第四节 滤池的运行滤池的运行滤池的运行滤池的运行 滤池过滤的运行方式有两种：变水头恒速过滤、减速过滤。滤池过滤的运行方式有两种：变水头恒速过滤、减速过滤。滤池过滤的运行方式有两种：变水头恒速过滤、减速过滤。滤池过滤的运行方式有两种：变水头恒速过滤、减速过滤。1.1.变水头恒速过滤变水头恒速过滤变水头恒速过滤变水头恒速过滤 过滤的过程中，过滤的水头损失不断增加，滤速保持不变。过滤的过程中，过滤的水头损失不断增加，滤速保持不变。过滤的过程中，过滤的水头损失不断增加，滤速保持不变。过滤的过程中，过滤的水头损失不断增加，滤速保持不变。变水头恒速过滤的优点是控制简单，单池过滤水量恒定。缺变水头恒速过滤的优点是控制简单，单池过滤水量恒定。缺变水头恒速过滤的优点是控制简单，单池过滤水量恒定。缺变水头恒速过滤的优点是控制简单，单池过滤水量恒定。缺点是滤池水头损失大、当滤层纳污量已经较大时仍需保持较高点是滤池水头损失大、当滤层纳污量已经较大时仍需保持较高点是滤池水头损失大、当滤层纳污量已经较大时仍需保持较高点是滤池水头损失大、当滤层纳污量已经较大时仍需保持较高滤速，易使小颗粒穿透，过滤的水质不如减速过滤好。滤速，易使小颗粒穿透，过滤的水质不如减速过滤好。滤速，易使小颗粒穿透，过滤的水质不如减速过滤好。滤速，易使小颗粒穿透，过滤的水质不如减速过滤好。2.2.恒水头减速过滤恒水头减速过滤恒水头减速过滤恒水头减速过滤 过滤的过程中，过滤的水头损失近似保持不变，滤速不断降低。过滤的过程中，过滤的水头损失近似保持不变，滤速不断降低。过滤的过程中，过滤的水头损失近似保持不变，滤速不断降低。过滤的过程中，过滤的水头损失近似保持不变，滤速不断降低。如移动冲洗罩滤池。如移动冲洗罩滤池。如移动冲洗罩滤池。如移动冲洗罩滤池。在过滤初期，较大的滤速可使悬浮杂质深入到滤层内部，在过滤初期，较大的滤速可使悬浮杂质深入到滤层内部，在过滤初期，较大的滤速可使悬浮杂质深入到滤层内部，在过滤初期，较大的滤速可使悬浮杂质深入到滤层内部，在过滤后期，较小的滤速可防止悬浮杂质穿透滤层，具有自然在过滤后期，较小的滤速可防止悬浮杂质穿透滤层，具有自然在过滤后期，较小的滤速可防止悬浮杂质穿透滤层，具有自然在过滤后期，较小的滤速可防止悬浮杂质穿透滤层，具有自然调节能力。因此，滤后水质较好，水头损失较低。调节能力。因此，滤后水质较好，水头损失较低。调节能力。因此，滤后水质较好，水头损失较低。调节能力。因此，滤后水质较好，水头损失较低。第四节第四节第四节第四节 滤池的冲洗滤池的冲洗滤池的冲洗滤池的冲洗一、冲洗方式一、冲洗方式一、冲洗方式一、冲洗方式 1.1.水冲洗水冲洗水冲洗水冲洗 截留于滤层中的污物，在水流剪力和滤料颗粒碰撞摩擦双重作用截留于滤层中的污物，在水流剪力和滤料颗粒碰撞摩擦双重作用截留于滤层中的污物，在水流剪力和滤料颗粒碰撞摩擦双重作用截留于滤层中的污物，在水流剪力和滤料颗粒碰撞摩擦双重作用下，从滤料表面脱落下来，然后被冲洗水带出滤池下，从滤料表面脱落下来，然后被冲洗水带出滤池下，从滤料表面脱落下来，然后被冲洗水带出滤池下，从滤料表面脱落下来，然后被冲洗水带出滤池 2.2.气水反冲洗：气水反冲洗：气水反冲洗：气水反冲洗：有三种方式：有三种方式：有三种方式：有三种方式：1 1）先气冲，再水冲；）先气冲，再水冲；）先气冲，再水冲；）先气冲，再水冲；2 2）先气水同时反冲，再用水反冲