水的物理化学处理方法-过滤

5~7
(2) 冲洗泵
a) 工作流量：反冲强度×单格面积。
b) 扬 程：提升高度＋7 m。
(3) 反冲洗排水槽
2x
2x
x 1.5x
反冲洗槽结构图
a) 结 构 上口要求尽量水平，误差小于±2mm。两端 可以水平，也可使起始端深度为出口端的一 半。
b) 尺寸计算
① 单个排水槽的排水量
Qc=qab
q ––– 冲洗强度，L/(m2·s)； a ––– 两槽中心距，一般为1.5~2.2m； b ––– 槽长度，一般不大于6 m。
反冲系统的设计 (1) 冲洗强度
滤层
单水反冲 水气反冲 强度L/(m2·s) 强度L/(m2·s)
气水比
膨胀 冲洗时间 率% min
石英砂滤料 12~15
8～13 0.83:1~2:1 45
5~7
双层滤料
13~16
13～15 0.83:1~2:1 50
6~8
三层滤料
16~17
15～16 0.83:1~2:1 55
•②尽可能减小s1的数值，使水从进口流到 末端的水头损失可以忽略不计， s1<< s2+ s3+ s4,，也可使qA≈qB——小阻力配水系统。 形式：进水空间＋滤砖滤头
排水槽及集水渠
– 排水槽作用：均匀收集和输送反冲洗水
– 形状：
• 槽顶尽量平，槽底有坡度，面积不超过滤池面积的25%， 高出滤层膨胀最大高度
② 槽底为三角形断面的出口端尺寸
x 1 qab 2 1000v
v‘ ––– 冲洗排水槽出口处的流速， 一般取0.6 m/s。
③ 槽底为半圆形断面的出口端尺寸
x 1 qab 2 4570v
④ 槽顶距滤料层表面高度
H0 e m L0 2.5x 0.07
em––– 滤层最大膨胀率，%；
L0––– 滤层厚度，m；
流道Ⅰ：H1= s1AqA2+ s2AqA2+ s3AqA2+ s4AqA2+流速水头 流道Ⅱ：H2= s1BqB2+ s2BqB2+ s3BqB2+ s4BqB2+流速水头
同在排水槽排水，故H1=H2上两式中 s2A＝ s2B＝ s2 ， s3A＝ s3B＝ s3 ， s4A＝ s4B＝ s4
qA s1A s2 s3 s4
耐微生物
优良
优良
不霉不蛀
几种滤料孔隙率比较
滤料 总孔隙率
滤料 总孔隙率
滤料 总孔隙率
磁铁矿砂 49.5% 阳泉煤 51.3% 纤维球 92-95%
砂子 50% 破碎页岩陶料 70.3%
垫料层（承托层）
– 作用：
• ①阻挡滤料进入配水系统中 • ②承托滤料，均匀配水。
– 要求：不被反冲洗水冲动，形成的孔隙均匀，布水 均匀，化学稳定性好，机械强度高
––– 槽底厚度，m。
集水渠 集水渠与冲洗排水槽出口底面的距离：
hk
1.73
Qq 2 gb2
13
Qq––– 为集水渠的流量，常以实际流量乘以 1.5的安全系数，m3/s；
g ––– 为重力加速度，m/s2； b ––– 为集水渠宽度，b=0.9Qq0.4，m。
设计调试应注意 (1) 要注意清水池体积的设计，单滤池过滤和多
3、粒径与级配
粒径—表示颗粒的大小，指把滤料颗粒包围在内的一个假 想的球体的直径。
石英砂滤料
(1) 主要成份 是采用天然石英矿石， 经破碎、水洗、烘干、 二次筛选而成，SiO2约 占99.8%。
(2) 特 点 无杂质、无校角、密度 大、机械强度高、载污 能力大、使用周期长， 是化学水处理的理想材 料。
解决办法：池深一定时，调换表层滤料，增大滤料粒径；在 配水系统末端设排气管
高效速纤维球滤料 (1) 特 性 a) 呈柔性，可压缩； b) 孔隙率大，截污能力强； c) 工作时滤层孔隙上疏下密，孔隙分布合理； d) 比重略大于水，易反冲洗起来，但不易冲洗
干净，也容易被冲走； e) 有较强的耐磨性和高化学侵蚀性能。
高 效 速 纤 维 球 滤 料
(1) 涤纶纤维性能
强度
– 材料：天然卵石或碎石 – 规格
层次（上至下）
1 2 3 4
粒径（mm)
2-4 4-8 8-16 16-32
厚度(mm)
100 100 100 150
配水系统
– 作用：
• 均匀收集滤后水，均匀分配反冲洗水
– 冲洗不均匀的危害：
• 局部反冲洗水量大，滤料流化程度高，移到反冲洗水量小
的地方，使滤料分层混乱，局部地方厚度变薄，出水恶化。
c) 滤池总高度：(3~3.5m)
池体超高 滤层上水深 滤层及承托层高 配水系统高度
250~300 1500~2000
1100~1200
100
滤层设计
适用于不同废水的粒径分布不同，以下的适 用化学沉淀后的废水过滤。
(1) 石英砂层 厚度为0.7~0.8m，各种粒径含量如下：
粒径(mm) 含量% 粒径(mm) 含量% 粒径(mm) 含量%
(2) 丝网过滤 a) 纤维球过滤：纤维过滤池和纤维过滤器； b) 筛网过滤：各种筛网过滤器和捞毛机； (1) 多孔材料过滤 a) 微孔过滤：PE微孔过滤机。 (3) 膜过滤
超滤、反渗透和电渗析。
从过滤的动力来分
(1) 重力式过滤 水靠重力而自流穿过过滤介质，如快速滤池；
(2) 压力式过滤 水靠外加压力的作用下而穿过过滤介质，如 各种压力式过滤器和上流式过滤池。
吸湿率
相对湿强度 比重
4-6克/旦比棉花高一 0.4-0.5%(20 倍，羊毛高三倍 度c RH 65%)
100%
1.38g/cm ³
热性能
耐酸性
耐碱性
软化点：238-240度c 熔点：
255-260度c
耐目光性
35%HCL 75%H2SO4 65%HNO3 对强度无影响
耐磨性
10%NaOH 28%NH3H2ห้องสมุดไป่ตู้ 对强度无影响
分格，将池体分为上下两层。 (2) 格板上装有滤头，防止砂料漏下格板。 (3) 板下为进水腔，板上承放滤料。 (4) 池体上部有集水槽，水由池体下进上出。
滤头、滤帽 (1) 图 片
(2) 种 类 20×13梅花型，分长、中、短、超长型，塔 型排水帽。
(3) 材 质 有尼龙、ABS和聚氯乙烯等，ABS材质的强 度要高一些。
0.25~0.5 10~15 0.5~0.8 70~75 0.8~1.2 15~20
(2) 垫 层 厚度为0.7m，各种粒径分布如下：
粒径 (mm)
厚度 (mm)
粒径 (mm)
厚度 (mm)
粒径 (mm)
2~4
100
4~8
100 8~16
16~26 100 32~64 100
配水系统 (1) 排管式配水系统的结构
厚度 (mm)
100
配水（布水）系统示意图
(2) 配水管设计参数 a) 主管进口流速：1~1.5 m/s； b) 支管进口流速：1.5~2.5 m/s； c) 支管间距：200~300 mm； d) 支管直径：75~100 mm； e) 配水孔径：9~12 mm； f) 配水孔距：75~300 mm； g) 配水孔总面积：池面积的0.2~0.5%。
过滤及快滤池
一、过滤的基本概念
概 念
过滤是利用过滤材料分离废水中杂质的一种技术， 其工作原理为机械阻挡。
迁移机理
筛滤—比滤层孔隙大的颗粒被机械筛分，截留滤料表面 拦截—随流线流动的小颗粒，在流线汇聚处与滤料表面接触。 惯性—惯性冲击脱离流线碰撞到滤料表面 沉淀—滤层中每个小孔隙起着浅层沉淀池的作用。 布朗运动—微小颗粒，扩散到滤料表面 水力作用—不均匀流场，颗粒受到不平衡力的作用
(4) 规 格 25kg-DN15 、500kg-DN20、 1000kg-DN25。
滤料层
滤料层及 粒径 厚度 承托层 (mm) (mm)
滤料层及 承托层
粒径 (mm)
粒径 (mm)
上部细砂层 1~2 1500 下部粗砂层 10~16 250
中部砂层 2~3 300
承托层 30~40 100
采用上细下粗二层或三层滤料，可提高截留能力。
设计参数
(1) 表面负荷 5~10 m3/m2·h；
(2) 工作压力 滤池水深＋ 2.5~3.5m；
(3) 反冲水量 18~20 L/m2·s；
(4) 反冲时间 8~15 min。
(5) 滤料膨胀比 20~50%；
(6) 压头损失 反冲前达2m；
(7) 反冲压损 2~7m。
上向流滤池的特点 (1) 前一工艺与滤池间有3.5m以上的落差； (2) 截污能力强，水头损失小； (3) 污物被截留在滤层内，不易反冲干净； (4) 配水均匀，易观察出水。
出水堰顶必须高于滤层上顶 滤池的过滤时间为过滤周期，一般控制在12～24小时。
3.现在运行中的工程均以变速过滤为主
过滤初期,滤层清洁,截污能力强;后期截污能力减小,降低滤 速有利
快滤池的池体设计 (1) 总面积及滤速
FQ
或
FQ
v
q
v –––为过滤速度，应根据试验而定， 一般为5~10 m/h；
配水系统主要考虑反冲洗水的均匀分布要求。
– 如何保证配水系统冲洗水的均匀？
• 滤池反冲洗水水头损失分析
Ⅱ
Ⅰ
滤层
垫层
B
A
假定反冲洗水强度为q,各水流路线的总水头损 失应包括配水系统的水头损失s1q2、配水系统上 孔眼的水头损失s2q2 、垫料层水头损失s3q2 、 滤料层水头损失s4q2 ，进水压力为H
附着机理
接触凝聚—投加凝聚剂，未形成絮体时过滤，接触凝聚 静电引力—悬浮颗粒与滤料颗粒带异电，相互吸引 吸附—悬浮颗粒有很强的吸附趋势，也可能通过架桥实现 分子引力—在颗粒附着时起重要作用
脱落机理—反冲洗时，截留颗粒从滤料层中冲刷脱落
过滤的分类
从滤料来分 (1) 颗料材料过滤 a) 石英砂过滤器：砂滤池和砂滤器。 b) 塑料、石英砂过滤器：混合型滤池和过滤器。
qB
s1B s2 s3 s4
s1A总是≠ s1B，所以qA≠ qB ，设计时 尽可能qA≈qB，采取两种方法：
qA qB
s1A s2 s3 s4 s1B s2 s3 s4
•①尽可能增大配水系统中布水孔眼的阻力，
两种 方法
即减小孔眼尺寸，使s2>> s1+ s3+ s4,使分 子分母值接近（比值大于0.95）——大阻 力配水系统—形式：“丰”字型大阻力配 水系统
(3) 真空式过滤 水是靠过滤介质另一侧的吸力而穿过过滤介 质的，如各种真空过滤器。
过滤工艺在水处理的应用
重金属废水的处理最后一定要经过过滤； 处理后的废水回用于生产时，多采用过滤； 处理工艺达标的可能性不大时最后应加过滤； 生产纯水时最前边一定要用过滤； 以河水为水源的生产用水，多采用过滤； 废水中含丝状物时，最前面应加筛网过滤器。
– 集水渠：收集排水槽的排水，水面不干扰排水槽的 出流。充当进水渠的作用。
B
A
C
砂面
A
C
剖面B-B
冲洗水
剖面A-A B
剖面C-C
冲洗排水槽及集水渠的水流情况
三、滤池的主要形式
上向滤池 快滤池 压力滤池
三、滤池型式
上向流滤池
结 构 (1) 池体多为长方形，距池底0.3~0.5m有格板将池体上下
二、滤池的主要构成部分
滤料 承托层 配水 排水收集
滤料—滤池的核心部分
1、基本要求：
①有足够的机械强度，在冲洗过程中不因碰撞、摩擦而破 碎
②有足够的化学稳定性，不溶于水，不产生有害物质
③具有一定的大小和级配，满足截留SS的要求 ④外形近圆形，表面粗糙，带有棱角
⑤廉价、易得
2、常用类型：石英砂、无烟煤、石榴石粒、磁铁 矿粒、纤维球等，石英砂使用最广。
过滤不同； (2) 布水板的强度应考虑反冲时的水压； (3) 要先试反冲后再定集水槽堰板的高度； (4) 可加入压缩空气反冲效果更好； (5) 长时间停水时关闭出水阀，以防滤层结块。 (6) 如用纤维球做过滤介质要防止其被冲走。
常见故障及对策
1.气阻
滤层水头损失大于该处实际的水压力，出现负水头—溶解气 释放出来，积聚在孔隙中，阻碍水流通过。
q –––表面负荷，一般为5~10 m3/m2·h。
(2) 滤池个数及尺寸的确定 a) 池体分格
面积(m2) <30 30~50 100 150 200 300
格数N 2
3 3或4 5或6 6或8 10或12
b) 单池长宽比 当F<30m2时，长：宽＝1：1； 当F>30m2时，长：宽＝1.25：1~1.5：1。
快滤池
hk
快滤池的运行
滤速变化及其控制
1.出水阀门调节实现恒速过滤
滤层阻力小时，关小出水阀门，滤层阻力大时，开大阀门， 出水阀门全开时，停止过滤进行反冲洗
2.变水头恒速过滤-无阀滤池\虹吸滤池
设置进水堰室和出水堰室来控制 滤池中水位高低反映滤层水头损失大小
当水位达到设定的最高水位时，进水堰停止进水，进行反 冲洗