深層過(guò)濾

1、第五章深層過(guò)濾過(guò)濾是去除懸浮物，特別是去除濃度比較低的懸濁液中微小顆粒的一種有效方法。過(guò)濾時(shí)，含懸浮物的水流過(guò)具有一定孔隙率的過(guò)濾介質(zhì)，水中的懸浮物被截留在介質(zhì)表面或內(nèi)部而除去。根據(jù)所采用的過(guò)濾介質(zhì)不同，可將過(guò)濾分為下列幾類。（1）格篩過(guò)濾過(guò)濾介質(zhì)為柳條或?yàn)V網(wǎng)，用以去除粗大的懸浮物，如雜草、破布、纖維、紙漿等，其典型設(shè)備有格柵、篩網(wǎng)和微濾機(jī)。（2）微孔過(guò)濾采用成型濾材，如濾布、濾片、燒結(jié)濾管、蜂房濾芯等，也可在過(guò)濾介質(zhì)上預(yù)先涂上一層助濾

2、劑（如硅藻土）形成孔隙細(xì)小的濾餅，用以去除粒徑細(xì)微的顆粒。其定型的商品設(shè)備很多。（3）膜過(guò)濾采用特別的半透膜作過(guò)濾介質(zhì)在一定的推動(dòng)力（如壓力、電場(chǎng)力等）下進(jìn)行過(guò)濾，由于濾膜孔隙極小且具選擇性，可以除去水中細(xì)菌、病毒、有機(jī)物和溶解性溶質(zhì)。其主要設(shè)備有反滲透、超過(guò)濾和電滲析等。（4）深層過(guò)濾采用顆粒狀濾料，如石英砂、無(wú)煙煤等。由于濾料顆粒之間存在孔隙，原水穿過(guò)一定深度的油層，水中的懸浮物即被截留。為區(qū)別于上述三類表面或淺層過(guò)濾過(guò)程，將這類過(guò)

3、濾稱之為深層過(guò)濾，簡(jiǎn)稱過(guò)濾。在給水處理中，常用過(guò)濾處理沉淀或澄清池出水，使濾后出水渾濁度滿足用水要求。在廢水處理中，過(guò)濾常作為吸附、離子交換、膜分離法等的預(yù)處理手段，也作為生化處理后的深度處理，使濾后水達(dá)到回用的要求。常用的深層過(guò)濾設(shè)備是各種類型濾池。按過(guò)濾速度不同，有慢濾池（0.4mh）、快濾池（4～10mh）和高速濾池（10～6Omh）三種；按作用力不同，有重力濾池（水頭為4～5m）和壓力濾池（作用水頭15～25m）兩種；按過(guò)濾對(duì)水

4、流方向分類，有下向流、上向流、雙向流和任向流濾池四種；按濾料層組成分類，有單層濾料、雙層濾料和多層濾料濾池三種。普通快濾池是常用的過(guò)濾設(shè)備，也是研究其他濾池的基礎(chǔ)。因此本章主要討論快濾池，其他類型過(guò)濾設(shè)備分述于有關(guān)章節(jié)。第一節(jié)普通快濾池的構(gòu)造圖51為普通快濾池的透視與剖面示意圖。快濾池一般用鋼筋混凝土建造，池內(nèi)有排水槽、濾料層、墊料層和配水系統(tǒng)；池外有集中管廊，配有進(jìn)水管、出水管、沖洗水管、沖洗水排出管等管道及附件。過(guò)濾時(shí)，加入凝聚劑的

5、渾水自進(jìn)水管經(jīng)集水渠、排水槽進(jìn)入濾池，自上而下穿過(guò)濾料層、墊料層，由配水系統(tǒng)收集，并經(jīng)出水管排出此時(shí)開(kāi)F1、F2，關(guān)F3、F4、F5。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間過(guò)濾，濾料層截留的懸浮物數(shù)量增加；濾層孔隙率減小，使孔隙水流速增大，其結(jié)果一方面造成過(guò)濾阻力增大，另一方面水流對(duì)孔隙中截留的雜質(zhì)沖刷力增大，使出水水質(zhì)變差。當(dāng)水頭損失超過(guò)允許值，或者出水的懸浮物濃度超過(guò)規(guī)定值，過(guò)濾即應(yīng)終止，進(jìn)行濾池反沖洗。反沖洗時(shí)，開(kāi)F3、F4，關(guān)F1、F2。反沖洗水由沖洗水

6、管經(jīng)配水系濾料不均勻系數(shù)K80。以圖52為例，K80=1.050.53=2。不均勻系數(shù)反映濾料顆粒大小的差別程度。K80值越大，濾料越不均勻。如果采用不均勻系數(shù)很大的濾料，在反沖洗時(shí)，可能出現(xiàn)大顆粒沖不動(dòng)，小顆粒隨水流失的現(xiàn)象。在反洗后可能形成小顆粒填充在大顆粒間的孔隙里，使孔隙率和含污能力減小，水頭損失增大。相反，如果采用不均勻系數(shù)較?。O限值為1）的濾料，則篩分困難。目前，國(guó)內(nèi)快濾池一般采用d10=0.5～0.6mm，k80=2.0

7、～2.2mm的濾料，國(guó)外則傾向于選用稍大的d10和較小的d80。在生產(chǎn)中也有規(guī)定最大和最小兩種粒徑的較為簡(jiǎn)便的方法來(lái)表示濾料的規(guī)格。由于濾料顆粒大小形狀不一，進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，常以當(dāng)量粒徑de來(lái)反映粒徑的大小，為調(diào)和平均值，可按下式計(jì)算：(51)??????????????????iiiiinnnedpdppdpdpdppppd1221121其意義是將篩分曲線分為若干段，在粒徑di1和di2之間取其平均值di相應(yīng)于di1及di2間的顆粒重

8、量比為pi（以小數(shù)表示）。de與平均粒徑ds0的數(shù)值接近。考慮到篩孔和顆粒的不規(guī)則性，在理論計(jì)算時(shí)，需對(duì)篩孔進(jìn)行如下核準(zhǔn)。將干燥后濾料試樣放入篩孔為d的篩上，篩去細(xì)顆粒，然后放在一紙上，蓋好篩蓋，再振篩幾下，落下一些恰好能通過(guò)篩孔的顆粒，從中任取n個(gè)顆粒，準(zhǔn)確稱其重量ω，按下式計(jì)算篩的核準(zhǔn)孔徑d’：(52)36???nd?式中γ為濾料的容重。d’相當(dāng)于恰好通過(guò)篩孔d的濾料顆粒的等體積球體的直徑，d’應(yīng)略小于d（見(jiàn)圖52）。上述de的計(jì)算

9、通常以校準(zhǔn)篩孔后級(jí)配曲線為準(zhǔn)。濾層的含污能力和過(guò)濾效果除取決于濾料粒徑外，還與濾層厚度有關(guān)，即決定于濾層厚度和濾料粒徑的比值Lde。Lde值愈大，去除率也愈高，因?yàn)長(zhǎng)de值與單位過(guò)濾面積上濾料總表面積和顆粒數(shù)目成正比。所需的Lde值因水質(zhì)、濾速、去除率及要求的過(guò)濾持續(xù)時(shí)間而異。在設(shè)計(jì)條件給定的情況下，濾料粒徑和濾層厚度應(yīng)當(dāng)根據(jù)過(guò)濾方程和阻力公式計(jì)算。但是，迄今這些數(shù)學(xué)模型尚不完備，Lde需由實(shí)驗(yàn)確定。根據(jù)生產(chǎn)性濾池實(shí)測(cè)的Lde值，可用于