过滤讲义课件优质PPT.pptx
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作为生化处理后的深度处理,使滤后出水达到回用要求。
第一节概述,五、滤池的种类
(一)按滤速分,1、慢滤池2、快滤池,0.010.4m/h48m/h,3、高速滤池1016m/h
(二)按作用水头分1、重力滤池45m2、压力滤池1525m(三)按水流方向分1、下向流滤池2、上向流滤池3、双向流滤池(四)按滤料组成分,1、单层滤池2、双层滤池,滤速8-10m/h滤速10-14m/h滤速18-20m/h,3多层滤池,第二节过滤理论,一、过滤机理
(一)机械筛滤把滤料间的空隙看作“筛子”,尺寸大于孔隙尺寸的悬浮颗粒被截留下来。
(二)沉淀作用悬浮颗粒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,将微小的杂质沉淀截留下来。
(三)接触吸附悬浮颗粒在布朗运动等作用下迁移扩散到滤料表面,在范德华力等作用下被滤料吸附。
第二节过滤理论,二、过滤的接触吸附机理水中的悬浮颗粒能否粘附于滤料颗粒表面,涉及两个问题:
1、被水流挟带的颗粒如何脱离流线与滤料颗粒表面接近或接触?
颗粒的迁移机理2、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?
颗粒的粘附机理,第二节过滤理论,1、颗粒的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。
被水流挟带的颗粒随水流的流线运动。
颗粒之所以会脱离流线与滤料颗粒表面接近,完全是一种物理-力学作用,主要有拦截、沉淀、惯性、扩散和水动力作用。
拦截作用:
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;
沉淀作用:
颗粒沉速较大时会在重力作用下脱离流线,产生沉淀作用;
惯性作用:
颗粒具有较大惯性时,也可脱离流线与滤料表面接触;
扩散作用:
颗粒较小,布朗运动较剧烈时会扩散至滤料表面;
水动力作用:
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线与颗粒表面接触。
第二节过滤理论,2、颗粒的粘附机理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,被粘附于滤料颗粒表面上,或粘附在滤料表面上原先粘附的颗粒上。
此外絮凝颗粒的架桥作用也会存在。
Fa1表示颗粒1与滤料表面的粘附力,F表示颗料2与颗粒1之间的粘附力,a2FS1表示颗粒1所受到的平均水流剪力FS2表示颗粒2所受到的平均水流剪力F1、F2和F3均表示合力,在颗粒粘附的同时,还存在由于孔隙中水流剪力作用而导致颗粒从滤料表面上脱落趋势。
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。
第三节快滤池,一、滤池的构造1、进水系统2、承托垫层3、滤料层4、出水系统5、反洗系统6、排污系统,第三节快滤池,第三节快滤池,第三节快滤池,二、滤料层1、滤料层的作用滤料层是滤池的核心部分。
提供滤料接触吸附的表面积及颗粒物储存的空间和容积。
2、滤料,3、污染物在滤层中的分布规律4、滤层的含污能力5、不同滤池中滤料层的结构,第三节快滤池,二、滤料层2、滤料
(1)滤料的要求有足够的机械强度。
(在冲洗过程中不因碰撞、摩擦而破碎)有足够的化学稳定性。
(不溶于水,对废水中的化学成分足够稳定,不产生有害物质)具有一定的大小和级配。
(粒度适中,外形近乎球形,表面粗糙,带有棱角,能提供较大的比表面和孔隙率,满足截留颗粒物的要求)价廉,易得。
第三节快滤池,
(2)滤料的种类石英砂无烟煤粒石榴石粒磁铁矿粒白云石粒花岗岩粒聚苯乙烯发泡塑料球纤维滤料硅藻土,第三节快滤池,(3)滤料的粒径和级配滤料的粒径和级配应适应颗粒物的大小和去除效率的要求。
粒径:
表示颗粒的大小。
通常指能把滤料颗粒包围在内的一个假想的球体的直径。
级配:
是滤料各种粒径颗粒所占的重量比例。
第三节快滤池,滤料粒径的表示方法:
A、d10、d80和K80;
d10:
通过10%滤料质量的筛孔直径。
表示小颗粒的代表粒径。
d80:
通过80%滤料质量的筛孔直径。
表示粗颗粒的代表粒径。
K80:
滤料不均匀系数,K80=d80/d10。
反映颗粒大小的差别程度。
K80越大说明粗细颗粒尺寸相差越大,滤料直径越不均匀,对过滤和反冲洗都不利。
(体现:
降低滤料层的孔隙率;
降低其含污能力;
增加过滤时的阻力。
)B、dmax、dmin和K80C、平均粒径d50,D、当量直径de,式中:
pi两筛目间滤料重量百分率;
di两筛目粒径的几何平均值。
第三节快滤池,级配的表示方法:
可通过筛分试验求得。
筛分试验级配曲线。
级配曲线的应用:
可以确定滤料的有效粒径和不均匀系数。
国内:
快滤池一般采用d10=0.50.6mm,K80=2.02.2的滤料;
国外:
倾向于选用稍大的d10和较小的d80。
第三节快滤池,3、污染物在滤层中的分布规律过滤初期,滤料较干净,孔隙率较大,孔隙流速较小,水流剪力Fa1较小,因而粘附作用占优势。
随着过滤时间的延长,滤层中杂质逐渐增多,孔隙率逐渐减小,水流剪力逐渐增大,以至最后粘附上的颗粒(如图中颗粒3)将首先脱落下来,或者被水流挟带的后续颗粒不再有粘附现象,于是悬浮颗粒便向下层推移,下层滤料截留作用渐次得到发挥。
第三节快滤池,实际工作时,往往是下层滤料截留悬浮颗粒作用远未得到充分发挥时,过滤就得停止。
原因:
滤料经反冲洗后,滤层因膨胀而分层,表层滤料粒径最小,粘附比表面积最大,截留悬浮颗粒量最多,而孔隙尺寸又最小,因而,过滤到一定时间后,表层滤料间孔隙将逐渐被堵塞,甚至产生筛滤作用而形成泥膜,使过滤阻力剧增。
导致结果:
在一定过滤水头下滤速减小(或在一定滤速下水头损失达到极限值);
或者因滤层表面受力不均匀而使泥膜产生裂缝时,大量水流将自裂缝中流出,以致悬浮杂质穿过滤层而使出水水质恶化。
当上述两种情况之一出现时,过滤将被迫停止。
第三节快滤池,4、滤池的含污能力根据污染物在滤层中的分布规律可知,当过滤周期结束后,滤层中所截留的悬浮颗粒量在滤层深度方向变化很大。
滤层含污量:
指单位体积滤层中所截留的杂质量。
滤层含污能力:
在一个过滤周期内,如果按整个滤层计,单位体积滤料中的平均含污量称为“滤层含污能力”,单位以g/cm3或kg/cm3计。
如何提高滤层含污能力?
第三节快滤池,提高滤池含污能力的途径:
A、提高滤料颗粒的均匀性,即减小K80,增大d10。
B、由单层滤料改为多层滤料;
为了改变上细下粗的滤层中杂质分布严重的不均匀现象,提高滤层含污能力,出现了双层滤料、三层滤料或均质滤料等。
C、改变水流方向(上下双向过滤)。
第三节快滤池,5、不同滤池中滤料层的结构,第三节快滤池,三、承托层作用:
防止滤料从配水系统中流失;
反冲时均匀配水。
(1)单层滤料或双层滤料池,采用大阻力配水系统由天然卵石或碎石组成。
表,第三节快滤池,
(2)三层滤料滤池由于下层滤料粒径小而重量大,承托层必须与之相适应。
即上层采用重质矿石,以免反冲洗时承托层移动。
第三节快滤池,四、配水系统1、配水系统的作用(配水均匀性对冲洗效果影响很大)配水系统的作用:
均匀收集过滤后水;
使冲洗水在整个滤池面积上均匀分布。
配水不均匀的影响:
冲洗水量过大的地方,部分滤层膨胀过甚,甚至会招致局部承托层发生移动,滤料层和承托层混合,造成漏砂现象。
冲洗水量过小的地方,部分滤层膨胀不足,滤料层中的杂质冲洗不干净,逐渐胶结变大,形成“泥球”或“泥饼”。
第三节快滤池,2、配水系统的类型
(1)配水系统原理,由上式可见,要使配水均匀,可采取以下方式:
人为增大孔口阻力系数S1,即减小孔口面积;
(大阻力配水)减小干管和支管流速v1、v2,减小右式根号中的第二项的影响。
(小阻力配水),第三节快滤池,2、配水系统的类型
(2)配水系统分类根据配水系统原理分为:
大阻力配水系统中阻力配水系统小阻力配水系统,第三节快滤池,实际上,配水系统孔口阻力由大到小应是递减的,由于孔口阻力与孔口总面积或开孔比成反比,故开孔比a越大(开孔面积越大),孔口阻力越小。
阻力大小只是相对的含义,并无严格划分的科学依据。
一般把水头HW只需要1-1.5m以下的配水系统成为小阻力配水系统,这种系统靠滤池本身的水位,就足以提供所需要的水头。
大阻力配水系统的冲洗水头HW则高得多,需要专设反冲洗设备。
一般规定:
(开孔比a)a=0.200.25为大阻力配水,采用穿孔管系a=0.600.80为中阻力配水a=1.01.5为小阻力配水,采用穿孔滤板、滤砖和滤头等,第三节快滤池,
(1)大阻力配水系统快滤池中常用的是“穿孔管大阻力配水系统”,见图。
结构:
中间是一根干管(干渠),干管两侧接出若干根相互平行的支管。
支管下方开两排小孔,与中心线成45角交错排列。
特点:
孔口小、孔口阻力大。
冲洗时,水流自干管起端进入后,流入各支管,由支管孔口流出,再经承托层和滤料层流入排水槽。
第三节快滤池,图,大阻力配水系统结构,第三节快滤池,大阻力配水系统设计要求:
A、单池面积一般不宜大于100m2。
B、干管起端流速取1.0-1.5m/s,支管起端流速取1.5-2.0m/s,孔口流速取5-6m/s。
C、支管中心间距约0.2-0.3m,支管长度与直径之比一般不大于60;
D、开孔比为0.2%0.25%。
(开孔比:
孔口总面积与滤池面积之比)E、孔口直径取912mm。
当干管直径大于300mm时,干管顶部也应开孔布水,并在孔口上方设置挡板。
第三节快滤池,大阻力配水系统优缺点:
优点:
配水均匀性较好。
缺点:
结构较复杂;
孔口水头损太人,冲洗时动力消耗大;
管道易结垢,增加检修困难。
对冲洗水头有限的虹吸滤池和无阀滤池,大阻力配水系统不能采用。
第三节快滤池,
(2)小阻力配水系统穿孔(或缝隙)滤板基本原理:
减小干管和支管进口流速同样可使布水趋于均匀。
可以减小孔口阻力系数以减小孔口水头损失。
“小阻力”一词的涵义,即指配水系统中孔口阻力较小,这是相对于“大阻力”而言的。
第三节快滤池,
(2)小阻力配水系统钢筋混凝土穿孔(或缝隙)滤板在钢筋混凝土板上开圆孔或条式缝隙。
板上铺设一层或两层尼龙网。
特点:
造价较低,孔口不易堵塞,配水均匀性较好,强度高,耐腐蚀。
第三节快滤池,(3)中阻力配水系统二次配水的穿孔滤砖用钢筋混凝土或陶瓷制成。
每平方米滤池面积上铺设6块。
开孔比为:
上层1.07,下层0.7%,属中阻力配水系统。
滤砖构造分上下2层连成整体。
铺设时,各砖的下层相互连通,起到配水渠的作用;
上层各砖单独配水,用板分隔互不相通。
实际上是将滤池分成象一块滤砖大小的许多小格。
上层配水孔均匀布置,水流阻力基本接近,保证了滤池的均匀冲洗。
二次配水穿孔滤砖配水均匀性较好,但价格较高。
第三节快滤池,图,(3)中阻力配水系统
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