(好資料)1.5過(guò)濾--水處理教案(清華大學(xué)精品課程)

第五章 過(guò)濾(Filtration)第1節(jié) 概述一、慢濾池 濾速慢：V0.1-0.3 m/h 表面生長(zhǎng)一層濾膜（12個(gè)星期后）效果：濁度可降到0，可不消毒。機(jī)理：微生物吞食細(xì)菌 微生物分泌出起凝聚作用的酶 藻類產(chǎn)生氧氣，起氧化作用。但生產(chǎn)效率低，13月后堵塞，需刮掉濾膜，重新補(bǔ)砂。二、快濾池及其機(jī)理?xiàng)l件：濾速大于10 m/h 必須先投加混凝劑作用：去除濁度，濁度5度，同時(shí)可去除一部分細(xì)菌、病毒機(jī)理：表層細(xì)砂層粒徑為0.5mm，濾料孔隙率為80um，但進(jìn)入濾池的顆粒尺寸大部分小于30um，但仍能被去除。不光是簡(jiǎn)單的機(jī)械篩濾，還有接觸粘附的作用。主要有兩個(gè)過(guò)程：遷移和粘附遷移是顆粒脫離流線接近濾料的過(guò)程，主要由以下作用力引起： 攔截、 沉淀 慣性 擴(kuò)散 水動(dòng)力（非球形顆粒在速度梯度作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)） 對(duì)于這幾種力的大小，目前只能定性描述。 粘附：物理化學(xué)作用力（范德華引力、靜電力、以及一些特殊化學(xué)力）但表層濾料的篩分作用也不能排除，特別是在過(guò)濾后期，當(dāng)濾層中的孔隙尺寸逐漸減少時(shí)。應(yīng)用：給水處理原水混凝沉淀/澄清過(guò)濾原水微絮凝過(guò)濾（微絮凝過(guò)濾）原水加藥過(guò)濾（接觸過(guò)濾）廢水處理原水生物處理過(guò)濾 第2節(jié) 快濾池一、快濾池分類普通快濾池虹吸濾池重力濾池壓力濾池移動(dòng)罩沖洗濾池二、普通快濾池的構(gòu)造 組成：集水渠洗砂排水渠濾料層承托層配水系統(tǒng)管廊：渾水進(jìn)水管 清水出水管 初濾水 沖洗來(lái)水 沖洗排水 四大閥門（至少）過(guò)濾過(guò)程：最大過(guò)濾水頭損失1.52m工作周期：過(guò)濾開始沖洗結(jié)束1224h三、過(guò)濾方式1變水頭等速過(guò)濾 隨著過(guò)濾進(jìn)行，濾層孔隙率減少，水頭損失的增加，濾池內(nèi)水位自動(dòng)上升，自由進(jìn)流，以保持過(guò)濾速度不變。虹吸濾池、無(wú)閥濾池水頭損失與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系：清潔水頭損失H0 過(guò)濾任意時(shí)的水頭損失HH0h DHt h：配水系統(tǒng)、承托層及灌渠水頭損失之和 DHt：濾層的水頭損失增值 DHt與時(shí)間的關(guān)系反映了濾層截留雜質(zhì)與過(guò)濾時(shí)間的關(guān)系?？梢灾本€關(guān)系來(lái)表示。 Hmax 為最大過(guò)濾水頭損失，一般為1.5 2.0 m2等水頭等速過(guò)濾通過(guò)設(shè)置出水流速調(diào)節(jié)器，普通快濾池3等水頭變速過(guò)濾如果過(guò)濾水頭始終保持不變，濾速必然要降低。移動(dòng)罩濾池 多格濾池進(jìn)水渠連通，各池的水位和總水頭損失相等，但濾速v不等，主要是因?yàn)榻匚哿坎煌８蓛魹V料濾速大。 每座濾池的濾速是階梯性的下降，但在每一階梯段還是等速過(guò)濾，濾池內(nèi)的水位有一定程度上升，待某一個(gè)濾池反沖洗重新投入運(yùn)行時(shí)后，其它濾池的濾速下降一級(jí)，相應(yīng)地濾池組的水位也突然下降一些。 濾池組整體的總平均出水量是保持不變的。四、濾層內(nèi)雜質(zhì)分布規(guī)律濾料表層孔隙率較小。雜質(zhì)主要截留在濾料表層。下部濾層的截污能力還未得到充分發(fā)揮，由于水頭損失的提高，過(guò)濾就得停止，導(dǎo)致濾料層截污能力低。五、提高濾池截污能力的途徑 改進(jìn)方向：提高濾層含污能力，延長(zhǎng)過(guò)濾周期。1） 上向流 當(dāng)流速太大時(shí)，表面應(yīng)加格網(wǎng)或格柵。缺點(diǎn)：反沖洗時(shí)膨脹受到限制 沖洗水流與過(guò)濾水流方向一致，沖洗效果不好，大量污泥需通過(guò)整個(gè)濾層才能排出，往往使污泥排除不凈。2） 雙向流蘇聯(lián)發(fā)明的。此種過(guò)濾方式效果雖好，但濾池構(gòu)造復(fù)雜。3）雙層或多層濾料無(wú)煙煤石英砂無(wú)煙煤石英砂重質(zhì)礦石第3節(jié) 濾料與承托層一、濾料1種類 石英砂、無(wú)煙煤、大理石、石榴石、白云石 聚苯乙烯發(fā)泡塑料 纖維球?yàn)V料2粒狀濾料的粒徑與級(jí)配 粒徑：假想球面直徑 級(jí)配曲線：各種粒徑的顆粒所占重量比例的累積曲線。 有效粒徑和不均勻系數(shù) d10和d80：分別通過(guò)濾料重量10和80的篩孔孔徑 不均勻系數(shù)K80d80/d10 d10反映了產(chǎn)生水頭損失的主要部分。 K80愈大，顆粒愈不均勻，孔隙率下降，含污能力降低，反沖洗強(qiáng)度不好確定。 最大與最小粒徑：dmax, dmin 工程上為方便，一般dmind10, dmaxd80 我國(guó)規(guī)范中，采用dmax, dmin, K80來(lái)控制濾料粒徑分布。 濾料篩選方法 可以按要求設(shè)計(jì)d10和d803濾料層規(guī)格 材質(zhì)、粒徑和厚度 粒徑：小，比表面積大，有利于礬花的吸附但易堵塞 厚度：礬花穿透深度保護(hù)厚度穿透深度與粒徑、濾速及水的混凝效果有關(guān)（大） （大）（高） （差）類 別濾料組成濾速(m/h)強(qiáng)制濾速(m/h)粒徑(mm)不均勻系數(shù)K80厚度(mm)單層石英砂濾料dmax1.2dmin0.52.07008-1010-14雙層濾料無(wú)煙煤dmax1.8dmin0.8石英砂dmax1.2dmin0.52.021414-18三層濾料無(wú)煙煤dmax1.6dmin0.8石英砂dmax0.8dmin0.5重質(zhì)礦石dmax0.5dmin0.251. 71. 5 5- 7二、其它濾池1. 重力式無(wú)閥濾池自動(dòng)運(yùn)行、操作方便結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低3050小阻力配水系統(tǒng)，沖洗水由上部水箱供給但高度大，沖洗時(shí)進(jìn)水被帶走一部分 有頂蓋，裝卸濾料不變，觀察不到過(guò)濾情況。2.移動(dòng)罩沖洗濾池反沖洗來(lái)自其它格的濾過(guò)水與虹吸濾池相同移動(dòng)沖洗罩與無(wú)閥濾池相同分格