環(huán)境工程原理過濾課件

一、過濾過程二、過濾介質(zhì)三、過濾分類主要內(nèi)容第一節(jié)過濾操作的基本概念一、過濾過程主要內(nèi)容第一節(jié)過濾操作的基本概念過濾方式很多，適用廣泛，固-液、固-氣、大、小顆粒等。無論采用何種過濾方式，均需過濾介質(zhì)，過濾介質(zhì)是影響過濾操作重要因素。一、過濾過程過濾操作的外力：重力、壓力差或慣性離心力。

在外力作用下，使流體通過多孔介質(zhì)孔道而將固體顆粒截留，從而實(shí)現(xiàn)固體顆粒與流體的分離。過濾介質(zhì)—多孔物質(zhì)；濾漿(料漿)—被處理的懸浮液；濾餅(濾渣)—截留的固體顆粒；濾液—通過濾餅及過濾介質(zhì)的液體過濾方式很多，適用廣泛，固-液、固-氣、大、小顆粒等。無論采二、過濾介質(zhì)織物介質(zhì)：又稱濾布(網(wǎng))，由天然纖維、玻璃纖維、合成纖維或金屬絲編織而成。截留幾十微米顆粒。多孔材料：如素瓷、燒結(jié)金屬或玻璃、多孔塑料、濾紙和壓緊的氈與棉等。介質(zhì)較厚，孔道細(xì)，截留1～3μm微小顆粒。固體顆粒床層：由沙、木炭等固體顆粒(濾料)堆積而成，稱作濾床，應(yīng)用在各類濾池中，使含少量懸浮物的液體澄清。多孔膜：由特殊工藝合成的聚合物薄膜，常見的是醋酸纖維膜與聚酰胺膜，膜過濾屬精密過濾，可分離5nm微粒。起支撐濾餅作用，并讓濾液通過，基本要求是具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、盡可能小的流動(dòng)阻力，耐腐蝕和耐熱二、過濾介質(zhì)織物介質(zhì)：又稱濾布(網(wǎng))，由天然纖維、玻璃纖維、三、過濾方式1、濾餅過濾(表面過濾)：過濾介質(zhì)為織物、多孔材料或膜等，孔徑可大于最小顆粒的粒徑。過濾初期，部分小顆?？梢赃M(jìn)入或穿過介質(zhì)的小孔，后因顆粒的架橋作用使介質(zhì)的孔徑縮小形成有效的阻擋。

截留在介質(zhì)表面的顆粒形成濾渣層（濾餅），隨濾餅的形成，真正起過濾介質(zhì)作用的是濾餅，而非過濾介質(zhì)本身，故稱作濾餅過濾。主要用于含固量較大（>1%）的場(chǎng)合。慢濾池;袋濾器;壓濾機(jī)。三、過濾方式1、濾餅過濾(表面過濾)：截留在2、深層過濾：過濾介質(zhì)一般為介質(zhì)層較厚的濾床(如沙層、硅藻土等)。小于介質(zhì)孔隙的顆?？蛇M(jìn)入到介質(zhì)內(nèi)部，在長而曲折的孔道中被截留并附著于介質(zhì)之上。深層過濾無濾餅形成，主要用于凈化含固量較少（<0.1%）的流體，如水的凈化、煙氣除塵等。過濾介質(zhì)深層過濾示意圖在攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散沉淀等作用下，顆粒物最終附著在介質(zhì)表面快濾池等。2、深層過濾：過濾介質(zhì)深層過濾示意圖在攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散沉

為降低可壓縮濾餅的過濾阻力，可加入助濾劑改變?yōu)V餅的結(jié)構(gòu)。助濾劑是某種質(zhì)地堅(jiān)硬而能形成疏松餅層的固體顆粒或纖維狀物質(zhì)，有兩種加法：一是直接將其混入懸浮液；二是預(yù)涂于過濾介質(zhì)上。一般只有在以獲得清凈濾液為目的時(shí)才使用助濾劑。常用的助濾劑有粒狀（硅藻土，珍珠巖粉，碳粉或石棉粉等）和纖維狀（纖維素、石棉等）兩大類。四、濾餅的壓縮性和助濾劑濾餅不可壓縮濾餅:

顆粒具有一定剛性，形成的濾餅不因受到壓力而變形?？蓧嚎s濾餅:

顆粒較軟，形成的濾餅在壓差作用下易變形，導(dǎo)致濾餅中通道變小，阻力增大。為降低可壓縮濾餅的過濾阻力，可加入助濾劑改變(1)過濾過程在環(huán)境工程領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？(2)環(huán)境工程領(lǐng)域中的過濾過程，使用的過濾介質(zhì)主要有哪些？(3)過濾的主要類型有哪些？(4)表面過濾和深層過濾的主要區(qū)別是什么？本節(jié)思考題第一節(jié)過濾操作的基本概念(1)過濾過程在環(huán)境工程領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？本節(jié)思考題第一節(jié)過一、過濾基本方程二、過濾過程的計(jì)算三、過濾常數(shù)的測(cè)定四、濾餅洗滌五、過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算主要內(nèi)容第二節(jié)表面過濾的基本理論

掌握過濾過程的基本計(jì)算、過濾常數(shù)及其測(cè)定，掌握過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算。一、過濾基本方程主要內(nèi)容第二節(jié)表面過濾的基本理論掌握過主要特征：過濾是一種不穩(wěn)定流動(dòng)過程，隨過濾的進(jìn)行，流體中的固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面并逐漸積累成濾餅層。濾餅厚度：隨過濾時(shí)間的延長而增厚，其增厚速率與過濾所得濾液量成正比。過濾速度：由于濾餅厚度增加，過濾速度逐漸減小。一、過濾基本方程過濾速度u定義為：dt—微分過濾時(shí)間,sdV—dt時(shí)間內(nèi)通過的濾液量,m3

A—過濾面積,m2

表觀主要特征：過濾是一種不穩(wěn)定流動(dòng)過程，隨過濾的進(jìn)行，流體中的固Rm：過濾介質(zhì)過濾阻力,1/mRc：濾餅層過濾阻力,1/m過濾速度與推動(dòng)力間的關(guān)系可用Darcy定律表示：過程速率=過程推動(dòng)力/過程阻力表面過濾過程示意圖p

過濾壓差LL濾餅Lm過濾介質(zhì)Rm：過濾介質(zhì)過濾阻力,1/m過濾速度與推動(dòng)力間的關(guān)系可用又：

Rm=rmLm；Rc=rL

—Ruth過濾方程rm，r—過濾介質(zhì)和濾餅層的過濾比阻，m-2，單位厚度過濾介質(zhì)或?yàn)V餅層的阻力；Lm，L—過濾介質(zhì)和濾餅層厚度，m。把過濾介質(zhì)阻力轉(zhuǎn)化成厚度為Le的濾餅層阻力，Le為過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度又：Rm=rmLm；Rc=rL—Ruth過濾方程r假設(shè)每過濾1m3濾液，產(chǎn)生濾餅量fm3

，V：濾液體積，m3則：同理，生成厚度Le的濾餅獲得過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積用Ve表示過濾過程中餅厚L難以直接測(cè)定，而濾液體積V易于測(cè)量，故用V計(jì)算過濾速度更為方便。假設(shè)每過濾1m3濾液，產(chǎn)生濾餅量fm3，V：濾濾餅比阻r有兩種情況：不可壓縮濾餅：濾餅層的顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在壓力作用下不變形，r與p無關(guān)?？蓧嚎s濾餅：在壓力作用下易變形，r與p有關(guān)。單位壓差下濾餅的比阻，m-2Pa-1經(jīng)驗(yàn)式：濾餅的壓縮指數(shù)，對(duì)于可壓縮濾餅，s=0.2~0.8，對(duì)于不可壓縮濾餅，s=0。代入濾餅比阻r有兩種情況：?jiǎn)挝粔翰钕聻V餅的比阻，m-2Pa故：令q=V/A，

qe=Ve/A濾餅過濾基本方程令K過濾常數(shù)，與濾餅的顆粒性質(zhì)、懸浮液濃度、濾液黏度、濾餅的可壓縮性有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。qe：過濾介質(zhì)特性參數(shù)故：令q=V/A，濾餅過濾基本方程令K過濾常數(shù)，與濾餅的二、過濾過程的計(jì)算

過濾計(jì)算的基本問題：確定過濾速度與推動(dòng)力、阻力等因素的具體關(guān)系。1、恒壓過濾：對(duì)指定懸浮液，K為常數(shù)。忽略過濾介質(zhì)阻力二、過濾過程的計(jì)算過濾計(jì)算的基本問題：確定過濾速度與推如果恒壓過濾的濾液量已達(dá)到V1，即濾餅層厚度已累計(jì)到L1的條件下開始，如何計(jì)算？L1V1積分時(shí)：時(shí)間0t，濾液量V1V

如何應(yīng)用恒壓過濾方程？設(shè)計(jì)型：已知懸浮液量和推動(dòng)力，求所需過濾面積。操作型：已知過濾面積和推動(dòng)力，求懸浮液處理量；已知過濾面積和懸浮液處理量，求推動(dòng)力。如果恒壓過濾的濾液量已達(dá)到V1，即濾餅層厚度已累計(jì)到L1環(huán)境工程原理過濾課件環(huán)境工程原理過濾課件（二）恒速過濾特點(diǎn)：K不為常數(shù)，忽略過濾介質(zhì)阻力（二）恒速過濾特點(diǎn)：K不為常數(shù)，忽略過濾介質(zhì)阻力討論：要保持恒速則過濾壓差(推動(dòng)力)需隨濾餅增厚或累積濾液量增加而增加，過濾結(jié)束階段操作壓力會(huì)過高。實(shí)際操作中常常采用：先恒速過濾后恒壓過濾過濾開始時(shí)，以較低的恒速操作，以便在過濾介質(zhì)上平穩(wěn)、均勻地形成濾餅，減少顆粒穿透量、避免初濾液渾濁或網(wǎng)孔堵塞。進(jìn)入濾餅過濾階段，壓差上升到一定值后，即轉(zhuǎn)入恒壓過濾直至過濾終止。這種過濾操作可分段進(jìn)行計(jì)算，也可根據(jù)p隨V的變化關(guān)系直接由過濾基本方程進(jìn)行積分求解。

討論：環(huán)境工程原理過濾課件環(huán)境工程原理過濾課件環(huán)境工程原理過濾課件1、恒壓過濾常數(shù)K，qe的測(cè)定三、過濾常數(shù)的測(cè)定對(duì)恒壓過濾，過濾積分方程改寫為：

測(cè)出不同過濾時(shí)間t內(nèi)的濾液量q(按單位面積計(jì))，在直角坐標(biāo)系中繪制t/q與q的函數(shù)關(guān)系，得到一直線。由斜率求K，由截距求qe。t/q

q

2qe/K

斜率1/K

1、恒壓過濾常數(shù)K，qe的測(cè)定三、過濾常數(shù)的測(cè)定對(duì)恒壓過濾2、壓縮指數(shù)s的測(cè)定在不同過濾壓差下做過濾實(shí)驗(yàn)，求相應(yīng)K，K與Δp的關(guān)系在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上是一條直線，直線的斜率為(1-s)，可得s。lgKlgΔp

斜率(1－s)

2、壓縮指數(shù)s的測(cè)定在不同過濾壓差下做過濾實(shí)驗(yàn)，求相應(yīng)K，K實(shí)驗(yàn)序號(hào)ⅠⅡⅢ過濾壓強(qiáng)差△p/MPa0.10.30.4濾液體積V/m3過濾時(shí)間/s0.000000.0174.029.622.60.02214.395.174.50.03448.0205.2170.70.04756.2351.7285.80.051120.2530.8423.2【例題】采用邊長0.24m×0.23m小型板框?qū)δ彻腆w粉末與水的懸浮液進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)。懸浮液固體含量25kg/m3，溫度為20℃。測(cè)定過濾壓差△p為0.1、0.3、0.4MPa下不同過濾時(shí)間所得濾液量見下表。求：（1）各△p下的過濾常數(shù)K及過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液qe；（2）濾餅壓縮指數(shù)s。實(shí)驗(yàn)序號(hào)ⅠⅡⅢ過濾壓強(qiáng)差△p/MPa0.10.30.4濾液體實(shí)驗(yàn)序號(hào)ⅠⅡⅢ過濾壓差△p/0.10.30.4V/m3q/m3m-2tt/qtt/qtt/q0.010.10474.0711.529.6284.622.6217.30.020.208214.31030.395.1457.274.5358.20.030.31448.01445.2205.2661.9170.7550.60.040.416756.21817.8351.7845.4285.8687.00.050.5201120.22167.7530.81020.8423.2813.8（1）計(jì)算q與t/q，繪出t/q～q圖，得三條直線。讀取直線斜率和截距可求得

K、qeⅠ：2.81×10-4，0.0458；Ⅱ：5.59×10-4，0.0270；

Ⅲ：6.84×10-4，0.0238實(shí)驗(yàn)序號(hào)ⅠⅡⅢ過濾壓差△p/0.10.30.4V/m3q/m（2）將三次實(shí)驗(yàn)的K和△p數(shù)據(jù)繪制于雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，

讀取直線斜率，求得s＝0.363。（2）將三次實(shí)驗(yàn)的K和△p數(shù)據(jù)繪制于雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，四、濾餅洗滌

回收滯留在顆?？p隙間的濾液，或去除濾餅中的可溶性雜質(zhì)，洗滌操作大多具有恒速恒壓的特點(diǎn)。洗滌速度:單位時(shí)間通過單位洗滌面積洗滌液量洗滌時(shí)間：式中下標(biāo)W表示洗滌操作

若洗滌壓力與過濾終了時(shí)的操作壓力相同，洗滌液與濾液的粘度大致相等，則洗滌速度與過濾終了時(shí)速度之間存在一定的關(guān)系，它取決于特定過濾設(shè)備上采用的洗滌方式。四、濾餅洗滌回收滯留在顆?？p隙間的濾液，或去除濾餅中的可溶

連續(xù)過濾機(jī)及葉濾機(jī)等采用置換洗滌法，洗水與過濾終了時(shí)濾液流過的路徑基本相同，洗滌與過濾面積也相同，洗滌速率大致等于過濾終了時(shí)的過濾速率，即板框過濾機(jī)采用橫穿洗滌法，洗水橫穿兩層濾布及整個(gè)厚度的濾餅，流徑長度約為過濾終了時(shí)濾液流動(dòng)的兩倍，而洗水流通面積僅為過濾面積的一半。連續(xù)過濾機(jī)及葉濾機(jī)等采用置換洗滌法，洗水與過若洗水粘度、洗水表壓與濾液粘度、過濾壓力差有明顯差異時(shí)，所需洗滌時(shí)間可按下式進(jìn)行校正，即t’w—校正后的洗滌時(shí)間，s；

tw—未經(jīng)校正的洗滌時(shí)間，s；μw—洗水粘度，Pa·s；Δp—過濾終了時(shí)的推動(dòng)力，Pa；Δpw—洗滌推動(dòng)力，Pa。若洗水粘度、洗水表壓與濾液粘度、過濾壓力差有明顯差異時(shí)，所需五、過濾設(shè)備間歇過濾機(jī)：板框過濾機(jī)和葉濾機(jī)連續(xù)過濾機(jī)：轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)操作方式結(jié)構(gòu)：由若干交替排列的濾板、濾框與夾于板框之間的濾布疊合組裝壓緊而成。1、板框過濾機(jī)濾板濾框?yàn)V布濾板濾布濾布濾框?yàn)V布五、過濾設(shè)備間歇過濾機(jī)：板框過濾機(jī)和葉濾機(jī)連續(xù)過濾機(jī)：轉(zhuǎn)筒常見濾板與濾框常見濾板與濾框一個(gè)操作循環(huán)的工作過程一個(gè)操作循環(huán)的工作過程環(huán)境工程原理過濾課件2、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)2、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)設(shè)備的主體是一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓筒，其表面有一層金屬網(wǎng)，網(wǎng)上復(fù)蓋濾布，筒的下部侵入濾漿中2、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)a轉(zhuǎn)筒；b濾餅；c割刀；d轉(zhuǎn)動(dòng)盤；e固定盤；f走濾液的真空凹槽；g吸走洗水的真空凹槽；h通入壓縮空氣的凹槽1-7格：過濾區(qū)；8-10、14格：吸干區(qū)；12-13格：洗滌區(qū)；16-17格：吹松區(qū)；11、15、18格：不工作。設(shè)備的主體是一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓筒，其表面有一層金屬網(wǎng)，網(wǎng)上復(fù)六、過濾機(jī)生產(chǎn)能力一個(gè)操作循環(huán)：過濾

洗滌

卸餅、清洗濾布、組裝時(shí)間：tFtW

tD生產(chǎn)能力為：一般以單位時(shí)間得到的濾液量qV表示，當(dāng)以濾餅為產(chǎn)品時(shí)也可用單位時(shí)間得到的濾餅量來表示。1、間歇式過濾機(jī)濾液量：qV

00一個(gè)循環(huán)總時(shí)間：tT=tF+tW+tD

生產(chǎn)中應(yīng)盡量縮短輔助操作時(shí)間以提高生產(chǎn)能力。注意：恒壓操作過濾速率隨過濾時(shí)間增長而下降，合理選擇每個(gè)循環(huán)中的過濾時(shí)間，可得到最大的生產(chǎn)能力。六、過濾機(jī)生產(chǎn)能力一個(gè)操作循環(huán)：過濾

洗滌

卸2、連續(xù)式過濾機(jī)

特點(diǎn):過濾，洗滌，卸餅等操作是在轉(zhuǎn)筒表面的不同區(qū)域同時(shí)進(jìn)行，即在轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)一周過程中起過濾作用的表面所占比例是一定的。以轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/分）勻速旋轉(zhuǎn)的過濾機(jī)，又等價(jià)于過濾時(shí)間在旋轉(zhuǎn)周期（1/n）中所占的比例，故每周期的有效過濾時(shí)間為：將這種分區(qū)概念等價(jià)轉(zhuǎn)換為浸沒度，即浸沒在料漿中的轉(zhuǎn)筒表面所對(duì)應(yīng)的圓心角與2之比：2、連續(xù)式過濾機(jī)特點(diǎn):過濾，洗滌，卸餅等操作是在轉(zhuǎn)筒表面每周期濾液量為：生產(chǎn)能力：恒壓過濾時(shí)：忽略介質(zhì)阻力:

轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)速高生產(chǎn)能力大；實(shí)際操作中轉(zhuǎn)速一般不會(huì)超過3轉(zhuǎn)/分。原因是轉(zhuǎn)速較高時(shí)形成的濾餅薄且含液率高，不僅會(huì)增加卸除濾餅的難度，也將影響濾餅質(zhì)量和濾液收率。這樣就把回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)部分轉(zhuǎn)鼓表面的連續(xù)過濾轉(zhuǎn)換為全部轉(zhuǎn)鼓表面的間歇過濾，恒壓過濾方程仍適用。每周期濾液量為：生產(chǎn)能力：恒壓過濾時(shí)：忽略介質(zhì)阻力:(1)表面過濾的過濾阻力由哪些部分組成？(2)表面過濾的過濾速度與推動(dòng)力和阻力的關(guān)系如何表示？(3)過濾常數(shù)與哪些因素有關(guān)？(4)哪些因素影響濾餅層比阻？(5)過濾介質(zhì)的比當(dāng)量濾液量的物理意義是什么？本節(jié)思考題第二節(jié)表面過濾的基本理論

(1)表面過濾的過濾阻力由哪些部分組成？本節(jié)思考題第二節(jié)(6)恒壓過濾和恒速過濾的主要區(qū)別是什么？(7)如何通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定過濾常數(shù)、過濾介質(zhì)的比當(dāng)量濾液量和壓縮指數(shù)？(8)洗滌過程和過濾過程有什么關(guān)系？(9)間歇式過濾機(jī)和連續(xù)式過濾機(jī)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)是什么？第二節(jié)表面過濾的基本理論

(6)恒壓過濾和恒速過濾的主要區(qū)別是什么？第二節(jié)表面過濾第三節(jié)深層過濾的基本理論一、流體通過顆粒床層的流動(dòng)二、深層過濾過程中懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)三、深層過濾的水力學(xué)主要內(nèi)容掌握流體通過顆粒床層的流動(dòng)、深層過濾過程中懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)特性。第三節(jié)深層過濾的基本理論一、流體通過顆粒床層的流動(dòng)主要內(nèi)

深層過濾是利用過濾介質(zhì)間的空隙進(jìn)行過濾的過程，實(shí)際上是流體通過顆粒過濾介質(zhì)床層的流動(dòng)過程眾多固體顆粒堆積而成的靜止的顆粒床層稱為固定床許多化工操作都與流體通過固定床的流動(dòng)有關(guān)，其中常見的有：

（1）固定床反應(yīng)器(組成是粒狀或片狀催化劑)

（2）懸浮液的過濾(組成是懸浮液中的固定顆粒堆積而成的濾餅)深層過濾一般適用于流體中顆粒含量少的場(chǎng)合。深層過濾是利用過濾介質(zhì)間的空隙進(jìn)行過濾的過程，實(shí)際上深層過濾在水處理中的應(yīng)用水處理中的加壓砂濾器、快濾池快濾池深層過濾在水處理中的應(yīng)用快濾池一、流體通過顆粒床層的流動(dòng)顆粒與流體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特性與顆粒本身的特性密切相關(guān)。（一）混合顆粒的幾何特性1、粒度分布混合顆粒濾料—單顆粒粒徑不同—粒度分布—篩分法標(biāo)準(zhǔn)篩：是由一系列篩孔孔徑遞增(0.045mm~4.0mm)、篩孔為正方形的金屬絲網(wǎng)組成，篩網(wǎng)上每英寸長度的孔數(shù)為篩號(hào)，國內(nèi)將其稱之為目數(shù)。一、流體通過顆粒床層的流動(dòng)顆粒與流體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特性與顆粒累計(jì)粒度分布曲線：大小篩分實(shí)驗(yàn)：將一套標(biāo)準(zhǔn)篩按篩孔上大下小的順序疊在一起，將稱重后的顆粒樣品放在最上面的篩子上，整套篩子用振蕩器振動(dòng)，不同粒度的顆粒分別被截留在各號(hào)篩網(wǎng)面上。稱量各號(hào)篩網(wǎng)上的篩留物，計(jì)算其在混合顆粒中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即可得到樣品的粒度分布。累計(jì)粒度分布曲線：大篩分實(shí)驗(yàn)：將一套標(biāo)準(zhǔn)篩按篩孔上大下小的順2、混合顆粒的平均粒徑顆粒比表面對(duì)流體通過固定床的流動(dòng)影響最大，常以比表面積相等的原則定義混合顆粒的平均直徑dpm。若密度為p的單位質(zhì)量混合球形顆粒中，粒徑為dpi顆粒的質(zhì)量分率為xmi

，則混合顆粒的表面積為:Vpiai若混合顆粒平均直徑為dpm，Vpa對(duì)于非球形顆粒

2、混合顆粒的平均粒徑顆粒比表面對(duì)流體通過固（二）顆粒床層的幾何特性

流體流過顆粒床層時(shí)，其流動(dòng)特性與顆粒床層的一下幾何特性有關(guān)。1、顆粒床層的空隙率ε表示床層中顆粒堆積的疏密程度，ε↓緊密，阻力↑。2、顆粒床層的比表面床層的比表面積ab：?jiǎn)挝惑w積的床層中顆粒的表面積。ab與a之間的關(guān)系如下：ab與顆粒尺寸有關(guān)，顆粒尺寸愈小，床層比表面愈大。（二）顆粒床層的幾何特性1、顆粒床層的空隙率ε表示床層中顆3、顆粒床層的當(dāng)量直徑L

ΔP當(dāng)流體通過固定顆粒床層時(shí)，由于顆粒大小不均勻，形狀不規(guī)則，所形成的通道是彎曲、變截面、縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，造成直接計(jì)算流動(dòng)阻力的困難。合理簡(jiǎn)化過程，建立物理模型是工程問題處理方法之一。(1)簡(jiǎn)化的依據(jù)：過程的特殊性—爬流

流體通過顆粒層的流動(dòng)一般很緩慢，呈爬流狀態(tài)，不存在邊界層脫體。因此，流動(dòng)壓降主要來自表面摩擦，只與流體通道的表面積成正比，與通道的形狀幾乎無關(guān)，亦即只與顆粒的表面積成正比，與顆粒形狀無關(guān)。3、顆粒床層的當(dāng)量直徑L當(dāng)流體通過固定顆粒床層時(shí)，由于顆粒大(2)合理簡(jiǎn)化將復(fù)雜、不規(guī)則的網(wǎng)狀通道簡(jiǎn)化為許多管徑為deb，長度為Leb的平行細(xì)管。(3)本質(zhì)近似（等效）簡(jiǎn)化不能失真，簡(jiǎn)化的物理模型與實(shí)際過程在本質(zhì)上要近似（等效）。在此體現(xiàn)為：1）細(xì)管長度與床層厚度成正比；2）在相同的u條件下，兩者的△P相同；3）細(xì)管的內(nèi)表面積等床層顆粒的全部表面積；4）細(xì)管的全部流動(dòng)空間等于顆粒床層的空隙體積。(2)合理簡(jiǎn)化(3)本質(zhì)近似（等效）1）細(xì)管長度與床層厚顆粒床層的當(dāng)量直徑定義為：取面積1m2，厚度1m的顆粒床層為基準(zhǔn)，據(jù)簡(jiǎn)化模型則顆粒床層的當(dāng)量直徑為：與床層空隙率和顆粒尺寸有關(guān)顆粒床層的當(dāng)量直徑定義為：取面積1m2，厚度1m的顆粒床層對(duì)于非球形顆粒

dea：等比表面積當(dāng)量直徑deV：等體積當(dāng)量直徑：形狀系數(shù)對(duì)于非球形顆粒dea：等比表面積當(dāng)量直徑（三）流體在顆粒床層中的流動(dòng)

1、流動(dòng)速度根據(jù)上述簡(jiǎn)化模型，流體在顆粒床層中流動(dòng)可以看成是在小孔道管束中流動(dòng)，而流體在孔道內(nèi)的流動(dòng)可以看成是層流。流動(dòng)速度可以用哈根一泊肅葉定律來描述。ul——流體在床層空隙中的實(shí)際流速，m/s；deb——顆粒床層的當(dāng)量直徑，m;p——流體通過顆粒床層的壓力差，Pa；——流體黏度，Pas；l’——孔通道的平均長度，m。（三）流體在顆粒床層中的流動(dòng)1、流動(dòng)速度ul——流體在床層顆粒床層的空床流速u：dV——dt時(shí)間內(nèi)通過床層的濾液量，m3；A——垂直于流向的顆粒床層截面積，m2。床層空隙中實(shí)際流速ul與空床流速u間關(guān)系如下：在計(jì)算顆粒床各參數(shù)關(guān)系式中，所涉及的流速都是流體的空床流速（表觀流速），即用流體體積流速除以反應(yīng)器截面積求得。但許多流體力學(xué)行為與實(shí)際流速即空隙速度有關(guān)，實(shí)際流速由體積流速除以實(shí)際通過的截面積求得。實(shí)際流通截面就是反應(yīng)器截面積減去顆粒所占面積得出的空隙面積。顆粒床層的空床流速u：dV——dt時(shí)間內(nèi)通過床層的濾液量，按簡(jiǎn)化模型，孔通道長度l’與顆粒床層厚度L成正比，Kozeny-Carmam方程Kl

為Kozeny系數(shù)，與下列因素有關(guān)：床層顆粒粒徑、形狀床層空隙率等在床層空隙率＝0.3～0.5時(shí)，Kl＝5。按簡(jiǎn)化模型，孔通道長度l’與顆粒床層厚度L成正比，Koze2、顆粒床層的阻力顆粒床層比阻則：流體在顆粒床層中流動(dòng)速度的影響因素？一是促使流體流動(dòng)的推動(dòng)力p；二是阻礙流體流動(dòng)的因素rL：(1)流體黏度；(2)床層阻力：床層性質(zhì)（比阻r）及厚度L。與顆粒床顆粒大小和孔隙率有關(guān)通過試驗(yàn)求得2、顆粒床層的阻力顆粒床層比阻則：流體在顆粒床層中流動(dòng)速度1、遷移行為：顆粒進(jìn)入濾料內(nèi)部后，主要包括以下幾個(gè)行為：

二、深層過濾過程中懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)

顆粒偏離流線運(yùn)動(dòng)到濾料內(nèi)部空隙表面推動(dòng)力包括：a.擴(kuò)散作用(布朗運(yùn)動(dòng))，對(duì)<1m的顆粒起作用；b.重力沉降，當(dāng)顆粒較大時(shí)，重力沉降起主要作用；c.流體運(yùn)動(dòng)作用力(慣性力)，如慣性離心力，使顆粒

偏離流線而運(yùn)動(dòng)到濾料表面。1、遷移行為：顆粒進(jìn)入濾料內(nèi)部后，主要包括以下幾個(gè)行為：二2、附著行為：3、脫落行為：

影響附著的作用力影響附著顆粒脫落主要因素流體對(duì)附著顆粒的剪切作用運(yùn)動(dòng)顆粒對(duì)附著顆粒的碰撞作用。靜電作用力(靜電斥力或靜電引力)范德華引力2、附著行為：3、脫落行為：影響附著的作用力1、清潔濾料床層過濾初期，濾料層孔隙尚無堵塞，孔隙大小與孔隙率沒有變化。三、深層過濾的水力學(xué)過濾水力學(xué)是指過濾過程中流體通過濾料層時(shí)流速和水頭損失的變化流速計(jì)算：阻力損失：式中：L——濾料層厚度，m；

——運(yùn)動(dòng)黏滯系數(shù)，m/s21、清潔濾料床層過濾初期，濾料層孔隙尚無堵塞，孔隙大小與孔隙對(duì)于非均勻?yàn)V料的實(shí)際濾層，計(jì)算阻力損失時(shí)：可以按篩分曲線分成若干微小濾料層，取相鄰兩層的篩孔孔徑的平均值作為各層的計(jì)算粒徑。假設(shè)粒徑為dpi的濾料質(zhì)量占全部濾料質(zhì)量之比為pi，則清潔濾料層的總阻力損失為：阻力損失的影響因素？對(duì)于非均勻?yàn)V料的實(shí)際濾層，計(jì)算阻力損失時(shí)：阻力損失的影響因素第三節(jié)深層過濾的基本理論第三節(jié)深層過濾的基本理論第三節(jié)深層過濾的基本理論第三節(jié)深層過濾的基本理論2、運(yùn)行過程中濾料床層隨著過濾時(shí)間的延長，濾層中截留的懸浮物量逐漸增多，濾層空隙率逐漸減少。如空隙率減少，在阻力損失不變條件下濾速將降低。反之，如果濾速保持不變，阻力損失將增加。等速過濾：任意過濾時(shí)間t時(shí)的濾料層的總阻力損失式中：Kt——實(shí)驗(yàn)系數(shù)；

ρ0——過濾原液的固體濃度。2、運(yùn)行過程中濾料床層隨著過濾時(shí)間的延長，濾層中截留的懸浮物減少或消除濾料表層堵塞的措施：p261過濾水頭損失的時(shí)間變化odst減少或消除濾料表層堵塞的措施：p261過濾水頭損失的時(shí)間變化第三節(jié)深層過濾的基本理論第三節(jié)深層過濾的基本理論第三節(jié)深層過濾的基本理論第三節(jié)深層過濾的基本理論(1)混合顆粒和顆粒床層有哪些主要的幾何特性？(2)混合顆粒的平均粒徑和顆粒床層的當(dāng)量直徑如何定義？(3)流體通過顆粒床層的實(shí)際流速與哪些因素有關(guān)，與空床流速是什么關(guān)系？(4)深層過濾的過濾速度與推動(dòng)力和阻力的關(guān)系如何表示？本節(jié)思考題第三節(jié)深層過濾的基本理論(5)懸浮顆粒在床層中的運(yùn)動(dòng)包括哪些主要行為？(6)流體在深層過濾中的水頭損失如何變化，主要存在哪些變化情況？(7)如何防止濾料表層的堵塞，為什么？(1)混合顆粒和顆粒床層有哪些主要的幾何特性？本節(jié)思考題第一、過濾過程二、過濾介質(zhì)三、過濾分類主要內(nèi)容第一節(jié)過濾操作的基本概念一、過濾過程主要內(nèi)容第一節(jié)過濾操作的基本概念過濾方式很多，適用廣泛，固-液、固-氣、大、小顆粒等。無論采用何種過濾方式，均需過濾介質(zhì)，過濾介質(zhì)是影響過濾操作重要因素。一、過濾過程過濾操作的外力：重力、壓力差或慣性離心力。

在外力作用下，使流體通過多孔介質(zhì)孔道而將固體顆粒截留，從而實(shí)現(xiàn)固體顆粒與流體的分離。過濾介質(zhì)—多孔物質(zhì)；濾漿(料漿)—被處理的懸浮液；濾餅(濾渣)—截留的固體顆粒；濾液—通過濾餅及過濾介質(zhì)的液體過濾方式很多，適用廣泛，固-液、固-氣、大、小顆粒等。無論采二、過濾介質(zhì)織物介質(zhì)：又稱濾布(網(wǎng))，由天然纖維、玻璃纖維、合成纖維或金屬絲編織而成。截留幾十微米顆粒。多孔材料：如素瓷、燒結(jié)金屬或玻璃、多孔塑料、濾紙和壓緊的氈與棉等。介質(zhì)較厚，孔道細(xì)，截留1～3μm微小顆粒。固體顆粒床層：由沙、木炭等固體顆粒(濾料)堆積而成，稱作濾床，應(yīng)用在各類濾池中，使含少量懸浮物的液體澄清。多孔膜：由特殊工藝合成的聚合物薄膜，常見的是醋酸纖維膜與聚酰胺膜，膜過濾屬精密過濾，可分離5nm微粒。起支撐濾餅作用，并讓濾液通過，基本要求是具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、盡可能小的流動(dòng)阻力，耐腐蝕和耐熱二、過濾介質(zhì)織物介質(zhì)：又稱濾布(網(wǎng))，由天然纖維、玻璃纖維、三、過濾方式1、濾餅過濾(表面過濾)：過濾介質(zhì)為織物、多孔材料或膜等，孔徑可大于最小顆粒的粒徑。過濾初期，部分小顆粒可以進(jìn)入或穿過介質(zhì)的小孔，后因顆粒的架橋作用使介質(zhì)的孔徑縮小形成有效的阻擋。

截留在介質(zhì)表面的顆粒形成濾渣層（濾餅），隨濾餅的形成，真正起過濾介質(zhì)作用的是濾餅，而非過濾介質(zhì)本身，故稱作濾餅過濾。主要用于含固量較大（>1%）的場(chǎng)合。慢濾池;袋濾器;壓濾機(jī)。三、過濾方式1、濾餅過濾(表面過濾)：截留在2、深層過濾：過濾介質(zhì)一般為介質(zhì)層較厚的濾床(如沙層、硅藻土等)。小于介質(zhì)孔隙的顆?？蛇M(jìn)入到介質(zhì)內(nèi)部，在長而曲折的孔道中被截留并附著于介質(zhì)之上。深層過濾無濾餅形成，主要用于凈化含固量較少（<0.1%）的流體，如水的凈化、煙氣除塵等。過濾介質(zhì)深層過濾示意圖在攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散沉淀等作用下，顆粒物最終附著在介質(zhì)表面快濾池等。2、深層過濾：過濾介質(zhì)深層過濾示意圖在攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散沉

為降低可壓縮濾餅的過濾阻力，可加入助濾劑改變?yōu)V餅的結(jié)構(gòu)。助濾劑是某種質(zhì)地堅(jiān)硬而能形成疏松餅層的固體顆粒或纖維狀物質(zhì)，有兩種加法：一是直接將其混入懸浮液；二是預(yù)涂于過濾介質(zhì)上。一般只有在以獲得清凈濾液為目的時(shí)才使用助濾劑。常用的助濾劑有粒狀（硅藻土，珍珠巖粉，碳粉或石棉粉等）和纖維狀（纖維素、石棉等）兩大類。四、濾餅的壓縮性和助濾劑濾餅不可壓縮濾餅:

顆粒具有一定剛性，形成的濾餅不因受到壓力而變形?？蓧嚎s濾餅:

顆粒較軟，形成的濾餅在壓差作用下易變形，導(dǎo)致濾餅中通道變小，阻力增大。為降低可壓縮濾餅的過濾阻力，可加入助濾劑改變(1)過濾過程在環(huán)境工程領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？(2)環(huán)境工程領(lǐng)域中的過濾過程，使用的過濾介質(zhì)主要有哪些？(3)過濾的主要類型有哪些？(4)表面過濾和深層過濾的主要區(qū)別是什么？本節(jié)思考題第一節(jié)過濾操作的基本概念(1)過濾過程在環(huán)境工程領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？本節(jié)思考題第一節(jié)過一、過濾基本方程二、過濾過程的計(jì)算三、過濾常數(shù)的測(cè)定四、濾餅洗滌五、過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算主要內(nèi)容第二節(jié)表面過濾的基本理論

掌握過濾過程的基本計(jì)算、過濾常數(shù)及其測(cè)定，掌握過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算。一、過濾基本方程主要內(nèi)容第二節(jié)表面過濾的基本理論掌握過主要特征：過濾是一種不穩(wěn)定流動(dòng)過程，隨過濾的進(jìn)行，流體中的固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面并逐漸積累成濾餅層。濾餅厚度：隨過濾時(shí)間的延長而增厚，其增厚速率與過濾所得濾液量成正比。過濾速度：由于濾餅厚度增加，過濾速度逐漸減小。一、過濾基本方程過濾速度u定義為：dt—微分過濾時(shí)間,sdV—dt時(shí)間內(nèi)通過的濾液量,m3

A—過濾面積,m2

表觀主要特征：過濾是一種不穩(wěn)定流動(dòng)過程，隨過濾的進(jìn)行，流體中的固Rm：過濾介質(zhì)過濾阻力,1/mRc：濾餅層過濾阻力,1/m過濾速度與推動(dòng)力間的關(guān)系可用Darcy定律表示：過程速率=過程推動(dòng)力/過程阻力表面過濾過程示意圖p

過濾壓差LL濾餅Lm過濾介質(zhì)Rm：過濾介質(zhì)過濾阻力,1/m過濾速度與推動(dòng)力間的關(guān)系可用又：

Rm=rmLm；Rc=rL

—Ruth過濾方程rm，r—過濾介質(zhì)和濾餅層的過濾比阻，m-2，單位厚度過濾介質(zhì)或?yàn)V餅層的阻力；Lm，L—過濾介質(zhì)和濾餅層厚度，m。把過濾介質(zhì)阻力轉(zhuǎn)化成厚度為Le的濾餅層阻力，Le為過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾餅厚度又：Rm=rmLm；Rc=rL—Ruth過濾方程r假設(shè)每過濾1m3濾液，產(chǎn)生濾餅量fm3

，V：濾液體積，m3則：同理，生成厚度Le的濾餅獲得過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液體積用Ve表示過濾過程中餅厚L難以直接測(cè)定，而濾液體積V易于測(cè)量，故用V計(jì)算過濾速度更為方便。假設(shè)每過濾1m3濾液，產(chǎn)生濾餅量fm3，V：濾濾餅比阻r有兩種情況：不可壓縮濾餅：濾餅層的顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在壓力作用下不變形，r與p無關(guān)?？蓧嚎s濾餅：在壓力作用下易變形，r與p有關(guān)。單位壓差下濾餅的比阻，m-2Pa-1經(jīng)驗(yàn)式：濾餅的壓縮指數(shù)，對(duì)于可壓縮濾餅，s=0.2~0.8，對(duì)于不可壓縮濾餅，s=0。代入濾餅比阻r有兩種情況：?jiǎn)挝粔翰钕聻V餅的比阻，m-2Pa故：令q=V/A，

qe=Ve/A濾餅過濾基本方程令K過濾常數(shù)，與濾餅的顆粒性質(zhì)、懸浮液濃度、濾液黏度、濾餅的可壓縮性有關(guān)，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。qe：過濾介質(zhì)特性參數(shù)故：令q=V/A，濾餅過濾基本方程令K過濾常數(shù)，與濾餅的二、過濾過程的計(jì)算

過濾計(jì)算的基本問題：確定過濾速度與推動(dòng)力、阻力等因素的具體關(guān)系。1、恒壓過濾：對(duì)指定懸浮液，K為常數(shù)。忽略過濾介質(zhì)阻力二、過濾過程的計(jì)算過濾計(jì)算的基本問題：確定過濾速度與推如果恒壓過濾的濾液量已達(dá)到V1，即濾餅層厚度已累計(jì)到L1的條件下開始，如何計(jì)算？L1V1積分時(shí)：時(shí)間0t，濾液量V1V

如何應(yīng)用恒壓過濾方程？設(shè)計(jì)型：已知懸浮液量和推動(dòng)力，求所需過濾面積。操作型：已知過濾面積和推動(dòng)力，求懸浮液處理量；已知過濾面積和懸浮液處理量，求推動(dòng)力。如果恒壓過濾的濾液量已達(dá)到V1，即濾餅層厚度已累計(jì)到L1環(huán)境工程原理過濾課件環(huán)境工程原理過濾課件（二）恒速過濾特點(diǎn)：K不為常數(shù)，忽略過濾介質(zhì)阻力（二）恒速過濾特點(diǎn)：K不為常數(shù)，忽略過濾介質(zhì)阻力討論：要保持恒速則過濾壓差(推動(dòng)力)需隨濾餅增厚或累積濾液量增加而增加，過濾結(jié)束階段操作壓力會(huì)過高。實(shí)際操作中常常采用：先恒速過濾后恒壓過濾過濾開始時(shí)，以較低的恒速操作，以便在過濾介質(zhì)上平穩(wěn)、均勻地形成濾餅，減少顆粒穿透量、避免初濾液渾濁或網(wǎng)孔堵塞。進(jìn)入濾餅過濾階段，壓差上升到一定值后，即轉(zhuǎn)入恒壓過濾直至過濾終止。這種過濾操作可分段進(jìn)行計(jì)算，也可根據(jù)p隨V的變化關(guān)系直接由過濾基本方程進(jìn)行積分求解。

討論：環(huán)境工程原理過濾課件環(huán)境工程原理過濾課件環(huán)境工程原理過濾課件1、恒壓過濾常數(shù)K，qe的測(cè)定三、過濾常數(shù)的測(cè)定對(duì)恒壓過濾，過濾積分方程改寫為：

測(cè)出不同過濾時(shí)間t內(nèi)的濾液量q(按單位面積計(jì))，在直角坐標(biāo)系中繪制t/q與q的函數(shù)關(guān)系，得到一直線。由斜率求K，由截距求qe。t/q

q

2qe/K

斜率1/K

1、恒壓過濾常數(shù)K，qe的測(cè)定三、過濾常數(shù)的測(cè)定對(duì)恒壓過濾2、壓縮指數(shù)s的測(cè)定在不同過濾壓差下做過濾實(shí)驗(yàn)，求相應(yīng)K，K與Δp的關(guān)系在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上是一條直線，直線的斜率為(1-s)，可得s。lgKlgΔp

斜率(1－s)

2、壓縮指數(shù)s的測(cè)定在不同過濾壓差下做過濾實(shí)驗(yàn)，求相應(yīng)K，K實(shí)驗(yàn)序號(hào)ⅠⅡⅢ過濾壓強(qiáng)差△p/MPa0.10.30.4濾液體積V/m3過濾時(shí)間/s0.000000.0174.029.622.60.02214.395.174.50.03448.0205.2170.70.04756.2351.7285.80.051120.2530.8423.2【例題】采用邊長0.24m×0.23m小型板框?qū)δ彻腆w粉末與水的懸浮液進(jìn)行過濾實(shí)驗(yàn)。懸浮液固體含量25kg/m3，溫度為20℃。測(cè)定過濾壓差△p為0.1、0.3、0.4MPa下不同過濾時(shí)間所得濾液量見下表。求：（1）各△p下的過濾常數(shù)K及過濾介質(zhì)的當(dāng)量濾液qe；（2）濾餅壓縮指數(shù)s。實(shí)驗(yàn)序號(hào)ⅠⅡⅢ過濾壓強(qiáng)差△p/MPa0.10.30.4濾液體實(shí)驗(yàn)序號(hào)ⅠⅡⅢ過濾壓差△p/0.10.30.4V/m3q/m3m-2tt/qtt/qtt/q0.010.10474.0711.529.6284.622.6217.30.020.208214.31030.395.1457.274.5358.20.030.31448.01445.2205.2661.9170.7550.60.040.416756.21817.8351.7845.4285.8687.00.050.5201120.22167.7530.81020.8423.2813.8（1）計(jì)算q與t/q，繪出t/q～q圖，得三條直線。讀取直線斜率和截距可求得

K、qeⅠ：2.81×10-4，0.0458；Ⅱ：5.59×10-4，0.0270；

Ⅲ：6.84×10-4，0.0238實(shí)驗(yàn)序號(hào)ⅠⅡⅢ過濾壓差△p/0.10.30.4V/m3q/m（2）將三次實(shí)驗(yàn)的K和△p數(shù)據(jù)繪制于雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，

讀取直線斜率，求得s＝0.363。（2）將三次實(shí)驗(yàn)的K和△p數(shù)據(jù)繪制于雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)上，四、濾餅洗滌

回收滯留在顆粒縫隙間的濾液，或去除濾餅中的可溶性雜質(zhì)，洗滌操作大多具有恒速恒壓的特點(diǎn)。洗滌速度:單位時(shí)間通過單位洗滌面積洗滌液量洗滌時(shí)間：式中下標(biāo)W表示洗滌操作

若洗滌壓力與過濾終了時(shí)的操作壓力相同，洗滌液與濾液的粘度大致相等，則洗滌速度與過濾終了時(shí)速度之間存在一定的關(guān)系，它取決于特定過濾設(shè)備上采用的洗滌方式。四、濾餅洗滌回收滯留在顆粒縫隙間的濾液，或去除濾餅中的可溶

連續(xù)過濾機(jī)及葉濾機(jī)等采用置換洗滌法，洗水與過濾終了時(shí)濾液流過的路徑基本相同，洗滌與過濾面積也相同，洗滌速率大致等于過濾終了時(shí)的過濾速率，即板框過濾機(jī)采用橫穿洗滌法，洗水橫穿兩層濾布及整個(gè)厚度的濾餅，流徑長度約為過濾終了時(shí)濾液流動(dòng)的兩倍，而洗水流通面積僅為過濾面積的一半。連續(xù)過濾機(jī)及葉濾機(jī)等采用置換洗滌法，洗水與過若洗水粘度、洗水表壓與濾液粘度、過濾壓力差有明顯差異時(shí)，所需洗滌時(shí)間可按下式進(jìn)行校正，即t’w—校正后的洗滌時(shí)間，s；

tw—未經(jīng)校正的洗滌時(shí)間，s；μw—洗水粘度，Pa·s；Δp—過濾終了時(shí)的推動(dòng)力，Pa；Δpw—洗滌推動(dòng)力，Pa。若洗水粘度、洗水表壓與濾液粘度、過濾壓力差有明顯差異時(shí)，所需五、過濾設(shè)備間歇過濾機(jī)：板框過濾機(jī)和葉濾機(jī)連續(xù)過濾機(jī)：轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)操作方式結(jié)構(gòu)：由若干交替排列的濾板、濾框與夾于板框之間的濾布疊合組裝壓緊而成。1、板框過濾機(jī)濾板濾框?yàn)V布濾板濾布濾布濾框?yàn)V布五、過濾設(shè)備間歇過濾機(jī)：板框過濾機(jī)和葉濾機(jī)連續(xù)過濾機(jī)：轉(zhuǎn)筒常見濾板與濾框常見濾板與濾框一個(gè)操作循環(huán)的工作過程一個(gè)操作循環(huán)的工作過程環(huán)境工程原理過濾課件2、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)2、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)設(shè)備的主體是一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓筒，其表面有一層金屬網(wǎng)，網(wǎng)上復(fù)蓋濾布，筒的下部侵入濾漿中2、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)a轉(zhuǎn)筒；b濾餅；c割刀；d轉(zhuǎn)動(dòng)盤；e固定盤；f走濾液的真空凹槽；g吸走洗水的真空凹槽；h通入壓縮空氣的凹槽1-7格：過濾區(qū)；8-10、14格：吸干區(qū)；12-13格：洗滌區(qū)；16-17格：吹松區(qū)；11、15、18格：不工作。設(shè)備的主體是一個(gè)能轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓筒，其表面有一層金屬網(wǎng)，網(wǎng)上復(fù)六、過濾機(jī)生產(chǎn)能力一個(gè)操作循環(huán)：過濾

洗滌

卸餅、清洗濾布、組裝時(shí)間：tFtW

tD生產(chǎn)能力為：一般以單位時(shí)間得到的濾液量qV表示，當(dāng)以濾餅為產(chǎn)品時(shí)也可用單位時(shí)間得到的濾餅量來表示。1、間歇式過濾機(jī)濾液量：qV

00一個(gè)循環(huán)總時(shí)間：tT=tF+tW+tD

生產(chǎn)中應(yīng)盡量縮短輔助操作時(shí)間以提高生產(chǎn)能力。注意：恒壓操作過濾速率隨過濾時(shí)間增長而下降，合理選擇每個(gè)循環(huán)中的過濾時(shí)間，可得到最大的生產(chǎn)能力。六、過濾機(jī)生產(chǎn)能力一個(gè)操作循環(huán)：過濾

洗滌

卸2、連續(xù)式過濾機(jī)

特點(diǎn):過濾，洗滌，卸餅等操作是在轉(zhuǎn)筒表面的不同區(qū)域同時(shí)進(jìn)行，即在轉(zhuǎn)筒回轉(zhuǎn)一周過程中起過濾作用的表面所占比例是一定的。以轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/分）勻速旋轉(zhuǎn)的過濾機(jī)，又等價(jià)于過濾時(shí)間在旋轉(zhuǎn)周期（1/n）中所占的比例，故每周期的有效過濾時(shí)間為：將這種分區(qū)概念等價(jià)轉(zhuǎn)換為浸沒度，即浸沒在料漿中的轉(zhuǎn)筒表面所對(duì)應(yīng)的圓心角與2之比：2、連續(xù)式過濾機(jī)特點(diǎn):過濾，洗滌，卸餅等操作是在轉(zhuǎn)筒表面每周期濾液量為：生產(chǎn)能力：恒壓過濾時(shí)：忽略介質(zhì)阻力:

轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)速高生產(chǎn)能力大；實(shí)際操作中轉(zhuǎn)速一般不會(huì)超過3轉(zhuǎn)/分。原因是轉(zhuǎn)速較高時(shí)形成的濾餅薄且含液率高，不僅會(huì)增加卸除濾餅的難度，也將影響濾餅質(zhì)量和濾液收率。這樣就把回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)部分轉(zhuǎn)鼓表面的連續(xù)過濾轉(zhuǎn)換為全部轉(zhuǎn)鼓表面的間歇過濾，恒壓過濾方程仍適用。每周期濾液量為：生產(chǎn)能力：恒壓過濾時(shí)：忽略介質(zhì)阻力:(1)表面過濾的過濾阻力由哪些部分組成？(2)表面過濾的過濾速度與推動(dòng)力和阻力的關(guān)系如何表示？(3)過濾常數(shù)與哪些因素有關(guān)？(4)哪些因素影響濾餅層比阻？(5)過濾介質(zhì)的比當(dāng)量濾液量的物理意義是什么？本節(jié)思考題第二節(jié)表面過濾的基本理論

(1)表面過濾的過濾阻力由哪些部分組成？本節(jié)思考題第二節(jié)(6)恒壓過濾和恒速過濾的主要區(qū)別是什么？(7)如何通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定過濾常數(shù)、過濾介質(zhì)的比當(dāng)量濾液量和壓縮指數(shù)？(8)洗滌過程和過濾過程有什么關(guān)系？(9)間歇式過濾機(jī)和連續(xù)式過濾機(jī)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)是什么？第二節(jié)表面過濾的基本理論

(6)恒壓過濾和恒速過濾的主要區(qū)別是什么？第二節(jié)表面過濾第三節(jié)深層過濾的基本理論一、流體通過顆粒床層的流動(dòng)二、深層過濾過程中懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)三、深層過濾的水力學(xué)主要內(nèi)容掌握流體通過顆粒床層的流動(dòng)、深層過濾過程中懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)特性。第三節(jié)深層過濾的基本理論一、流體通過顆粒床層的流動(dòng)主要內(nèi)

深層過濾是利用過濾介質(zhì)間的空隙進(jìn)行過濾的過程，實(shí)際上是流體通過顆粒過濾介質(zhì)床層的流動(dòng)過程眾多固體顆粒堆積而成的靜止的顆粒床層稱為固定床許多化工操作都與流體通過固定床的流動(dòng)有關(guān)，其中常見的有：

（1）固定床反應(yīng)器(組成是粒狀或片狀催化劑)

（2）懸浮液的過濾(組成是懸浮液中的固定顆粒堆積而成的濾餅)深層過濾一般適用于流體中顆粒含量少的場(chǎng)合。深層過濾是利用過濾介質(zhì)間的空隙進(jìn)行過濾的過程，實(shí)際上深層過濾在水處理中的應(yīng)用水處理中的加壓砂濾器、快濾池快濾池深層過濾在水處理中的應(yīng)用快濾池一、流體通過顆粒床層的流動(dòng)顆粒與流體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特性與顆粒本身的特性密切相關(guān)。（一）混合顆粒的幾何特性1、粒度分布混合顆粒濾料—單顆粒粒徑不同—粒度分布—篩分法標(biāo)準(zhǔn)篩：是由一系列篩孔孔徑遞增(0.045mm~4.0mm)、篩孔為正方形的金屬絲網(wǎng)組成，篩網(wǎng)上每英寸長度的孔數(shù)為篩號(hào)，國內(nèi)將其稱之為目數(shù)。一、流體通過顆粒床層的流動(dòng)顆粒與流體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)特性與顆粒累計(jì)粒度分布曲線：大小篩分實(shí)驗(yàn)：將一套標(biāo)準(zhǔn)篩按篩孔上大下小的順序疊在一起，將稱重后的顆粒樣品放在最上面的篩子上，整套篩子用振蕩器振動(dòng)，不同粒度的顆粒分別被截留在各號(hào)篩網(wǎng)面上。稱量各號(hào)篩網(wǎng)上的篩留物，計(jì)算其在混合顆粒中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即可得到樣品的粒度分布。累計(jì)粒度分布曲線：大篩分實(shí)驗(yàn)：將一套標(biāo)準(zhǔn)篩按篩孔上大下小的順2、混合顆粒的平均粒徑顆粒比表面對(duì)流體通過固定床的流動(dòng)影響最大，常以比表面積相等的原則定義混合顆粒的平均直徑dpm。若密度為p的單位質(zhì)量混合球形顆粒中，粒徑為dpi顆粒的質(zhì)量分率為xmi

，則混合顆粒的表面積為:Vpiai若混合顆粒平均直徑為dpm，Vpa對(duì)于非球形顆粒

2、混合顆粒的平均粒徑顆粒比表面對(duì)流體通過固（二）顆粒床層的幾何特性

流體流過顆粒床層時(shí)，其流動(dòng)特性與顆粒床層的一下幾何特性有關(guān)。1、顆粒床層的空隙率ε表示床層中顆粒堆積的疏密程度，ε↓緊密，阻力↑。2、顆粒床層的比表面床層的比表面積ab：?jiǎn)挝惑w積的床層中顆粒的表面積。ab與a之間的關(guān)系如下：ab與顆粒尺寸有關(guān)，顆粒尺寸愈小，床層比表面愈大。（二）顆粒床層的幾何特性1、顆粒床層的空隙率ε表示床層中顆3、顆粒床層的當(dāng)量直徑L

ΔP當(dāng)流體通過固定顆粒床層時(shí)，由于顆粒大小不均勻，形狀不規(guī)則，所形成的通道是彎曲、變截面、縱橫交錯(cuò)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，造成直接計(jì)算流動(dòng)阻力的困難。合理簡(jiǎn)化過程，建立物理模型是工程問題處理方法之一。(1)簡(jiǎn)化的依據(jù)：過程的特殊性—爬流

流體通過顆粒層的流動(dòng)一般很緩慢，呈爬流狀態(tài)，不存在邊界層脫體。因此，流動(dòng)壓降主要來自表面摩擦，只與流體通道的表面積成正比，與通道的形狀幾乎無關(guān)，亦即只與顆粒的表面積成正比，與顆粒形狀無關(guān)。3、顆粒床層的當(dāng)量直徑L當(dāng)流體通過固定顆粒床層時(shí)，由于顆粒大(2)合理簡(jiǎn)化將復(fù)雜、不規(guī)則的網(wǎng)狀通道簡(jiǎn)化為許多管徑為deb，長度為Leb的平行細(xì)管。(3)本質(zhì)近似（等效）簡(jiǎn)化不能失真，簡(jiǎn)化的物理模型與實(shí)際過程在本質(zhì)上要近似（等效）。在此體現(xiàn)為：1）細(xì)管長度與床層厚度成正比；2）在相同的u條件下，兩者的△P相同；3）細(xì)管的內(nèi)表面積等床層顆粒的全部表面積；4）細(xì)管的全部流動(dòng)空間等于顆粒床層的空隙體積。(2)合理簡(jiǎn)化(3)本質(zhì)近似（等效）1）細(xì)管長度與床層厚顆粒床層的當(dāng)量直徑定義為：取面積1m2，厚度1m的顆粒床層為基準(zhǔn)，據(jù)簡(jiǎn)化模型則顆粒床層的當(dāng)量直徑為：與床層空隙率和顆粒尺寸有關(guān)顆粒床層的當(dāng)量直徑定義為：取面積1m2，厚度1m的顆粒床層對(duì)于非球形顆粒

dea：等比表面積當(dāng)量直徑deV：等體積當(dāng)量直徑：形狀系數(shù)對(duì)于非球形顆粒dea：等比表面積當(dāng)量直徑（三）流