给水工程(过滤消毒).ppt

给水处理—过滤消毒 南京大学环境学院 第17章 过滤 过滤概述 过滤理论 滤料和承托层 滤池冲洗 普通快滤池 无阀滤池 其它形式滤池 过滤概述(1) 过滤的作用 进一步降低水的浊度，从而去除依附于悬浮物的细菌、病毒和有机物等； 为后续的消毒工艺创造有利条件：滤后水中残余的细菌和病毒等由于失去悬浮物的保护将容易被杀灭。 过滤概述(2) 普通快滤池的工作过程包括过滤和冲洗两部分 过滤理论(1) 过滤机理 颗粒迁移机理：物理-力学作用； 颗粒粘附机理：物理化学作用； 过滤理论(2) 滤层内杂质分布规律 过滤初期：滤料较干净，孔隙率大，孔隙流速较小 ，因而粘附作用占优势； 随着过滤时间延长，截留杂质量逐渐增加，孔隙率变小，孔隙流速变大，水流剪力逐渐增大，导致最后粘附的颗粒会脱落或杂质颗粒被水流挟带进入下层滤料，从而使下层滤料的截留作用渐次得以发挥； 双层滤料：上层采用密度较小、粒径较大的轻质滤料如无烟煤，下层采用密度较大、粒径较小的重质滤料如石英砂； 三层滤料：上层 为大粒径、小密度的轻质滤料如无烟煤，中层为中等密度的滤料如石英砂，下层为小粒径、大密度的重质滤料如石榴石； 均质滤料：指沿整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致，即在反冲洗时不出现水力分层现象，通常采用气水反冲洗； 过滤理论(3) 原水直接过滤：即原水不经沉淀直接过滤； 接触过滤：原水加药后直接进入滤池； 微絮凝过滤：滤前设微絮凝池，原水加药后经微絮凝形成微絮体后再进入滤池； 过滤理论(4) 过滤水力学 清洁滤层水头损失(卡曼-康采尼公式)： 实际滤层为非均匀滤料，可按筛分曲线分成若干层，整个滤层总水头损失即为各层水头损失之和： 等速过滤 维持滤池滤速不变，相应过滤水头不断增加称为等速过滤，也叫变水头过滤。虹吸滤池和重力无阀滤池即属于等速过滤。 变速过滤 滤速随时间不断减小的过滤称为变速过滤或减速过滤。也叫等水头过滤。如移动罩滤池或多池成组运行的快滤池可以实现近似的等水头变速过滤。 滤层中的负水头现象 在过滤过程中，当滤层截留了大量杂质导致滤料某一深度的水头损失超过该处水深时，便会出现负水头现象。 负水头现象的危害 导致溶解于水中的气体释放并形成气囊； 气囊会减小有效的过滤面积，增加孔隙流速和过滤水头损失，严重时影响滤后水质； 气囊上升可能带走轻质滤料，破坏滤层结构； 滤池滤料(1) 滤料质量要求： 具有足够的机械强度，防止冲洗时产生磨损和破碎现象； 具有足够的化学稳定性，以免影响水质； 具有一定的颗粒级配和适当的孔隙率； 应尽量就近取材，且货源充足，价格便宜； 滤池滤料(2) 滤料级配：是指滤料中各种粒径颗粒所占的重量比例。 滤料级配的表示方法： 滤池滤料(3) 滤料筛选方法：筛分实验 取某天然河砂300 g，洗净后于105烘干，冷却后称取100g，用一组筛子过筛，分别称出留在各个筛子上的砂量，填入下表。 滤池滤料(4) 滤料等体积球体直径： 滤池滤料(5) 滤料孔隙率的测定 滤池滤料(6) 滤料形状因素对水头损失及滤层孔隙率均有影响，但至今还没有一种满意的方法可确定不规则颗粒的形状系数。 球度系数Φ： 承托层 作用：防止滤料从配水系统中流失，同时对均布冲洗水有一定的作用。 常用大阻力配水系统承托层的粒径和厚度： 滤池冲洗 冲洗目的：清除滤层中所截留的污物，使滤池恢复过滤能力。 快速滤池冲洗方法： 高速水流反冲洗； 气、水反冲洗； 表面助冲加高速水流反冲洗； 高速水流反冲洗(1) 原理：利用流速较大的反向水流使滤层达到流态化，且具有一定的膨胀度。截留于滤层中的杂质在水流剪力和滤料颗粒摩擦碰撞的双重作用下，从滤料表面脱落，随水流被带出滤池 。 高速水流反冲洗(2) 冲洗控制参数： 冲洗强度：单位面积滤层通过的冲洗流量； 滤层膨胀度：反冲洗时滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前厚度之比； 冲洗时间； 滤层膨胀度e 生产上反冲洗参数的经验值 冲洗强度与水头损失的关系 欧根公式 在滤层未膨胀前，滤层水头损失可用欧根公式计算，且与反冲洗流速成正比。 当滤层悬浮起来，悬浮状态下滤料对水流的阻力等于它们在水中的重力。 冲洗强度与膨胀度的关系 冲洗强度的确定 对于非均匀滤料，在一定冲洗流速下，粒径小的膨胀度大，粒径大的膨胀度小，因此不可能同时满足粗细滤料膨胀度的要求 非均匀滤料膨胀度计算(1) 非均匀滤料总的膨胀度计算可将滤层分成若干层，每层按均匀滤料考虑，各层滤料膨胀度之和即为总的膨胀度 非均匀滤料膨胀度计算(2) 另外一种计算方法是以滤料当量粒径deq代入前面冲洗流速与膨胀度关系的公式中求得。此法所得精度稍差。 当量粒径： 气水反冲洗(1) 气水反冲洗的优点： 节省冲洗水量； 提高冲洗效果； 冲洗时滤层仅有轻微膨胀，冲洗结束后滤层不产生明显分层，可提高滤层截