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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??鞛V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??紤]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
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