过滤原理PPT课件
《水处理技术及原理》第6章-过滤
滤池穿孔滤砖
28
复合气水反冲洗配水滤砖
29
4.3 反冲洗
第
恢复过滤能力
4
1．反冲洗方式
节
1) 高速水流反冲洗: 30-36 m/h
配
2) 气、水反冲洗
水
气冲强度：10－20 L/m2 s
系
水冲强度：3－4L/m2 s
统
3) 表面辅冲加高速水流反冲洗
与
反
冲
洗
30
冲洗强度 膨胀度
L/(s m2)
24
4.2 配水系统类型
第
2．小阻力配水系统
减少配水系统阻抗S1
4
降低配水系统流速
节
增大配水空间
配
使孔眼处的压力接近
水
相应降低S2，增加开孔比1.0-1.5%
系
统
与
特点：配水系统结构简单，冲洗水头小（2m左右）
反
适应于面积小的滤池
冲
洗
25
钢筋混凝土穿孔板：板上铺设一层或两层 尼龙网。
26
穿孔滤砖：开孔比，上层1.07％，下层0.7%
第 2
节
快 滤 池
9
2.2 普通快滤池的工作过程与周期
第 工作过程 2
节
快 滤 池
10
2.3 过滤方式-变水头等速过滤
第
2
随着过滤进行，滤层孔隙率
节
减少，水头损失增加，滤池
内水位自动上升，自由进流，
以保持过滤速度不变。
快
滤
-------虹吸滤池
池
无阀滤池
11
2.3 过滤方式-等水头等速过滤
第
通过设置出水流速调节器 ：普通快滤池
过滤基本原理
第二节过滤一过滤基本原理1．过滤过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而悬浮液中的固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。
说明①其中多孔介质称为过滤介质；所处理的悬浮液称为滤浆；滤浆中被过滤介质截留的固体颗粒称为称为滤饼或滤渣；通过压力2①②③④3（1一侧，在过滤操作的开始阶段，会有部分小颗粒进入介质孔道内，并可能穿过孔道而不被截留，使滤液仍然是混浊的。
随着过程的进行，颗粒在介质上逐步堆积，形成了一个颗粒层，称为滤饼。
在滤饼形成之后，它便成为对其后的颗粒起主要截留作用的介质。
因此，不断增厚的滤饼才是真正有效的过滤介质，穿过滤饼的液体则变为澄清的液体。
（2）深层过滤：此时，颗粒尺寸比介质孔道的尺寸小得多，颗粒容易进入介质孔道。
但由于孔道弯曲细长，颗粒随流体在曲折孔道中流过时，在表面力和静电力的作用下附着在孔道壁上。
因此，深层过滤时并不在介质上形成滤饼，固体颗粒沉积于过滤介质的内部。
这种过滤适合于处理固体颗粒含量极少的悬浮液。
4．滤饼的可压缩性和助滤剂滤饼的可压缩性是指滤饼受压后空隙率明显减小的现象，它使过滤阻力在过滤压力提高时明显增大，过滤压力越大，这种情况会越严重。
另外，悬浮液中所含的颗粒都很细，刚开始过滤时这些细粒进入介质的孔道中会将孔道堵死，即使未严重到这种程度，这些很细颗粒所形成的滤饼对液体的透过性也很差，即阻力大，使过滤困难。
为解决上述两个问题，工业过滤时常采用助滤剂。
二过滤设备1．板框过滤机（1）结构与工作原理：由多块带凸凹纹路的滤板和滤框交替排列于机架而构成。
板和框一般滤饼，2（位1—2—3（显然，相同。
（2率低。
2（1）结构与工作原理：叶滤机由许多滤叶组成。
滤叶是由金属多孔板或多孔网制造的扁平框架，内有空间，外包滤布，将滤叶装在密闭的机壳内，为滤浆所浸没。
滤浆中的液体在压力作用下穿过滤布进入滤叶内部，成为滤液后从其一端排出。
过滤完毕，机壳内改充清水，使水循着与滤液相同的路径通过滤饼进行洗涤，故为置换洗涤。
化工原理 第三章 过滤
1、恒压过滤方程式
dV
A 2 p
据
d rv(V Ve )
条件：恒压 Δ p=const 设备一定 A=const
过滤介质一定 Ve=const 悬浮液一定 r、μ 、v =const
令
K 2p
rv
——过滤常数
则
dV
KA2
d 2(V Ve )
2(V Ve )dV KA2 d
2019/8/3
2019/8/3
5、助滤剂 （1）滤饼的种类
不可压缩滤饼：颗粒有一定的刚性，所形成的滤饼并
滤饼
不因所受的压力差而变形 ；
可压缩滤饼：颗粒比较软，所形成的滤饼在压差的作
用下变形，使滤饼中的流动通道变小，
阻力增大。
助滤剂一般用于可压缩滤饼。
2019/8/3
（2）助滤剂的作用 对于可压缩滤饼，过滤阻力在过滤压力提高时明显增大，
几点说明：
①其中多孔介质称为过滤介质；所处理的悬浮液称为滤浆； 滤浆中被过滤介质截留的固体颗粒称为称为滤饼或滤渣；通 过过滤介质后的液体称为滤液；
②驱使液体通过过滤介质的推动力可以有重力、压力（或压 差）和离心力，工业过程中经常采用的是压力；
③过滤操作的目的可能是为了获得清净的液体产品，也可能 是为了得到固体产品；
2019/8/3
V+V V e
V+V e
V
B
V e0
2019/8/3
0' e
e
e
恒压过滤的滤液体积与过滤时间关系曲线.swf
（5）由比阻r的定义可以看出，其值与滤饼的空隙率ε 及比
例系数有关。如果滤饼不可压缩，则这两个量便与压力无关
过滤基本原理
过滤基本原理第二节 过 滤一 过滤基本原理1．过滤过滤是在外力作用下，使悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道，而悬浮液中的固体颗粒被截留在介质上，从而实现固、液分离的操作。
说明①其中多孔介质称为过滤介质；所处理的悬浮液称为滤浆；滤浆中被过滤介质截留的固体颗粒称为称为滤饼或滤渣；通过过滤介质后的液体称为滤液。
②驱使液体通过过滤介质的推动力可以有重力、压力（或压差）和离心力；③过滤操作的目的可能是为了获得清净的液体产品，也可能是为了得到固体产品。
④洗涤的作用：回收滤饼中残留的滤液或除去滤饼中的可溶性盐。
2．过滤介质过滤介质起着支撑滤饼的作用，并能让滤液通过，对其基本要求是具有足够的机械强度和尽可过滤介质滤 饼滤 浆滤 液能小的流动阻力，同时，还应具有相应的耐腐蚀性和耐热性。
工业上常见的过滤介质：①织物介质：又称滤布，是用棉、毛、丝、麻等天然纤维及合成纤维织成的的织物，以及由玻璃丝或金属丝织成的网。
这类介质能截留颗粒的最小直径为mμ65~5。
织物介质在工业上的应用最为广泛。
②堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木碳、石棉、硅藻土）或非纺织纤维等堆积而成，多用于深床过滤中。
③多孔固体介质：具有很多微细孔道的固体材料，如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金属制成的管或板，能拦截mμ3~1的微细颗粒④多孔膜：用于膜过滤的的各种有机高分子膜和无机材料膜。
广泛使用的是醋酸纤维素和芳香酰胺系两大类有机高分子膜。
可用于截留mμ1以下的微小颗粒。
3．深层过滤和滤饼过滤（1）滤饼过滤：悬浮液中颗粒的尺寸大多都比介质的孔道大。
过滤时悬浮液置于过滤介质的一侧，在过滤操作的开始阶段，会有部分小颗粒进入介质孔道内，并可能穿过孔道而不被截留，使滤液仍然是混浊的。
随着过程的进行，颗粒在介质上逐步堆积，形成了一个颗粒层，称为滤饼。
在滤饼形成之后，它便成为对其后的颗粒起主要截留作用的介质。
因此，不断增厚的滤饼才是真正有效的过滤介质，穿过滤饼的液体则变为澄清的液体。
化工原理课件第4章：过滤
ε反映了床层中颗粒堆集的紧密程度，其大小与颗粒的形状、粒度分 布、装填方法、床层直径、所处的位置等有关。 球形：0.26～0.48 乱堆：0.47～0.7
壁效应
化工原理——流体通过颗粒层的流动
ε的测量方法：
充水法： 称量法：
V水
V
V G
p
V
不适于多孔性颗粒
K 2P1s
r0
化工原理——流体通过颗粒层的流动
4.5.2 间歇过滤的滤液量与过滤时间的关系 1. 恒速过滤方程
若Ve＝0，则？ K虽为变量，但应为τ时刻的过滤常数值。
化工原理——流体通过颗粒层的流动
2. 恒压过滤方程
若Ve＝0，则？
若V=Ve ？ qe2 K e
q qe 2 K e
求Ve，τe
(1
- 3
)a
ρu 2
P' L
'
(1- )a 3
u2
单位床层高度的压降， Pa
模型参数
化工原理——流体通过颗粒层的流动
4.3.3 模型的检验和模型参数的估计
1. 康采尼（Kozeny）方程
在流速较低， Re'＜2时（层流），
'
K' Re'
其中：
Re'
deu1
u a(1 )
实验测得
K ' 5.0
p
p (1)
化工原理——流体通过颗粒层的流动
流入的量＝流出的量＋累积量
总量衡算： V悬＝V LA
固体量衡算： V悬 LA(1 ) 由上两式可得： L q
1
一般，＜＜， L q 1
化工原理第三章过滤演示幻灯片
在某些场合，过滤是沉降的后继操作。 过滤目的：从悬浮液中分离出固体颗粒。
过滤：在外力的作用下，悬浮液中的液体通过多孔介质的孔道 而固体颗粒被截留下来， 从而实现固、液分离的操作。
实现过滤操作的外力有重力、压力、离心力， 化工中应用最多的是压力过滤。
滤浆(slurry)： 原悬浮液。
滤饼(filter cake)： 截留的固体物质。
工业常用的过滤介质主要有
a) 织物介质：又称滤布，包括有棉、毛、丝等天然纤维，玻璃丝 和各种合成纤维制成的织物，以及金属丝织成的网能截留的粒径 的范围较宽，从几十μm到1μm。 优点：织物介质薄，阻力小，清洗与更新方便，价格比较便宜， 是工业上应用最广泛的过滤介质。 b)多孔固体介质：如素烧陶瓷，烧结金属．塑料细粉粘成的多孔 塑料，棉花饼等。这类介质较厚，孔道细，阻力大，能截留1～ 3μm的颗粒。 c) 堆积介质：由各种固体颗粒（砂、木炭、石棉粉等）或非编织 的纤维（玻璃棉等）堆积而成，层较厚。 d) 多孔膜：由高分子材料制成，膜很薄（几十μm到200μm）， 孔很小，可以分离小到0.05μm的颗粒,应用多孔膜的过滤有超滤 和微滤。
➢应用：适于处理生产能力大而悬浮液中颗粒小而且含量少（颗 粒的体积百分数<0.1%) ，滤饼不为产品的场合,如水处理和酒的 过滤。
(二）过滤介质
过滤介质的作用(滤饼过滤)：促使滤饼的形成，并支承滤饼。 过滤介质应具有如下性质： （1）多孔性，液体流过的阻力小； （2）孔道大小适当，能发生架桥现象； （3）有足够的机械强度,使用寿命长； （4）耐腐蚀性和耐热性 （5）价格便宜
克服滤饼压缩性的手段：
加入助滤剂
改变滤饼的结构
增加刚性
助滤剂的加入，可以增大滤饼的空隙率，对于所处理的悬浮液 颗粒比较细小而且粘度很大时，效果尤为明显。
(化工原理)第三节 过滤
qe2 =Kθe q2+2qqe =Kθ (q+qe)2=K(θ+θe)
恒压过滤-6
K是由物料特性及过滤压强差所决定的常数, 称为滤饼常数,其单位为m2/s,
θe与qe是反映过滤介质阻力大小的常数,均称 为介质常数,其单位分别为s及m3/m2,三者总 称过滤常数。
又当介质阻力可以忽略时,qe=0, θe=0,
过滤介质的阻力
设想用Le厚度滤饼代替滤布，设想中 的滤饼就应当具有与滤布相同的阻力, 即: rLe =Rm
过滤基本方程式
五、过滤基本方程式 若每获得1m3滤液所形成的滤饼体积为υ3,
则在任一瞬间的滤饼厚度L与当时已经 获得滤液体积V之间的关系应为：
LA =υV
υ——滤饼体积与相应的滤液体积之比,无因次, 或m3/m3
把过滤介质的阻力视为常数, 写出滤液穿过 过滤介质层的速度关系式：
m
过滤介质的阻力
式中
Δpm —— 过滤介质上、下游两侧的压强差, N/m2
Rm——过滤介质阻力,1/m
过滤操作中总是把过滤介质与滤饼联合 起来考虑。
过滤阻力
滤饼与滤布的面积相同,所以两层中的 过滤速度应相等,则：
式中Δp=Δpc+Δpm ,代表滤饼与滤布两 侧的总压强降,称为过滤压强差。
则生产能力的计算式为
式中
V——一个操作循环内所获得的滤液体积,m3 Q——生产能力,m3/h。
过滤机的生产能力-3
二、连续过滤机的生产能力
过滤机的生产能力-4
恒压过滤方程式
(V+Ve)2=KA2（θ+θe）
可知转筒每转一周所得的滤液体积为
则每小时所得滤液体积,即生产能力为
过滤、吸附理论培训课件(PPT25张)
2.2 吸附等温线
1．吸附平衡 吸附过程是可逆的，当吸附速度和解吸速度相等时， 则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面上的浓度都不改变 而达到平衡，此时 吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。 吸附剂吸附能力的大小以吸附量q表示，指单位重量 的吸附剂所吸附的吸附质的重量。 q = V (Co—C) / W
电子的物质所接受，生成以氢氧根形式出现的阴离子，中和金属离 子，形成一种内部电解反应。电极反应阴极新生成的H2能与污水中
的许多污染组份发生氧化还原作用，阳极生成的Fe2+是良好的絮凝剂
，能够捕集、裹挟污水中的污染物共沉。
应用：采用铁屑和活性炭组成电池，由于电极电位 不同，形成一组短路的电池，铁阳极失去电子生成Fe2＋进 入水中，电子流向阴极，在炭表面H＋得到电子还原成H2， 水中Fe2＋与OH－结合形成Fe(OH)2絮凝体，电池不断反应， 滤池强化工作作用。 例如，将铁屑和碳粒浸没在ξ—电位为30 mv的污水 溶液中，铁屑和碳粒的电位差为1.2伏，粒料间的分离距 离为0.1cm,可以得到5×10-3cm/s的分离速度，从理论上 计算20s就完成沉积过程。 特点：1）具有普通滤池的功能，2）具有原电池的 电化学反应。3）起到电解反应的电氧化和电絮凝。
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PALL
惯性撞击
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PALL
惯性撞击
当流体改变运动方向时，惯性使颗粒撞击到滤材 表面,因吸附力的存在颗粒便停留在撞击表面
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PALL
惯性撞击
洁净流体 (滤出液，下游)
滤材
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3
PALL
1 微米 (um) 等于:
定义
微米
10－6 米 ＝10－3 毫米
3.9×10 -5 英寸
又称 "micron"
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PALL
小颗粒的相对尺寸
铅笔墨点 (40 um)
大硅胶颗粒 (20 um)
红细胞(7mm)
典型细菌 (0.2mm)
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酵母细胞 (3 um)
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PALL
定义
过滤 / 分离范围
膜 类型
纳滤
反渗透
过滤工艺范围
微滤 超滤
Cl滤oth布&和D深e层pt过h F滤il器ters
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PALL
直接拦截
绝对截留 - 颗粒被捕获在滤材纤维之间形成的孔中
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PALL
直接拦截
当颗粒大于流道 孔径时即被该结 构去除
容污能力可以用 弯曲结构提高 筛网无此作用
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PALL
过滤原理
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PALL
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总体概述
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2
PALL
定义
过滤
利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物
孔
污染流体 (进料液，上游)
Ba细ct菌eria
辐ARt射oam原dii子ic
Prote蛋in白/ E/n酶zymes
颗粒尺寸 10-4
10-3
10-2
10-1
1.0
10
103
( 微米)
平均分子量 100
200
20,000
500,000
S沙an粒d
Hum人an发Hair
102
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9
PALL
过滤器的功能
“弯曲通道”存在于：
或 纤维缠绕
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PALL
过滤机理
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PALL
三种过滤机制
直接拦截 惯性撞击 扩散拦截
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PALL
100 um
定义
小颗粒的相对尺寸
80 人发直径
60
40 裸眼可见最小颗粒
20
花粉
10
8.0 红细胞
沙雷氏菌
6.0 酵母和真菌
5.0
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假单胞菌
4.0 um 3.0 2.0 1.0 0.8 0.6 0.5 0.4 0.3 5
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PALL
吸附
表面作用
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PALL
液体过滤的辅助方式
Zeta 正电势: 滤材所带的正电荷捕捉带负电的污染物
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PALL
直接拦截
多个小颗粒的搭桥
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PALL
惯性撞击
尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式
流体携带的颗粒由于质量和线速度而具有直线 运动的惯性
颗粒离开流体主流而撞击到滤材上
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当流经过滤介质时流体必须沿弯曲通道行进。 这 将增加该过滤机理的有效性。
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PALL
惯性撞击
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PALL
惯性撞击
颗粒被机械拦截或被吸附拦截
在气体中比在液体中更有效.
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PALL
直接拦截
通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被 拦截
不规则形状的颗粒 / 方向性
多个颗粒同时撞击到同一个滤孔
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PALL
Hale Waihona Puke 直接拦截不规则形状的搭桥
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对大于 0.5 - 1.0 微米的颗粒很有效.
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PALL
吸附
拦截尺寸小于滤孔的颗粒
由于:
表面相互作用 电荷不同
范德华力(Van der Waals)
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PALL
直接拦截
液体中的基本过滤机制
本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒
例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸 大于其孔径的颗粒
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PALL
直接拦截
颗粒大于孔径
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7
PALL
过滤器的功能
过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子， 过滤 / 分离是在一个平面上进行的。
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PALL
过滤器的功能
实际上，颇尔生产的过滤器滤材具有深度。 “弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了
辅助作用
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Scree筛n网s &和S滤tr网ainers
普通污染物 的相对尺寸
Latex E乳m胶ulsions
金属离子
VOC抯, PCD, Susp. Oil
不溶有机物 可可溶盐类类
Oil E油m乳ul剂sions
Re红dC细eBlll胞sood
V病ir毒us
Pai油nt漆P颜igm料ent
CBa碳lrab粒cokn