过滤介质分类
多介质过滤器设计方案
多介质过滤器设计方案引言多介质过滤器是目前广泛应用于水处理领域的一种常见设备。
本文将详细介绍多介质过滤器的设计方案，包括工作原理、结构设计、材料选择和操作维护等方面，以帮助读者更好地了解和应用多介质过滤器。
工作原理多介质过滤器主要是利用了不同物理性质的介质层对水进行多级过滤，以去除其中的杂质和悬浮物。
其工作原理如下：1.上层介质：粗颗粒介质–用于过滤较大颗粒的悬浮物和杂质，如泥沙、砂石等。
–通常使用石英砂、石英石、绿石、陶瓷球等作为上层介质。
2.中层介质：中等颗粒介质–用于进一步过滤较小颗粒的悬浮物和杂质。
–通常使用活性炭、炭砂、煤炭等作为中层介质。
3.下层介质：细颗粒介质–用于最细颗粒的过滤，以保证水质的最终脱色和净化。
–通常使用石英砂、铁砂、锰砂等作为下层介质。
整个多介质过滤器系统中，水从上至下通过不同层级的过滤介质，逐级去除杂质和悬浮物，最终得到清澈的水质。
结构设计多介质过滤器的结构设计包括滤器罐体、滤料层理和进出水管道等几个方面。
1.滤器罐体：一般采用环氧内胆和玻璃钢外衣的结构，以保证过滤器的耐腐蚀性和机械强度。
2.滤料层理：根据实际需要，可设计为单层、双层或多层结构，以满足不同水质的过滤要求。
每一层滤料之间需要设置分隔层，以保证水流均匀通过每一层滤料。
3.进出水管道：进出水口需要设计在滤料层的上部和下部，以保证水能均匀进入和退出滤料层，达到更好的过滤效果。
材料选择多介质过滤器的材料选择直接关系到设备的耐久性和过滤效果。
1.滤料材料：石英砂、石英石、绿石、陶瓷球、活性炭、炭砂、煤炭、铁砂、锰砂等。
根据水质和处理目标，可选用单一材料或组合使用多种材料。
2.罐体材料：环氧内胆可保证耐腐蚀性，玻璃钢外衣可增强罐体的机械强度。
3.进出水管道材料：一般选择耐腐蚀的塑料管道或不锈钢管道，以防止出现二次污染。
操作维护为保证多介质过滤器的正常运行和长期稳定性，需要进行一定的操作维护。
1.定期冲洗：根据水质和使用时间，每隔一段时间需进行定期冲洗，清除滤料堵塞和杂质嵌积，以保证过滤效果。
过滤材料分类
过滤介质的分类凡是能使滤浆中流体通过,其所含固相颗粒被截留,以达固液分离目的的多孔物都统称为过滤介质。
它是过滤机上关键组成部分,它决定了过滤操作的分离精度和效率,也直接影响过滤机的生产强度及动力消耗。
工业上应用的过滤介质种类繁多,按其结构分为挠性介质,刚性介质及松散性过滤介质三大类:∙挠性过滤介质：o金属过滤介质o非金属过滤介质：棉织物、毛织物、丝织物、合成纤维织物、玻璃纤维织物、非织造纤维织物：非织造滤布（、滤纸、滤毡、过滤衬垫）o金属、非金属混合介质∙刚性过滤介质o烧结金属网、金属纤维烧结毡、粉末烧结材料、多孔陶瓷、烧结多孔塑料、烧结铝氧化物、玻璃过滤介质∙松散过滤介质o硅藻土、膨胀珍珠岩粉、纤维素，砂，木炭粉、无烟过滤介质的作用原理与过滤操作机理相关。
用于滤饼过滤的过滤介质技术特性必须满足此种过滤的特殊要求:介质的结构能保证开始过滤时,颗粒能迅速在介质表面"架桥",使细颗粒不致流失(即穿滤);介质的孔道内夹持颗粒的比率低,介质的堵塞最小;滤饼能容易地完全地卸除;介质结构便于清洗再生。
常用的滤饼过滤介质主要有滤布,滤纸,滤网,侧边式滤芯等,对用作深层过滤的介质,则要求其结构满足指定的截留精度,能阻挡要求阻挡的颗粒;床层要有足够的容量,使其被颗粒堵塞的进程缓慢,以延长操作周期。
对各种过滤介质的共同要求是:优良的过滤特性(比阻小,截留精度高等);良好的物理、机械性能(强度高,搞蠕变,刚柔性,耐磨性高等),在一定工艺操作条件及环境下,化学稳定性好(耐腐蚀,耐高温及微生物等),清洗、再生方便,价格便宜,来源可靠。
常用过滤介质及其主要性能1.3.1 滤布这是在工业上品种最多,应用最广泛的过滤介质。
滤布有纺织滤布与非纺织滤布之分。
其构成材料均为天然纤维(棉,毛,丝,麻)或合成纤维。
滤布的过滤性能决定于材质,纤维织法及后处理加工。
(1)纺织滤布纺织滤布由三种不同类型的纱线织成:单纤(单缕纱),复丝长纤(定长纤维纱)和短纤(多缕纱)。
沉降与过滤：过滤
过滤方式：饼层过滤和深层过滤
过滤设备
滤池：完成过滤工艺的构筑物 分类：快滤池、压力滤池、转筒真空过滤机、微滤机、
布袋除尘器等 工作原理：过滤和反洗
其他气体净制方法
重力沉降与离心沉降主要用于固体浓度较高的含尘气体 的分离净制，而对分离效率要求高的净制工艺或对含尘浓 度低且含微细尘气的净制，需要其他的气体净制方法和 设备。
沉降与过滤：过滤
过滤
概念
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，而使固体颗粒被截留下来，从而实现非均相物 系的固液分离单元操作。
过滤推动力：过滤介质两侧的压力差。其由自身重力、 离心力、外加压力等力产生；
过滤介质：过滤操作所用的多孔性介质 工业上分类：
a. 织物介质：由天然或合成纤维、金属丝等编织而成的筛 网、滤布，适于滤饼过滤。 b. 多孔性固体介质：由素瓷、金属或玻璃烧结物、塑料细 粉粘结而成的多孔性塑料管等，适于含粘软性絮状悬浮颗 粒或腐蚀性混悬液的过滤。 c. 粒状介质：由各种固体颗粒或非编织纤维堆积而成，适 于深层过滤。 d. 微孔滤膜：由高分子材料制成的薄膜状多孔介质，适于 精滤。
干法净制 气体净制的分类 湿法净制
电净制
干法净制
袋滤器：是用过滤法将含
尘气体中尘粒滤
除的气体净制方
法。 主要构造：
气体由袋外进入袋内
滤袋；滤袋支撑骨架；进气口；
灰斗；出灰口； 出气口。
湿法净制
概念：是使含尘气体与水接触使其中尘粒被水粘 附除去的净制方法。
基本原理：在设备内产生气-固-水三相高度湍动， 以提高三相的接触，使尘粒粘附。
文丘里洗涤器 主要构造：收缩管、喉管、扩散管
旋风分离器
电净制
过滤的基本概念
滤饼阻力Rc
Rc
单位过滤面积上干滤饼的质量
过滤基本方程式
（4）基本过滤方程
由达西定律有
dV Ap
dt
由于
p pc pm
得出常用的过滤基本方程
p
c
A2
V
dV dt
A
Rm
dV dt
滤饼过滤方程式的几种形式
（1）恒压过滤 Δp一定, 过滤阻力↑, u↓
对过滤方程积分，其边界条件为: T=0，V=0;T=t，v=V
悬浮液
过滤介质
滤液
深层过滤
过滤基本方程式
(1) 达西定律
p dV
L kA dt
式中 dV为时间微元dt内的滤液体积, 即dV/dt=q
P为压差；
L为颗粒床层的厚度；
为流体粘度
A为颗粒床层的截面积
过滤基本方程式
（2）滤饼的比阻（m/kg）
1 k C s
k为渗透率（m2） C为滤饼固体颗粒体积分数
过滤推动力 : 重力、离心力、压力差。
化工生产上常用压差作推动力, 压差有可调性。
(2) 过滤介质 要求: 具有多孔性，足够的机械强度。 ① 丝织物品: 棉、麻、合纤、金属网(滤布、滤纸)； ② 多孔性固体介质: 多孔塑料； ③ 堆积介质: 砂、木炭、石棉粉等。
过滤的基本概念
(3) 滤饼的压缩性 不可压缩滤饼: 推动力↑时，滤饼的孔隙率ε不变；阻力 随厚度↑； 可压缩滤饼: 推动力↑时，ε↓，阻力急剧↑ 。
(4) 过滤过程特点 ▲ 服从流体经过固定床的流动规律 ▲ 随过滤进行, 床层厚度↑, 过滤阻力↑
过滤的基本概念
（5） 滤饼的洗涤 目的: 回收滤饼中残留的滤液，或除去滤饼中可溶性杂 ；
过滤的基本概念
滤饼的压缩性和助滤剂
滤饼是由截留下的固体颗粒堆积而成的床层，随着 操作过程的进行，滤饼的厚度和流动阻力都逐渐增加。滤 饼按可压缩性可分为两类：
藻土），当滤饼两侧压差增大，颗粒形状和颗粒间的孔隙 率不变，单位厚度床层的流动阻力可视作恒定。
不可压缩滤饼：不易变形的坚硬固体（如碳酸钙、硅 可压缩滤饼：空隙结构易变形的滤饼为可压缩滤饼。 助滤剂 ：在过滤操作中，为了降低过滤阻力，增加过
1.按过滤机理分：有表面过滤和深层过滤 2.按促使流体流动的推动力分：
•重力过滤：在水位差的作用下被过滤的混合液通过过滤介 质进行过滤，如水处理中的快滤池。
•真空过滤：在真空下过滤，如水处理中的真空过滤机。
•压力差过滤：在加压条件下过滤，如水处理中的压滤滤池。 •离心过滤：使被分离的混合液旋转，在所产生的惯性离心 力的作用下，使流体通过周边的滤饼和过滤介质，从而实 现与颗粒物的分离。
属丝等编制成的滤布。
• 多孔固体介质：如素烧陶瓷板或管、烧结金属板或管等。 • 多孔膜：由高分子有机材料或无机材料制成的薄膜，根据 分离孔径的大小，可分为微滤、超滤等。 •基本要求：适宜的孔径、滤阻小，同时因过滤介质是滤饼
的支承物，应具有足够的机械强度和耐腐蚀性
第一节 过滤操作的基本概念
三、过滤分类
滤速率或得到高度澄清的滤液所加入的一种辅助性的粉粒 状物质，称为助滤剂 。注意：当滤饼是产品时不能使用 助滤剂。
• 助滤剂的基本要求: • 1.能形成多空饼层的刚性颗粒，使滤饼有良好 的渗透性及较低的流体阻力。 • 2.具有化学稳定性。 • 3.在操作压强范围内具有不可压缩性。 滤饼的洗涤 洗涤的目的：在某些过滤过程中为了除去滤饼里存 留的滤液，或者为了回收滤饼中存留的滤液，在 过滤终了时，需要对滤饼进行洗涤。如果滤液为 水溶液，一般就用水洗涤。
过滤介质、滤饼
由棉、毛、丝、麻等天然纤维和由各种合成纤维制成的织物，以及 由玻璃丝、金属丝等织成的网。 造价低、清洗、更换方便，可截留的最小颗粒粒径为5～65μ m。
（2）粒状介质
一般由细砂、石粒、活性炭、硅藻土、玻璃渣等细小坚硬的粒状物
堆积成一定厚度的床层构成。
粒状介质多用于深层过滤，如城市和工厂给水的滤池中。
滤饼
硅藻土、碳酸钙
可压缩滤饼 ：滤饼由容易变形的物质构成 某些氢氧化物之类的胶体
三、助滤剂
助滤剂一般是质地坚硬的细小固体颗粒，如硅藻土、石棉、炭粉等。 将助滤剂加入悬浮液中，在形成滤饼时便能均匀地分散在滤饼中间，改善 滤饼结构，使液体得以畅通，或预敷于过滤介质表面以防止介质孔道堵塞。
图10 硅藻土助滤剂
过滤介质及其种类；
滤饼及其种类；
助滤剂的作用。
1、 过滤介质一般分为几种？工业上最常用的是哪一种？ 2、加入助滤剂对过滤起到什么作用？如果滤饼需要回收 还适宜加助滤剂吗？为什么？
过滤介质、滤饼、助滤剂介绍
〖知识回顾〗
1、指出下图中各部分名称。
滤浆 滤饼 过滤介质 滤液
图1 过滤操作示意图
2、过滤的方法有几种？ 回答：滤饼过滤和深层过滤。
一、过滤介质
（1）口罩：过滤介质——纱布
（2）滤芯：过滤介质——颗粒层
（3）活性炭
（4）多孔陶瓷
1、什么是过滤介质？ 凡是能使虑浆中流体通过，其所含固相颗粒被截留，以达到
（3）多孔固体介质 是具有很多微细孔道的固体材料
图7 多孔陶瓷管
图8 微孔铝板
图9 微孔塑料滤芯
具有耐腐蚀、孔隙小、过滤效率比较高等优点 常用于处理含少量微粒的腐蚀性悬浮液及其它特殊场合。
多介质过滤器原理
多介质过滤器是一种常用的水处理设备，用于去除水中的悬浮颗粒、悬浮物和杂质。
它由多个层次的过滤介质组成，每个介质层具有特定的物理和化学性质，共同协作以达到净化水的目的。
以下是多介质过滤器的工作原理：
过滤介质层次：多介质过滤器通常由多个不同颗粒大小和密度的过滤介质层组成，按照粗细程度从上到下排列。
典型的过滤介质包括砂、石英砂、煤炭、活性炭等。
理化作用：当水通过多介质过滤器时，悬浮物和杂质会受到不同过滤介质层的物理和化学作用。
筛选：较粗的过滤介质层可以筛选掉较大的颗粒和悬浮物，如砂层可以过滤掉较大的杂质。
吸附：较细的过滤介质层可以通过表面吸附作用吸附住更小的悬浮物和杂质，如活性炭层可以吸附有机物质和某些化学物质。
孔隙过滤：过滤介质层之间的孔隙可以提供微小的通道，通过孔隙过滤作用，进一步去除较小的颗粒和悬浮物。
清洗和回水：随着过滤介质层逐渐被杂质堵塞，多介质过滤器的过滤效果会下降。
因此，定期清洗和回水是保持过滤效果的重要步骤。
清洗可以通过逆冲洗或反洗的方式，将堵塞的杂质冲刷出去，回水则可以将清洗后的水重新注入过滤器。
总的来说，多介质过滤器通过多层过滤介质的协作作用，利用筛选、吸附和孔隙过滤等机制，去除水中的悬浮颗粒和杂质。
它是一种有效的水处理方法，广泛应用于工业、民用和商业领域中的水净化和水处理过程。
过滤介质
％左右，此外还有少量的K2O和Na2O以及少量的Fe、Mg、Ca等氧
化物。其化学性质稳定，与硅藻土类似，除在热的浓碱和氢氟酸
中外，均不易溶解。
膨胀珍珠岩的渗透率和孔径尺寸范围不如硅藻土的宽，其平
均孔径也远小于硅藻土助滤剂。因此，膨胀珍珠岩无法象硅藻土
那样高效地滤去微生物和其他微细粒。此外珍珠岩的颗粒形状大
(3)膜过滤没有特别的温度要求，所以可进行热敏感或热不稳定物质 的常温膜过滤。如用于药品、酶制剂、食品、饮料的分离、分级、 浓缩、富集等。
(4)膜过滤可用于浓缩过程，对回收微量有价值物质十分有益。
膜过滤的原理
1、微孔过滤原理
微孔过滤的介质为均质多孔结构的滤膜，它类似多层叠置的筛网， 其截留微粒的作用局限于膜的表面，能将液体中大于额定孔径的微 粒全部阻拦，且不会因压力差升高而导致大于孔径的微粒穿过滤膜。
(1)膜面的机械截留(筛分)；
(2)膜面及微孔内的吸附(一次吸附)；
(3)在微孔中持留而被去除(阻塞)。
超滤膜的机械截留效果是由溶质粒子的大小、形状与膜孔径的
大小、形状之间的关系决定的。吸附和阻塞过程则是膜与溶质粒子
物化性质之间的相互作用结果。这三个过程相结合的统一效应构成
了超滤的物质分离机理。
可能在滤孔中发生架桥现象。重新构成的新滤孔处继续将细小粒
子截留，而只允许液体通过。
在扁平胶状固体物料过滤时，因形状易为压力所改变，滤孔
往往可能为其本身所阻塞，这种情况下，不仅固体微粒不能通过，
流体流动亦受阻碍。此时，可采用加入某种助滤剂的办法。此外，
当悬浮液中固体颗粒粒度太细及液体含固量太低又无法使之凝聚
1、滤布的材质及原料性能 滤布的化学稳定性，吸水等物理性能及机械强度等是
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过滤介质分类
凡是能使滤浆中流体通过,其所含固相颗粒被截留,以达固液分离目的的多孔物都统称为过滤介质。
它是过滤机上关键组成部分,它决定了过滤操作的分离精度和效率,也直接影响过滤机的生产强度及动力消耗。
工业上应用的过滤介质种类繁多,按其结构分为挠性介质,刚性介质及松散性过滤介质三大类:
・挠性过滤介质：
o金属过滤介质
o非金属过滤介质：棉织物、毛织物、丝织物、合成纤维织物、玻璃纤维织物、非织造纤维织物：非织造滤布（、滤纸、滤毡、过滤衬垫）
o金属、非金属混合介质
・刚性过滤介质
o烧结金属网、金属纤维烧结毡、粉末烧结材料、多孔陶瓷、烧结多孔塑料、烧结铝氧化物、玻璃过滤介质
・松散过滤介质
o硅藻土、膨胀珍珠岩粉、纤维素，砂，木炭粉、无烟
过滤介质的作用原理与过滤操作机理相关。
用于滤饼过滤的过滤介质技术特性必须满足此种过滤的特殊要求:介质的结构能保证开始过滤时,颗粒能迅速在介质表面"架桥",使细颗粒不致流失(即穿滤);介质的孔道内夹持颗粒的比率低,介质的堵塞最小;滤饼能容易地完全地卸除;介质结构便于清洗再生。
常用的滤饼过滤介质主要有滤布,滤纸,滤网,侧边式滤芯等,对用作深层过滤的介质,则要求其结构满足指定的截留精度,能阻挡要求阻挡的颗粒;床层要有足够的容量,使其被颗粒堵塞的进程缓慢,以延长操作周期。
对各种过滤介质的共同要求是:优良的过滤特性(比阻小,截留精度高等);良好的物理、机械性能(强度高,搞蠕变,刚柔性,耐磨性高等),在一定工艺操作条件及环境下,化学稳定性好(耐腐蚀,耐高温及微生物等),清洗、再生方便,价格便宜,来源可靠。
1.2选择过滤介质的基本要求
(1)过滤介质对固体颗粒的捕集能力
这关系到过滤的分离次序。
所谓捕集能力就是能截留的最小颗粒尺寸。
捕集能力取决于介质本身的孔隙大小及分布情况。
下表为各类过滤介质能捕集的最小颗粒。
介质类型举例能够截留的最小颗粒（微米）
滤布天然及合成纤维编织的滤布10
滤网金属丝编织网>5
非织造纤维介质纸（纤维素）纸（玻璃纤维材料）毛毡5210
多孔材料薄膜0.005
刚性多孔材料陶瓷金属陶瓷13
松散固体介质硅藻土膨胀珍珠岩<1<1
(2)渗透率
过滤介质的渗透率反映了它对滤液流动的阻力,它影响过滤机的生产强度和过滤推动力---压强差
过滤介质的渗透率可由达西方程来描述:
对由颗粒或纤维填充的过滤床,其渗透率K可用柯兹尼-卡尔曼方程式给出:
单丝纺织纤维介质的渗透率可由以下半经验方程给出:
由此可见,过滤介质的渗透率与介质本身的孔隙率有关。
常用过滤介质的空隙率如下表:
介质名称金属丝网平纹、斜纹陶瓷特级多孔材料薄膜纸硅藻土精制
空隙率%15~2530~3530~50708060~9580~90
(3)卸渣和清洗再生性能
卸渣能力就是指过滤结束后能利用滤饼自身策略或压缩空气吹除,机械刮除等措施把滤饼从介质表面除净的能力,这对于象转鼓,翻盘,带式真空过滤机等连续过滤机来说是维持正常操作的先决条件。
过滤过程中总有少量滤渣颗粒堵塞在介质孔隙中,必须在每个操作循环的卸渣工序结束后用冲洗,吹扫等方法把颗粒从介质表面,孔隙中清洗掉,以维持介质的过滤效率和性能。
再生性能主要取决于过滤介质的构成材料和纺织、加工方法(制造工艺)。
(4)化学稳定性能
由于过滤过程所处理的物料多种多样,它们的化学性质各不相同。
有酸性,碱性,强氧化性,有机溶剂等,而且都在一定的温度下过滤。
这就要求所选用的过滤介质结构材料能在被处理的物料中具有良好的化学稳定性,耐化学腐蚀,耐温度变化,耐微生物作用。
一般而言,聚丙烯纤维具有良好的耐酸性。
耐碱性和耐氧化剂作用,聚乙稀纤维在室温下对酸,碱溶液具有稳定性,涤纶材料具有良好的耐酸性。
(5)材料的物理,机械性能
材料的物理,机械性能包括吸湿性,耐磨性,机械强度,伸延率等,均影响介质的过滤性能及使用寿命。
不同类型结构的过滤机对介质物理、机械性能要求也有差异,
如板框过滤机与叶片过滤机、转鼓过滤机相比,对滤布的机械强度要求更高。
带式过滤机对滤布的强度要求比倾覆盘式过滤机高,而且要求一定负荷下延伸率尽可能低。