谈过滤原理的几个问题及七种滤池的比较
各种滤池的适用条件如何-有何优缺点
各种滤池的适用条件如何？有何优缺点？
常用的几种滤池的适用条件和优缺点如下。
（1）普通快滤池和双层滤池适用于进水浑浊度小于 20NTU，短期内可以小于50NTU。
用于大中小型水处理厂，一般单池面积不大于100m2。
普通快滤池的运行管理方便，但阀件多，渗漏多，需有专设冲洗设备。
双层滤池的滤速高，工作周期长，可由普通快滤池改造而成。
但滤料选择严格，冲洗操作较严格，且易沉泥。
（2）接触双层滤池即直接过滤，适用于5000m3/d以下的小型水处理厂，进水浑浊度要求小于150NTU。
其优点是可用一次净化原水，处理构筑物少，占地少，基建投资低；但工作周期短，加药管理复杂，冲洗操作较严格。
（3）虹吸滤池适用于大、中型水处理厂。
每格池面积小于25m²，进水浑浊度要求小于20NTU。
其优点是阀件简单，不需专设冲洗设备，可以自动化控制；但需配有抽真空设备，池子深，结构复杂。
（4）无阀滤池无阀滤池分重力式和压力式两种。
重力式无阀滤池单池面积小于25m²，适用于中小型水处理厂，进水浑浊度要小于20NTU；压力式无阀滤池单池面积小于5m2，用于小型水处理厂，进水浑浊度要求小于150NTU。
重力式无阀滤池操作管理十分方便，能自动反冲洗，但检修时清砂不方便；使用压力式无阀滤池可省去二级泵站，但清砂也不方便，工作周期短，冲洗操作控制较严格。
（5）压力式过滤器适用于小型水厂，进水浑浊度小于20NTU。
其优点是滤池可用钢制，灵活性大，并可与除盐水处理或软化处理串联使用，也可作为一次净化处理省去二级泵站。
缺点是清砂不方便，工作的周期也比较短，用钢材制作时耗钢材较多。
过滤器、滤池小结
辰力公司环境工程室 朱立永 2014.11.30
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目
1、滤池形式分类 ............................................................................................................................ 4 1.1 按过滤流向分类............................................................................................................... 4 1.2 按滤料和滤料组合分类 ................................................................................................... 4 1.3 按药剂投加情况分类 ....................................................................................................... 4 1.4 按阀门的设置分类（阀门数不包括空气冲洗阀门） ................................................... 4 1.5 按冲洗方法分类............................................................................................................... 4 1.6 按运行方法分类............................................................................................................... 4 1.7 滤池配水系统.................................................................................................................... 5 1.7.1 大阻力配水系统 .................................................................................................... 5 2、关于滤池的一些基本知识归纳................................................................................................. 8 2.1 慢滤池 ................................................................................................................................ 8 2.2 快滤池 ................................................................................................................................ 8 3.2.1 条件：滤速大于 10 m/h ....................................................................................... 8 3.2.2 作用：去除浊度，浊度<5 度，同时可去除一部分细菌、病毒 ....................... 8 2.2.4 应用： .................................................................................................................... 9 2.3 过滤方式 ............................................................................................................................ 9 2.3.1 变水头等速过滤 .................................................................................................... 9 2.3.2．等水头等速过滤 ............................................................................................... 10 2.3.3．等水头变速过滤 ............................................................................................... 10 2.3.4 为什么要对滤池进行反冲洗 ................................................................................ 9 2.3.5 滤池的冲洗要求 .................................................................................................. 10 3 滤池选用及适用条件 ............................................................................................................... 10 3.1 普通快滤池 ..................................................................................................................... 10 3.1.1 滤池特点 .............................................................................................................. 10 3.1.2 优缺点 .................................................................................................................. 10 3.1.3 滤前水浊度要求：小于 10NTU .......................................................................... 11 3.1.4 规模和其他 ......................................................................................................... 11 3.1.5 滤池的工作原理 .................................................................................................. 11 3.2 双阀滤池 ......................................................................................................................... 11 3.2.1 滤池特点 .............................................................................................................. 11 3.2.2 优缺点 .................................................................................................................. 11 3.2.3 滤前水浊度：小于 10NTU ................................................................................... 12 3.2.4 规模和其他 .......................................................................................................... 12 3.2.5 双阀滤池有鸭舌阀式双阀滤池和虹吸式双阀滤池两种。 .............................. 12 3.3 均粒滤料滤池（V 型滤池） .......................................................................................... 13 3.3.1 滤池特点 .............................................................................................................. 13 3.3.2 优缺点 .................................................................................................................. 13 3.3.3 滤前水浊度：小于 10NTU ................................................................................... 13 3.3.4 规模和其他 .......................................................................................................... 13 3.3.5 V 型滤池的主要特点 .......................................................................................... 13 3.3.6 气、水反冲洗的优缺点 ...................................................................................... 14 3.3.7 工作原理 .............................................................................................................. 14
不同类型的粗滤池比较与选用
不同类型的粗滤池比较与选用粗滤池是水处理系统中重要的组成部分，用于去除水中的悬浮物和大颗粒杂质。
根据不同的应用需求和处理要求，粗滤池有多种不同的类型可供选择。
本文将对几种常见的粗滤池进行比较与选用。
首先，我们来介绍一种常见的粗滤池类型，即砂滤池。
砂滤池以沙石为滤料，通过重力滤除水中的悬浮物和颗粒杂质。
砂滤池结构简单、运行稳定，能够有效去除较大颗粒的杂质。
但是砂滤池不能去除溶解性物质和微细颗粒，且滤料容易堵塞，需要经常进行反冲洗和维护。
另一种常见的粗滤池类型是格栅，它是一种机械过滤装置。
格栅通过固定的栅栏将大颗粒杂质截留在格栅上，保证水进入后续处理工艺的清洁度。
格栅操作简单、维护方便，适用于一些需要快速处理大量水的场合。
然而，格栅不能有效去除细小颗粒和溶解性物质，也容易堵塞，需要定期清理。
螺旋式粗滤机是另一种常见的粗滤池类型。
它采用旋转式滤网，通过旋转滤网将水中的颗粒杂质从进水口筛除。
螺旋式粗滤机适用于处理大量流量和颗粒较大的原水，具有结构简单、工作可靠等优点。
但是，该类型滤池不能很好地去除微小颗粒和溶解性物质，且设备成本较高。
除了上述几种常见的粗滤池类型，还有一种新型的粗滤池叫做活性炭过滤器。
活性炭过滤器利用活性炭吸附性能去除水中的颗粒，同时也能去除一些溶解性物质和有机物。
活性炭过滤器具有处理水质高、运行稳定等优点，同时也需经常更换活性炭，以保持其去除效果。
在选用粗滤池类型时，需要根据实际情况综合考虑多个因素。
首先是处理水质的要求，如果水质中含有较多的悬浮物和大颗粒的杂质，那么砂滤池或格栅可能是较好的选择。
其次是处理水量的需求，若处理的流量较大，可以选择螺旋式粗滤机。
另外，还需要考虑预算和设备维护的方便性等因素。
总结起来，粗滤池在水处理系统中起到了重要的作用，有多种不同类型的粗滤池可供选择。
不同的粗滤池类型适用于不同的处理要求，具有各自的优缺点。
在选择时，应结合实际需求综合考虑多个因素，以确保选用合适的粗滤池类型。
过滤基础知识解析
12
过滤精度（孔径）
HL Filter
• 公称精度：生产企业对外宣称的滤芯精度。
• 绝对精度：对一定粒径的颗粒，理论上滤芯可 以达到全部去除，这个粒径就是滤芯的绝对精 度。（在过滤行业中，一般约定99%的去除效 率）
• 没有统一的孔径分布 • 没有行业标准
▪
13
过滤效率
HL Filter
14
过滤效率值表征
HL Filter
▪ Beta Ratio
▪ Oklahoma State大学于70年代提出 ▪ Beta Ratio可以定义为过滤器去除大于粒径大于X的颗粒的能力
() = 进口粒径大于X的颗粒个数 出口粒径大于X的颗粒个数
15
颗粒去除效率与Beta值对比
上游进口杂质 数量（个/ml）
DP
时间(t)
过滤时颗粒被过滤器滤孔截留压差逐渐上升
33
开孔率
HL Filter
Open area in the filter (porosity)
An increase in void volume will
lower the flow velocity
lower the DP
increase the service life
▪ 压差(压力降 DP) 过滤器使用时上游 下游之间的压力差别
▪
净压力
新滤芯开始过滤是的压差
▪ 滤芯存在最大允许压差 ▪ 滤筒存在最大允许压力
31
滤芯压差
进口压力 7 bar
7
HL Filter
压差2 bar
5
出口压力 5 bar
32
通量与时间关系
工业过滤知识点总结大全
工业过滤知识点总结大全一、过滤原理1. 过滤原理过滤是一种物理分离方法，通过过滤介质对混合物进行筛选，使固体颗粒、液体或气体得以分离。
其原理是利用过滤介质上的孔隙或裂缝，使颗粒物质无法通过，而液体或气体则可以顺利通过。
这样就实现了固液或固气的分离。
2. 过滤分类根据过滤介质的形式和过滤方式不同，过滤可以分为多种类型，包括压力过滤、重力过滤、真空过滤、压力差过滤等。
其中，压力过滤是利用外部压力将混合物通过过滤介质，重力过滤是利用重力使混合物通过过滤介质，真空过滤是利用真空负压将混合物通过过滤介质，压力差过滤是利用两端不同压力的差值，使混合物通过过滤介质。
3. 过滤效率过滤效率是指在单位时间内，过滤设备从混合物中分离出目标物质的能力。
通常用于描述过滤介质的孔隙大小、过滤介质的性能等。
影响过滤效率的因素有过滤介质的材质、孔隙大小、过滤速度等。
二、过滤介质1. 过滤介质类型过滤介质可以分为多种类型，包括网孔过滤介质、滤纸过滤介质、滤板过滤介质、滤布过滤介质、滤膜过滤介质等。
不同类型的过滤介质适用于不同的工业领域和过滤要求。
2. 过滤介质材质过滤介质的材质通常包括金属、陶瓷、纤维素、合成材料等。
不同的材质具有不同的耐腐蚀性、耐高温性、耐磨性等性能，适用于不同的工况和介质。
3. 过滤介质选择在选择过滤介质时，需要考虑过滤介质的材质、孔隙大小、成本、维护等因素。
通常需要根据实际过滤要求进行综合考虑，选择最适合的过滤介质。
三、过滤设备1. 过滤设备类型工业过滤设备类型繁多，包括滤筒式过滤器、滤板式过滤器、滚筒式过滤器、离心式过滤器、真空式过滤器等。
不同类型的过滤设备适用于不同的过滤要求和工况。
2. 过滤设备工作原理不同类型的过滤设备具有不同的工作原理，但都是通过过滤介质将混合物中的目标物质分离出来。
例如，滤筒式过滤器通过滤筒上的过滤介质对混合物进行分离，滤板式过滤器通过滤板上的过滤介质对混合物进行分离，离心式过滤器通过离心力将混合物分离等。
深床、滤布滤池、V型滤池比较
化学加药微絮凝可实 无除磷功能
化学加药微絮凝可去除 现除 TP，但极易粘结
TP，TP 可小于 0.5mg/L 堵塞，不推荐除磷
1.2 扩展功能 1.3 工程案例
可随时切换为深床滤池，而 无扩展功能
无需加药，降低运行费用
无扩展功能
反硝化深床滤池应用历史
长，案例众多，功能包括去应用案例众多，均为去由给水处理改造而
负荷能力强，进水 SS 可高SRT>15 天工艺，且 滤床浅，抗冲击负
2.2 抗冲击负荷
荷能力较差，通常
能力
达 200mg/L，尤其适合进进水 SS 不大于
建议设置高效沉淀 池以实现化学除磷
水水质不稳定情况[3]
20mg/L；不适合 SBR
工艺后续处理
2.3 运行维护 2.4 反冲洗
滤布通常 3-5 年更换 易板结堵塞，长柄
1.5 过滤机理 1.6 出水效果
过滤机理同传统砂
数十种过滤机理，包括隔
机械筛滤，表面孔径 滤池，但由于采用
滤、碰撞、截留、沉淀、粘
附、絮凝、化学吸附、物理20-30 微米
滤料粒径小，污染 物易集中在表层，
吸附和生物生长
难以实现深层过滤
数十家应用业绩表明，深床
滤池出水 SS<10mg/L， 出水 SS 可小于
滤池内无活动部件，终身免滤头易滋生藻类并一次，容污堵；活动维护，无耗材
结垢堵塞，维护较
部件多，需有经验的人
为繁琐；
经常维护
反冲洗完全自动，也可手动
操作；
反冲完全自动，不可手
反冲洗周期>24h，反冲洗动正操常反作洗；和高压水枪 频率低，反冲洗水量通常小冲洗，反冲洗水量在
V 型滤池反冲洗频
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、麻等天然纤维与合成纤维织成的的织物,以与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m μ65~5.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m μ3~1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m μ1 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.〔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过滤介质滤 饼滤 浆时明显增大,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.板和框一般制成方形,其角端均开有圆孔,这样板、框装合,压紧后即构成供滤浆、滤液或洗涤液流动的通道.框的两侧覆以滤布,空框与滤布围成了容纳滤浆和滤饼的空间.板和框的结构如图所示.悬浮液从框右上角的通道1〔位于框内〕进入滤框,固体颗粒被截留在框内形成滤饼,滤液穿过滤饼和滤布到达两侧的板,经板面从板的左下角旋塞排出.待框内充满滤饼,即停止过滤.如果滤饼需要洗涤,先关闭洗涤板下方的旋塞,洗液从洗板左上角的通道2〔位于框内〕进入,依次穿过滤布、滤饼、滤布,到达非洗涤板,从其下角的旋塞排出.如果将非洗涤板编号为1、框为2、洗涤板为3,则板框的组合方式服从1—2—3—2——1—2—3之规律.组装之后的过滤和洗涤原理如图所示.滤液的排出方式有明流和暗流之分,若滤液经由每块板底部旋塞直接排出,则称为明流〔显然,以上讨论以明流为例〕；若滤液不宜暴露于空气中,则需要将各板流出的滤液汇集于总管后送走,称为暗流.说明：①板框压滤机的操作是间歇的,每个操作循环由装合、过滤、洗涤、卸渣、整理五个阶段组成.〔详见教材〕②上面介绍的洗涤方法称为横穿洗涤法,其洗涤面积为过滤面积的1/2,洗涤液穿过的滤饼厚度为过滤终了时滤液穿过厚度的2倍.若采用置换洗涤法,则洗涤液的行程和洗涤面积与滤液完全相同.〔2〕主要优缺点：板框压滤机构造简单,过滤面积大而占地省,过滤压力高,便于用耐腐蚀材料制造,操作灵活,过滤面积可根据产生任务调节.主要缺点是间歇操作,劳动强度大,产生效率低.2．叶滤机〔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.最后,滤饼可用振动器使其脱落,或用压缩空气将其吹下.滤叶可以水平放置也可以垂直放置,滤浆可用泵压入也可用真空泵抽入.〔2〕主要优缺点：叶滤机也是间歇操作设备.它具有过滤推动力大,过滤面积大,滤饼洗涤较充分等优点.其产生能力比压滤机还大,而且机械化程度高,劳动力较省.缺点是构造较为复杂,造价较高,粒度差别较大的颗粒可能分别聚集于不同的高度,故洗涤不均匀.3．转筒过滤机〔1〕结构与工作原理：设备的主体是一个转动的水平圆筒,其表面有一层金属网作为支承,网的外围覆盖滤布,筒的下部浸入滤浆中.圆筒沿径向被分割成若干扇形格,每格都有管与位于筒中心的分配头相连.凭借分配头的作用,这些孔道依次分别与真空管和压缩空气管相连通,从而使相应的转筒表面部位分别处于被抽吸或吹送的状态.这样,在圆筒旋转一周的过程中,每个扇形表面可依次顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、卸渣等操作.分配头由紧密贴合的转动盘与固定盘构成,转动盘上的每一孔通过前述的连通管各与转筒表面的一段相通.固定盘上有三个凹槽,分别与真空系统和吹气管相连.①当转动盘上的某几个小孔与固定盘上的凹槽2相对时,这几个小孔对应的连通管与相应的转筒表面与滤液真空管相连,滤液便可经连通管和转动盘上的小孔被吸入真空系统；同时滤饼沉积于滤布的外表面上.此为过滤.②转动盘转到使这几个小孔与凹槽3相对时,这几个小孔对应的连通管与相应的转筒表面与洗水真空管相连,转筒上方喷洒的洗水被从外表面吸入连通管中,经转动盘上的小孔被送入真空系统.此为洗涤、吸干.③当这些小孔凹槽4相对时,这几个小孔对应的连通管与相应的转筒表面与压缩空气吹气相连,压缩空气经连通管从内向外吹向滤饼,此为吹松.④随着转筒的转动,这些小孔对应表面上的滤饼又与刮刀相遇,被刮下.此为卸渣.继续旋转,这些小孔对应的又重新浸入滤浆中,这些小孔又与固定盘上的凹槽2相对,又重新开始一个操作循环.⑤每当小孔与固定盘两凹槽之间的空白位置〔与外界不相通的部分〕相遇时,则转筒表面与之相对应的段停止工作,以便从一个操作区转向另一操作区,不致使两区相互串通.〔2〕主要优缺点：转筒过滤机的突出优点是操作自动,对处理量大而容易过滤的料浆特别适宜.其缺点是转筒体积庞大而过滤面积相形之下嫌小；用真空吸液,过滤推动力不大,悬浮液中温度不能高.三 过滤基本理论1．过滤速度的定义过滤速度指单位时间内通过单位过滤面积的滤液体积,即其中,u —瞬时过滤速度,m 3/s·m 2,m/s ；V —滤液体积,m 3；A —过滤面积,m 2； θ—过滤时间,s.说明：①随着过滤过程的进行,滤饼逐渐加厚.可以想见,如果过滤压力不变,即恒压过滤时,过滤速度将逐渐减小.因此上述定义为瞬时过滤速度.②过滤过程中,若要维持过滤速度不变,即维持恒速过滤,则必须逐渐增加过滤压力或压差.总之,过滤是一个不稳定的过程.上面给出的只是过滤速度的定义式,为计算过滤速度,首先需要该撑握过滤过程的推动力和阻力.2．过滤速度的表达〔1〕过程的推动力：过滤过程中,需要在滤浆一侧和滤液透过一侧维持一定的压差,过滤过程才能进行.从流体力学的角度讲,这一压差用于克服滤液通过滤饼层和过滤介质层的微小孔道时的阻力,称为过滤过程的总推动力,以p ∆表示.这一压差部分消耗在了滤饼层,部分消耗在了过滤介质层,即21p p p ∆+∆=∆.其中1p ∆为滤液通过滤饼层时的压力降,也是通过该层的推动力；2p ∆为滤液通过介质层时的压力降,也是通过该层的推动力.〔2〕考虑滤液通过滤饼层时的阻力：滤液在滤饼层中流过时,由于通道的直径很小,阻力很大,因而流体的流速很小,应该属于层流,压降与流速的关系服从Poiseuille 定律： 其中,1u —滤液在滤饼中的真实流速；μ—滤液粘度；l —通道的平均长度；e d —通道的当量直径.讨论①1u 与u 的关系：定义滤饼层的空隙率为：滤饼层的总体积滤饼层的空隙体积=ε 滤饼的截面积滤液体积流量=u ；滤饼截面积滤饼空隙率滤液体积流量面积滤饼截面中空隙部分的滤液体积流量⨯==1u 所以,εu u =1,②孔道的平均长度可以认为与滤饼的厚度成正比：L K l 0= ③孔道的当量直径颗粒体积比表面积空隙率滤饼层体积颗粒表面积空隙体积润湿周边长流通截面积⨯⨯⨯=⨯=⨯=444L L d e 根据这三点结论,可出导出过滤速度的表达式：其中,()22003121εε-=S K r ,称为滤饼的比阻,其值完全取决于滤饼的性质. 说明：过滤速度等于滤饼层推动力/滤饼层阻力,而后者由两方面的因素决定,一是滤饼层的性质与其厚度,二是滤液的粘度.〔3〕考虑滤液通过过滤介质时的阻力对介质的阻力作如下近似处理：认为它的阻力相当于厚度为e L 的一层滤饼层的阻力,于是介质阻力可以表达为：e L r μ.滤饼层与介质层为两个串联的阻力层,通过两者的过滤速度应该相等,其中,rL R =,e e rL R =.〔4〕两种具体的表达形式滤饼层的体积为AL ,它应该与获得的滤液量成正比,设比例系数为c ,于是cV AL =.由V AL c /=,可知c 的物理意义是获得体积的滤液量能得到的滤饼体积.由前面的讨论可知：A rcV rL R /==,A rcV rL R e e e /==.其中e V 为滤得体积为e AL 或厚度为e L 的滤饼层可获得的滤液体积.但这部分滤液并不存在,而只是一个虚似量,其值取决于过滤介质和滤饼的性质.于是：()e V V rc p A d dV +∆=μθ2 〔1〕又设,获得的滤饼层的质量与获得的滤液体积成正比,即V c W '=.其中'c 为获得单位体积的滤液能得到的滤饼质量. 由滤饼面积滤饼体积r rL R ==可知,R 与单位面积上的滤饼体积成正比,我们也有理由认为它与单位面积上的滤饼质量成正比,只是比例系数需要改变,即 A V c r A W r r R /''/''===滤饼面积滤饼质量；A V c r A W r R e e /''/'== 于是我们可以得到与〔1〕式形式相同的微分方程： ()e V V c r p A d dV +∆=''2μθ 〔2〕由获得这一方程的过程可知：''c r rc =至此,我们已经得到了表达过滤速度的两种形式.3．恒压过滤方程式前已述与,过滤操作可以在恒压变速或恒速变压的条件下进行,但实际生产中还是恒压过滤占主要地位.下面的讨论都限于恒压过滤.对式〔1〕或〔2〕分离变量,积分〔以下以式〔1〕为例〕,式中的μ取决于流体的性质,滤饼比阻r 取决于滤饼的性质,c 取决于滤浆的浓度和颗粒的性质,积分时可将这三个与时间无关的量提到积分号外,而e V 可以作为常数放在微分号内：积分,可得：θ222KA VV V e =+ 〔3〕 其中''22c r p rc p K μμ∆=∆=,称为过滤常数,m 2/s.式〔3〕还可以写成如下形式： θK qq q e =+22 〔4〕其中,A V q /=—单位过滤面积得到的滤液体积；A V q e e /=说明：①恒压过滤方程式给出了过滤时间与获得的滤液量之间的关系.这一关系为抛物线,如图所示.值得注意的是,图中标出了两个坐标系,积分时横坐标采用了θ~0,纵坐标采用了e e V V V +~,但实际得到的滤液量仍是V .图中的e θ为得到e V 这一虚拟滤液量所需要的时间,因而也是一个虚拟时间.②由比阻r 的定义可以看出,其值与滤饼的空隙率ε与比例系数0K 有关.如果滤饼不可压缩,则这两个量便与压力无关,则比阻便与压力无关,于是过滤常数K 便与压力无关.如果滤饼可压缩,则e q K r K ,,0→→ε与压力有关,则在某一压力下测定的r 、K 、e q 不能用于其它压力下的过滤计算.③平均比阻与压力之间有如下经验关系：s p r r 0=或s p r r 0''=,其中s 称为压缩性指数,其值取决于滤饼的压缩性,若不可压缩,则0=s ,0r 或0'r 为不随压力而变的常数.将这关系代入过滤常数的定义式可得：0101''22r c p cr p K ss μμ--==； 另外,介质的阻力常数====e s e se e cq p r AcV p r rL R 00,所以s e p q -∝. 4．过滤常数的实验测定 过滤计算必须在过滤常数具备的条件下才能进行.过滤常数K 、e q 〔或e V 〕的影响因素很多,包括：操作压力、滤饼与颗粒的性质、滤浆的浓度、滤液的性质、过滤介质的性质等,因此从理论上直接计算过滤常数比较困难,应该用实验的方法测定.〔1〕方法一：对式〔4〕进行微分可得：()θKd dq q q e =+2,整理得：将该式等号左边的微分用增量代替：K q q K q e 22+=∆∆θ 〔5〕式〔5〕为一直线方程,它表明：对于恒压下过滤要测定的悬浮液,在实验中测出连续时间θ与以单位面积计的滤液累积量q ,然后算出一系列θ∆与q ∆的对应值,在直角坐标系中以θ∆/q ∆为纵坐标,以q 为横坐标进行标绘,可得一条直线.这条直线的斜率为K /2,截距为K q e /2〔2〕方法二：式〔4〕两边同除以Kq 可得：实验测定变量与上相同,即测出连续时间θ与以单位面积计的滤液累积量q ,以q /θ为横坐标,以q 为纵坐标,在直角坐标系中可得一条直线,该直线的斜率为K /1,截距为K q e /2.〔3〕讨论：①前已述与,过滤常数与诸多因素有关,只有当实际生产条件与实验条件完全相同时,实验测定的过滤常数才可用于生产设备的计算.这里最需要注意的就是操作压力,实际生产时的过滤压力可能有一些变化,实验应该在不同的压力测定过滤常数.②在一定的压力下测定过滤常数K ,并直接测出滤液的粘度和悬浮液的c 或'c 后,还可根据K 的定义式反算出该压力下的比阻.多次进行这样的过程,可以得到一系列〔p r ,〕数据,在双对数坐标系中作图,由s p r r 0=关系可知,应该得到一条直线,该直线的斜率为压缩性指数s ,截距为单位压力下的比阻0r .压缩性指数和比阻才是过滤理论研究的对象.四 过滤计算1．间歇过滤机的计算〔1〕操作周期与生产能力：间歇过滤机的特点是在整个过滤机上依次进行一个过滤循环中的过滤、洗涤、卸渣、清理、装合等操作.在每一操作循环中,全部过滤面积只有部分时间在进行过滤,但是过滤之外的其它各步操作所占用的时间也必须计入生产时间内.一个操作周期内的总时间为：其中,C θ—操作周期；F θ—一个周期内的过滤时间；W θ—一个操作周期内的洗涤时间； R θ—操作周期内的卸渣、清理、装合所用的时间.间歇过滤机的生产能力计算和设备尺寸计算都应根据C θ而不是F θ来定.间歇过滤机的生产能力定义为一个操作周期中单位时间内获得的滤液体积或滤饼体积来表示：〔2〕洗涤速率和洗涤时间：洗涤的目的是回收滞留在颗粒缝隙间的滤液,或净化构成滤饼的颗粒.当滤饼需要洗涤时,洗涤液的用量应该由具体情况来定,一般认为洗涤液用量与前面获得的滤液量成正比.即F W JV V =.洗涤速率定义为单位时间的洗涤液用量.在洗涤过程中,滤饼厚度不再增加,故洗涤速率恒定不变.将单位时间内获得的滤液量称为过滤速率.我们研究洗涤速度时作如下假定：洗涤液粘度与滤液相同；洗涤压力与过滤压力相同.①叶滤机的洗涤速率和洗涤时间：此类设备采用置换洗涤法,洗涤液流经滤饼的通道与过滤终了时滤液的通道完全相同,洗涤液通过的滤饼面积也与过滤面积相同,所以终了过滤速率与洗涤速率相等.由式〔1〕可得：)(2)(22e e W V V K A V V rc p A d dV d dV +=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛终了终了终了μθθ 〔6〕 用洗涤液总用量除以洗涤速率,就可得到洗涤时间：K A V V p A V V rc d dV V e e w W w w 22)(2)(/+=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛=终了终了μθθ 〔7〕②板框压滤机的洗涤速度和洗涤时间：板框压滤机过滤终了时,滤液通过滤饼层的厚度为框厚的一半,过滤面积则为全部滤框面积之和的两倍.但由于其采用横穿洗涤,洗涤液必须穿过两倍于过滤终了时滤液的路径,所以L L w 2=；而洗涤面积为过滤面积的1/2,即2/A A W =,由c 的定义可知c c w =将洗涤过程看成是滤饼不再增厚度的过滤过程,则单位时间内通过滤饼层的洗涤液量：)(241)()2/()(222e e e w w W V V K A V V rc p A V V rc p A d dV +=+=+=⎪⎭⎫ ⎝⎛终了终了终了μμθ 〔7〕此时过滤最终速率仍可用式〔6〕来计算.式〔7〕说明,采用横穿洗涤的板框式压滤机其洗涤速率为最终过滤速率的1/4.洗涤时间： K A V V d dV V e W w w 2)(8/+=⎪⎭⎫ ⎝⎛=终了θθ 〔8〕〔3〕最佳操作周期在一个操作循环中,过滤装置卸渣、清理、装合这些工序所占的辅助时间往往是固定,与生产能力无关.现在可变的就是过滤时间和洗涤时间.若采用较短的过滤时间,由于滤饼较薄而具有较大的过滤速度,但非过滤操作时间在整个周期中所占的比例较大,使生产能力较低；相反,若采用较长的过滤时间,非过滤时间在整个操作周期中所占比例较小,但因形成的滤饼较厚,过滤后期速度很慢,使过滤的平均速度减小,生产能力也不会太高.综上所述,在一操作周期中过滤时间应该有一个使生产能力达到最大的最佳值.可以证明,当过滤与洗涤时间之和等于辅助时间时,达到一定生产能力所需要的总时间最短少,即生产能力最大.板框过滤机的框厚度应据此最佳过滤时间内生成的滤饼厚度来决定.2．连续过滤机的计算〔1〕操作周期与过滤时间：转筒过滤机的特点是过滤、洗涤、卸渣等操作是在过滤机分区域同时进行的.任何时间内都在进行过滤,但过滤面积中只有属于过滤区的那部分才有滤液通过.连续过滤机的操作周期就是转筒旋转一周所经历的时间.设转筒的转速为每秒钟n 次,则每个操作周期的时间：转筒表面浸入滤浆中分数为：360/浸入角度=φ.于是一个操作周期中的全部过滤面积所经历的过滤时间为该分数乘以操作周期长度：如此,我们将一个操作周期中所有时间但部分面积在过滤转换为所有面积但部分时间在过滤.这样,转筒过滤机的计算方法便于间歇取得一致.〔2〕生产能力转筒过滤机是在恒压操作的.设转筒面积为A ,一个操作周期中〔即旋转一周〕单位过滤面积的所得滤液量为q ,则转筒过滤机的生产能力为：而q 可由恒压过滤方程求得：上式可以变为：e e q K n q q -+=φ2 于是 ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==e e h V KA n V n nqA Q 2236003600φ 〔9〕当滤布的阻力可以忽略时,0=e V ,式〔9〕可以变为：n K A Q h φ3600= 〔10〕式〔9〕和〔10〕可用于转筒过滤机生产能力的计算.说明：旋转过滤机的生产能力首先取决于转筒的面积；对于特定的过滤机,提高转速和浸入角度均可提高其生产能力.但浸入角度过大会引起其它操作的面积减小,甚至难以操作；若转速过大,则每一周期中的过滤时间很短,使滤饼太薄,难于卸渣,且功率消耗也很大.合适的转速需要通过实验来确定.例题2 在试验装置中过滤钛白〔2TiO 〕的水悬浮液,过滤压力为2kgf/cm 3〔表压〕,求得过滤常数如下：/s m 10525-⨯=K ,23/m m 01.0=e q .又测出滤渣体积与滤液体积之比33/m m 08.0=c .现要用工业压滤机过滤同样的料液,过滤压力与所用滤布亦与实验时相同.压滤机型号为BMY33/810-45.机械工业部标准TH39-62规定：B 代表板框式,M 代表明流,Y 代表采用液压压紧装置.这一型号设备滤框空处长与宽均为810mm,厚度为45mm,共有26个框,过滤面积为33㎡,框内总容量为0.760m 3.试计算：〔1〕过滤进行到框内全部充满滤渣所需要过滤时间；〔2〕过滤后用相当于滤液量1/10的清水进行横穿洗涤,求洗涤时间；〔3〕洗涤后卸渣、清理、装合等共需要40分钟,求每台压滤机的生产能力,分别以每小时平均可得多少2TiO 滤渣计.解〔1〕一个操作周期可得滤液体积3m 5.908.076.0====c c V F 框内总容量滤饼体积 虚拟滤液体积：3m 45.04501.0=⨯==A q V e e由过滤方程式：F e F F KA V V V θ222=+可求得过滤时间为： 〔2〕最终过滤速率由过滤基本方程微分求得：洗涤速率为最终过滤速率的1/4.洗涤水量为：95.01.0==F W V V洗涤时间()s d dV V W W 13921073.295.0*4/43=⨯==-终了θθ 〔3〕操作周期为：s R W F C 5.5606139260*405.1814=++=++=θθθθ生产能力：小时滤液/1.6/36003m V Q C F ==θ；小时滤饼/488.008.01.6'3m c Q Q =⨯=⋅=。
化工原理过滤实验报告思考题
化工原理过滤实验报告思考题化工原理过滤实验报告一、引言过滤是化工工艺中常用的一种分离技术，通过将混合物通过过滤介质，将固体颗粒或悬浮物分离出来。
本实验旨在探究不同条件下的过滤效果，并分析影响过滤效果的因素。
二、实验目的1. 掌握过滤操作的基本原理和方法。
2. 研究不同条件下的过滤效果。
3. 分析影响过滤效果的因素。
三、实验原理1. 过滤介质选择：根据需要分离的物质特性选择合适的过滤介质，如纸膜、石棉网等。
2. 过滤方式：常见的过滤方式有压力过滤和重力过滤两种。
压力过滤适用于需要快速分离固体颗粒或悬浮物的情况，而重力过滤适用于需要较长时间进行分离的情况。
3. 过滤速度：影响过滤速度的因素有溶液浓度、温度、粒径大小等。
较高浓度和较低温度会降低溶液流动性，从而减慢过滤速度。
较小的颗粒大小会增加过滤阻力，降低过滤速度。
四、实验步骤1. 准备实验器材：取一个玻璃漏斗和一个滤纸，将滤纸折叠成合适大小放入漏斗中。
2. 准备溶液：取一定量的悬浮物溶液，调整其浓度和温度。
3. 过滤操作：将准备好的溶液缓慢倒入漏斗中，观察过程中的变化。
4. 记录实验数据：记录过滤时间、溶液体积等数据。
五、实验结果与分析根据实验数据得出不同条件下的过滤效果如下：1. 过滤时间随着溶液浓度的增加而延长。
这是因为高浓度溶液会增加溶液的黏稠性，导致流动性降低，从而减慢了过滤速度。
2. 过滤时间随着温度的降低而延长。
低温会使溶液黏稠度增大，进一步降低了流动性，从而影响了过滤速度。
3. 过滤时间随着颗粒大小的增加而延长。
较小的颗粒会增加过滤介质的阻力，降低了过滤速度。
六、实验总结通过本次实验，我们掌握了过滤操作的基本原理和方法，并研究了不同条件下的过滤效果。
实验结果表明，过滤时间受到溶液浓度、温度和颗粒大小等因素的影响。
在实际工程中，我们应根据具体情况选择合适的过滤方式和条件，以提高过滤效果。
七、思考题1. 除了溶液浓度、温度和颗粒大小外，还有哪些因素可能影响过滤效果？2. 你认为如何提高过滤效果？请给出你的建议。
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谈过滤原理的几个问题及七种滤池的比较
张丽朵
【摘要】介绍了等速变水头过滤与变速等水头过滤的概念,对过滤工艺中几个过滤原理进行了阐述,并对常见的七种滤池形式在过滤及冲洗等方面作了对比分析,以供参考.
【期刊名称】《山西建筑》
【年(卷),期】2014(040)014
【总页数】2页(P152-153)
【关键词】过滤;滤池;供水系统;负水头
【作者】张丽朵
【作者单位】山西省城乡规划设计研究院,山西太原030001
【正文语种】中文
【中图分类】X703
给水处理基本工艺有混凝、沉淀及过滤，其中过滤为原理深、构筑物工艺比较复杂的一个，过滤原理和反洗原理是整个给水工程老大难的问题，本人就过滤原理中需要注意的几个问题予以分析阐述，并对常见七种滤池形式的原理、过滤方式及冲洗方式等进行对比。
等速变水头过滤与变速等水头过滤为比较难理解的两个概念，尤其是与滤池相结合的时候，本人就学习理解过程做一分析。
过滤过程中有两个要研究的内容：1)水头损失；2)滤速。
根据清洁砂过滤水头损失计算公式，过滤时的水头损失与滤层厚度
成正比，与过滤滤速(过滤水量/滤池表面积)也成正比。
随着过滤时间的增加，滤
层中截流的悬浮物量逐渐增多，滤层的孔隙率会减小，就会出现两种情况：1)滤速不变，则过滤水头损失必然增加；2)水头损失保持不变，则过滤滤速必须减小。
这样就出现了等速变水头过滤和变速(实为减速过滤)等水头过滤两种基本的过滤方式，事实上，还存在等速等水头第三种过滤方式。
此时，应注意的是，等速和变速都是针对滤池的一格而言，针对整个滤池来说，滤速是不变的。
1)等速变水头过滤。
在这种过滤中，单格滤池进水量是不变的，随着过滤时间的增加，由于孔隙率减小，水头损失增加，为了流速不变，则需要增加相同的水头损失，从而滤池的砂面水头需要增加，以克服增加的阻力，达到等速的目的。
滤料的直径越大，越接近球状，水头损失的变化速率则越小，滤速越大，水头损失的增加越慢(不是损失小，而是
增加慢)。
虹吸滤池和无阀滤池属于等速变水头过滤。
2)变速等水头过滤。
在这种
过滤中，为使得过滤的水头损失保持不变，可以使滤池砂面上的水位与过滤后清水出水的水位保持高差不变，但由于截留杂质的过滤层孔隙率减小，使得滤速越来越小。
需要强调的是：a.变速是针对某一格滤池，对整个滤池来说，进水流量Q是
不变的，即过滤水量不变；b.等水头不是说水头就完全不会变，在一格刚被反洗完到下一格反洗前，水头是在增加的，只是因为马上有另一格反洗，所以水头增加不多，马上又降下来，即水头变化被均摊了，若有无穷多格滤池，则一格的过滤水量变化(堵塞程度变化)就对其他滤格影响不大，这才是严格的“等水头”。
普通快滤池(不设调节阀)和移动罩滤池属于变速等水头过滤。
3)等速等水头过滤。
通过滤池水面液位计和“滤后水可调出水阀”联合控制，保持水头和滤速均不变。
各格进水量不变，滤后水出水管上设可调开启度出水阀，在反冲洗后过滤的初始阶段，因滤池的阻力小，该阀门的初始开启度也小，随着滤层中滤池阻力的逐渐增加，在滤池水面略有上升后，液位计的信号将控制该阀门的开启度，以保持过滤的流量相同或滤池水面基本恒定。
V形滤池和翻板阀滤池属于等速等水头过滤。
4)在等速过滤中，
滤料空隙流速越来越大，冲刷剪切作用大，容易将悬浮颗粒等杂质带出池外，而减速过滤，滤料空隙流速变化较小(别的格分摊了过滤水量)，所以出水水质稳定，且滤速降低，承托层和配水系统水头损失降低(假设它们的孔隙率是不会变的)，结余水头可以补偿滤层水头损失，延长过滤周期。
因此，变速过滤滤池出水水质更稳定。
5)压力滤池连接水泵，滤池滤料空隙越来越小，对应的理解就是管道阻力越来越大，也即水泵和管道的工况点发生移动，所以流量和扬程都变，也即水头和流速都变，可以理解为变水头变速过滤。
负水头是一个比较抽象的概念，为过滤层中某一深度的水头损失超过该处水深时，即会出现负水头，但如果用比较形象的比喻，负水头则为孔隙率很小时，滤速过快，由于水流过快会引起抽吸，使得滤层中出现真空，影响过滤效果。
为了避免此类情况的发生，主要措施就是减少滤速，或者在滤层孔隙小到一定程度时，进行反冲洗。
按反冲洗时，水头损失的多少将配水系统分为大阻力配水系统，中阻力配水系统和小阻力配水系统，在这种情况下，可使得反冲洗配水系统的起点和终点压力基本一致。
三者设计时应注意的事项及对比比较见表1。
反冲洗供水系统分为反冲洗系统供水量和扬程。
二者设计时应注意的问题见表2。
在给水处理的过滤工艺中，过滤池形式有很多，其截流悬浮物杂质的原理基本相同，但在构造、滤料的组成、进出水以及反冲洗的控制等方面不同，常见的有七种，详细对比比较见表3。
滤池工艺构造复杂，过滤原理形式多样，以上五点只是很小的一些方面，在实际设计认识中还有很多问题存在，本文抛砖引玉，期待更多的理解认识及应用。