1、第七章 過 濾 一、過濾過程二、過濾介質(zhì)三、過濾分類四、助濾劑本節(jié)的主要內(nèi)容第一節(jié) 過濾操作的基本概念 混合物的分離：液體和氣體混合物 什么現(xiàn)象屬于過濾？混合物中的流體在推動(dòng)力（重力、壓力、離心力）的作用下通過過濾介質(zhì)，固體粒子被截留，而流體通過過濾介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)流體與顆粒物的分離。 液-固分離，氣-固分離如砂濾池、袋式除塵器、口罩、葡萄酒釀造過程 過濾分離的對(duì)象？粗大顆粒、細(xì)微粒子、細(xì)菌、病毒和高分子物質(zhì)等 一、過濾過程第一節(jié) 過濾操作的基本概念第一節(jié) 過濾操作的基本概念過濾的相關(guān)術(shù)語(yǔ)過濾的相關(guān)術(shù)語(yǔ)濾漿：過濾操作中所處理的原始懸浮液 濾液：通過多孔介質(zhì)后的液體 濾渣（濾餅）：被截留住的固體顆

2、粒堆積層 固體顆粒：由一定形狀的固體顆粒堆積而成，包括天 然的和人工合成的。 天然：石英砂、無煙煤、磁鐵礦粒、陶粒、大理石、白云石、石榴石等。 人工：纖維球、聚氯乙烯或聚丙烯球等。 固體顆粒過濾介質(zhì)在水處理中的各類濾池中應(yīng)用廣泛，通常稱為濾料。v在廢水處理中，顆粒材料過濾主要用于經(jīng)混凝或生物處理后低濃度懸浮物的去除。二、過濾介質(zhì)第一節(jié) 過濾操作的基本概念第一節(jié) 過濾操作的基本概念懸浮物濃度高、粘度大、易堵塞，濾料選擇注意事項(xiàng)：（1）濾料粒徑應(yīng)大些。采用石英砂為濾料時(shí)，砂粒直徑可取0.5-2.0mm。（2）濾料耐腐蝕性應(yīng)強(qiáng)些。濾料耐腐蝕的尺度，可用濃度為1%的Na2SO4水溶液，將恒重后濾料浸泡

3、28d，重量減小值不大于1%為宜。（3）濾料的機(jī)械強(qiáng)度好，成本低?？椢锝橘|(zhì)：織物介質(zhì)：濾布，濾布，用棉、毛、絲、麻用棉、毛、絲、麻等天然纖維及合成等天然纖維及合成纖維織成的織物，纖維織成的織物，由玻璃絲或金屬絲由玻璃絲或金屬絲織成的網(wǎng)。能截留織成的網(wǎng)。能截留顆粒的顆粒的最小直徑為最小直徑為5-65 m。工業(yè)上的工業(yè)上的應(yīng)用最為廣泛應(yīng)用最為廣泛。第一節(jié) 過濾操作的基本概念多孔固體介質(zhì)多孔固體介質(zhì)：具有很多微細(xì)孔道的固體材料，如多孔陶瓷、：具有很多微細(xì)孔道的固體材料，如多孔陶瓷、多孔塑料、多孔金屬制成的管或板，能攔截多孔塑料、多孔金屬制成的管或板，能攔截1-3 m的微細(xì)顆粒。的微細(xì)顆粒。第一節(jié) 過

4、濾操作的基本概念多孔膜：多孔膜：用于膜過濾的的各種用于膜過濾的的各種有機(jī)高分子膜和無機(jī)材料膜有機(jī)高分子膜和無機(jī)材料膜。醋酸纖維素和芳香酰胺系兩大類有機(jī)高分子膜?？捎糜诮亓舸姿崂w維素和芳香酰胺系兩大類有機(jī)高分子膜?？捎糜诮亓? m以下的微小顆粒以下的微小顆粒。第一節(jié) 過濾操作的基本概念根據(jù)分離孔徑的大小，可分為微濾、超濾等。按促使流體流動(dòng)的推動(dòng)力分：重力過濾：在水位差的作用下被過濾的混合液通過過濾介質(zhì)進(jìn)行過濾。真空過濾：在真空下過濾，如水處理中的真空過濾機(jī)。 壓力差過濾：在加壓條件下過濾，如水處理中的壓力濾池。 離心過濾：使被分離的混合液旋轉(zhuǎn)，在所產(chǎn)生的慣性離心力的作用下，使流體通過周邊的濾餅和

5、過濾介質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)與顆粒物的分離。 三、過濾分類 第一節(jié) 過濾操作的基本概念按過濾機(jī)理分：第一節(jié) 過濾操作的基本概念（1 1）表面過濾）表面過濾（2 2）深層過濾）深層過濾（3 3）膜過濾）膜過濾濃縮液濃縮液進(jìn)料液進(jìn)料液滲透液滲透液表面過濾表面過濾p 要求顆粒的要求顆粒的直徑大多要比過濾介質(zhì)的孔道大直徑大多要比過濾介質(zhì)的孔道大，隨，隨著過濾的進(jìn)行，固體顆粒沉積于過濾介質(zhì)表面而形著過濾的進(jìn)行，固體顆粒沉積于過濾介質(zhì)表面而形成濾餅。成濾餅。第一節(jié) 過濾操作的基本概念架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象注意注意：所選過濾介質(zhì)的孔道尺寸一定要使：所選過濾介質(zhì)的孔道尺寸一定要使“架橋現(xiàn)象架橋現(xiàn)象”能夠發(fā)生。能夠發(fā)生。濾餅過

6、濾適于處理固體含量較高的懸浮液。濾餅過濾適于處理固體含量較高的懸浮液。 （固相體積（固相體積分率在分率在1%以上）以上）第一節(jié) 過濾操作的基本概念 剛開始：有細(xì)剛開始：有細(xì)小顆粒通過孔道，小顆粒通過孔道，濾液混濁。濾液混濁。 開始后：迅速開始后：迅速發(fā)生發(fā)生“架橋現(xiàn)架橋現(xiàn)象象”，顆粒被攔，顆粒被攔截，濾液澄清。截，濾液澄清。 所以，在濾餅所以，在濾餅過濾時(shí)真正起過過濾時(shí)真正起過濾作用的是濾餅濾作用的是濾餅本身，而非過濾本身，而非過濾介質(zhì)。介質(zhì)。表面過濾過程被過濾的顆粒粒徑較小的情況表面過濾通常發(fā)生在過濾流體中顆粒物濃度較高或過濾速度較慢的情況。給水處理：慢濾池污泥脫水：使用的各類脫水機(jī)（如真空

7、過濾機(jī)、板框式壓濾機(jī)等） 濾餅過濾多孔性多孔性介質(zhì)介質(zhì)第一節(jié) 過濾操作的基本概念濾餅不可壓縮濾餅: 顆粒有一定的顆粒有一定的剛性剛性，當(dāng)濾餅兩側(cè)，當(dāng)濾餅兩側(cè)的壓力差增大時(shí)，顆粒的形狀和的壓力差增大時(shí)，顆粒的形狀和顆粒間的顆粒間的空隙不會(huì)發(fā)生明顯變化空隙不會(huì)發(fā)生明顯變化，單位厚度床層的單位厚度床層的流動(dòng)阻力可視作流動(dòng)阻力可視作恒定恒定。 可壓縮濾餅: 顆粒顆粒比較軟比較軟，當(dāng)濾餅兩側(cè)的壓力差，當(dāng)濾餅兩側(cè)的壓力差增大時(shí)，顆粒的形狀和顆粒間的增大時(shí)，顆粒的形狀和顆粒間的空空隙會(huì)有明顯的改變隙會(huì)有明顯的改變，單位厚度餅層，單位厚度餅層的流動(dòng)的流動(dòng)阻力隨壓力差增大而增大阻力隨壓力差增大而增大。 濾餅的可

8、壓縮性第一節(jié) 過濾操作的基本概念主要特征：隨著過濾過程的進(jìn)行，流體中的固體顆粒被截留在過濾介質(zhì)表面并逐漸積累成濾餅層。濾餅層厚度：隨過濾時(shí)間的增長(zhǎng)而增厚，其增加速率與過濾所得的濾液的量成正比。過濾速度：由于濾餅層厚度的增加，因此在過濾過程中是變化的。 過濾速度是描述過濾過程的關(guān)鍵！過濾速度是描述過濾過程的關(guān)鍵！推動(dòng)力推動(dòng)力其他因素其他因素第一節(jié) 過濾操作的基本概念第一節(jié) 過濾操作的基本概念過濾原理：顆粒尺寸過濾原理：顆粒尺寸 介質(zhì)通道尺寸，顆粒通過細(xì)長(zhǎng)而彎介質(zhì)通道尺寸，顆粒通過細(xì)長(zhǎng)而彎曲的孔道，靠靜電和分子的作用力附著在介質(zhì)孔道上。曲的孔道，靠靜電和分子的作用力附著在介質(zhì)孔道上。應(yīng)用：適于處理

9、生產(chǎn)能力大而懸浮液中顆粒小而且含量少應(yīng)用：適于處理生產(chǎn)能力大而懸浮液中顆粒小而且含量少的場(chǎng)合，如水處理和酒的過濾。的場(chǎng)合，如水處理和酒的過濾。深深層層過過濾濾 深層過濾過程 利用過濾介質(zhì)間空隙進(jìn)行過濾。 通常發(fā)生在以固體顆粒為濾料的過濾操作中。 濾料內(nèi)部空隙大于懸浮顆粒粒徑。 懸浮顆粒隨流體進(jìn)入濾料內(nèi)部，在攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散沉淀等作用下顆粒附著在濾料表面上而與流體分開。流體在顆粒濾料層中的流動(dòng)規(guī)律第一節(jié) 過濾操作的基本概念深層過濾在水處理中的應(yīng)用 水處理中的快濾池、加壓砂濾器 深層過濾一般適用于流體中顆粒含量少的場(chǎng)合?？鞛V池快濾池第一節(jié) 過濾操作的基本概念(1)遷移行為：顆粒偏離流線運(yùn)動(dòng)到濾

10、料內(nèi)部空隙表面推動(dòng)力主要包括：a.擴(kuò)散作用力（布朗運(yùn)動(dòng)），主要對(duì)非常小的顆粒（1m）起作用；b.重力沉降，當(dāng)顆粒較大時(shí)，重力沉降起主要作用；c.流體運(yùn)動(dòng)作用力（慣性力），如慣性離心力，使顆粒偏離流線而運(yùn)動(dòng)到濾料表面。 深層過濾過程中懸浮顆粒的運(yùn)動(dòng)顆粒進(jìn)入濾料內(nèi)部后，主要包括以下幾個(gè)行為： 第一節(jié) 過濾操作的基本概念(2)附著行為：影響附著的作用力有：靜電作用力（靜電斥力或靜電引力）范德華引力 (3)脫落行為：影響附著顆粒脫落的主要因素有：流體對(duì)附著顆粒的剪切作用運(yùn)動(dòng)顆粒對(duì)附著顆粒的碰撞作用。 第一節(jié) 過濾操作的基本概念第一節(jié) 過濾操作的基本概念p 加入助濾劑可減少可壓縮濾餅的流動(dòng)阻力加入方法預(yù)

11、涂 將助濾劑混在濾漿中一起過濾 用助濾劑配成懸浮液，在正式過濾前用它進(jìn)行過濾，在過濾介質(zhì)上形成一層由助濾劑組成的濾餅。 四、助濾劑p 助濾劑助濾劑是某種質(zhì)地堅(jiān)硬而能形成疏松餅層的固體顆粒是某種質(zhì)地堅(jiān)硬而能形成疏松餅層的固體顆?；蚶w維狀物質(zhì)，將其混入懸浮液或預(yù)涂于過濾介質(zhì)上，或纖維狀物質(zhì)，將其混入懸浮液或預(yù)涂于過濾介質(zhì)上，可以改善餅層的性能，使濾液得以暢流?？梢愿纳骑瀸拥男阅?，使濾液得以暢流。第一節(jié) 過濾操作的基本概念常用的助濾劑有硅藻土、珍珠巖、纖維素、石棉、石墨粉、鋸屑、氧化鎂、石膏、活性炭、酸性白土等。(1)過濾過程在環(huán)境工程領(lǐng)域有哪些應(yīng)用？(2)環(huán)境工程領(lǐng)域中的過濾過程，使用的過濾介質(zhì)主

12、要有哪些？(3)過濾的主要類型有哪些？(4)表面過濾和深層過濾的主要區(qū)別是什么？本節(jié)思考題第一節(jié) 過濾操作的基本概念過濾工藝在水處理的應(yīng)用u重金屬?gòu)U水的處理最后一定要經(jīng)過過濾；u處理后的廢水回用于生產(chǎn)時(shí)，多采用過濾；u處理工藝達(dá)標(biāo)的可能性不大時(shí)最后應(yīng)加過濾；u生產(chǎn)純水時(shí)最前邊一定要用過濾；u以河水為水源的生產(chǎn)用水，多采用過濾；u廢水中含絲狀物時(shí)，最前面應(yīng)加篩網(wǎng)過濾器。第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 工業(yè)上使用的典型過濾設(shè)備：按操作方式分類：間歇過濾機(jī)、連續(xù)過濾機(jī)按操作壓強(qiáng)差分類：壓濾、吸濾和離心過濾板框壓濾機(jī)（間歇操作）轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（連續(xù)操作）過濾式離心機(jī)第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)

13、筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（1）結(jié)構(gòu)：濾板、濾框、濾布、夾緊機(jī)構(gòu)、機(jī)架等組成。濾板：凹凸不平的表面，凸部用來支撐濾布，凹槽是濾液的流道。濾板右上角的圓孔，是濾漿通道；左上角的圓孔，是洗水通道。濾板一般采用高分子聚合物(如增強(qiáng)聚丙烯等)制造。洗滌板：左上角的洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽相通，使洗水流進(jìn)凹槽；非洗滌板：洗水通道與兩側(cè)表面的凹槽不相通。1、板框壓濾機(jī) 第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)濾框：濾漿通道：濾框右上角的圓孔洗水通道：濾框左上角的圓孔料液通道2鈕1鈕3鈕洗滌液通道洗滌板框非洗滌板圖3-37 板框壓濾機(jī)的濾板和濾框的結(jié)構(gòu)第二

14、節(jié) 過濾設(shè)備 濾板和濾框兩側(cè)均設(shè)吊耳，安裝時(shí)懸掛于兩縱梁上。濾框是中空的，濾板兩側(cè)表面有溝槽。 在濾板和濾框的右上角均有一小孔，安裝后，這些小孔便形成了濾漿通道。濾框上還有與該小孔相連的通道，將濾漿導(dǎo)入框內(nèi)。 過濾時(shí)，濾液穿過濾布進(jìn)入濾板；濾渣則積沉于濾布上，在框內(nèi)形成濾餅。進(jìn)入濾板的濾液沿溝槽向下流動(dòng)。第二節(jié) 過濾設(shè)備 濾布一般采用棉織或合成纖維工業(yè)濾布，尺寸應(yīng)大于板框外圍尺寸，密度及層數(shù)視料液而定。濾布：第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 板框過濾機(jī)的操作是間歇式的，每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過濾、洗滌、卸渣、整理五個(gè)階段。（2）過濾過程1)、裝合： 將板與框按 1-2-3-2-1-

15、2-3的順序，濾板的兩側(cè)表面放上濾布，然后用手動(dòng)的或機(jī)動(dòng)的壓緊裝置固定，使板與框緊密接觸。 壓緊后，濾框與其兩側(cè)濾布之間形成濾室。濾布介質(zhì)同時(shí)起著密封墊片的作用，防止濾框與濾板接觸面間的泄漏。第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)3)、洗滌： 將洗水送入洗水通道，經(jīng)洗滌板左上角的洗水進(jìn)口，進(jìn)入板的兩側(cè)表面的凹槽中。然后，洗水橫穿濾布和濾餅，最后由非洗滌板下角的濾液出口排出。在此階段中，洗滌板下角的濾液出口閥門關(guān)閉。4)、卸渣、整理 打開板框，卸出濾餅，洗滌濾布及板、框。2)、過濾： 用泵把濾漿送進(jìn)右上角的濾漿通道，由通道流進(jìn)每個(gè)濾框里。濾液穿過濾布沿濾板的凹槽流至每個(gè)濾板下角的閥門排出

16、。固體顆粒積存在濾框內(nèi)形成濾餅，直到框內(nèi)充滿濾餅為止。第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)濾濾漿漿洗洗水水濾板濾板濾框?yàn)V框洗板洗板濾布濾布第二節(jié) 過濾設(shè)備 板框壓濾機(jī)的操作 板框壓濾機(jī)為間歇操作，每個(gè)操作循環(huán)由裝合、過濾、洗滌、卸餅、清理5個(gè)階段組成。 懸浮液在指定壓強(qiáng)下經(jīng)濾漿通路由濾框角上的孔道并行進(jìn)入各個(gè)濾框。 濾液分別穿過濾框兩側(cè)的濾布，沿濾板板面的溝道至濾液出口排出 顆粒被濾布截留而沉積在濾布上，待濾餅充滿全框后，停止過濾。 洗洗板板板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)框框非非洗洗板板洗洗板板濾液流出濾液流出懸懸浮浮液液入入口口第二節(jié) 過濾設(shè)備 洗洗板板板框壓濾機(jī)板框壓濾機(jī)框框非非洗洗板板洗

17、洗板板洗滌液流出洗滌液流出洗洗滌滌液液入入口口p 橫穿洗滌法： 洗滌時(shí)，先將洗滌板上的濾液出口關(guān)閉 ，洗滌水經(jīng)洗水通路從洗滌半角上的孔道并行進(jìn)入各個(gè)洗滌板的兩側(cè)。第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，占地面積小，過濾面積大。可根據(jù)需要增減濾板的數(shù)量，調(diào)節(jié)過濾能力。對(duì)物料的適應(yīng)能力較強(qiáng)，由于操作壓力較高（310kg/cm2 ），對(duì)顆粒細(xì)小而液體粘度較大的濾漿，也能適用。間歇操作，生產(chǎn)能力低，卸渣清洗和組裝階段需用人力操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，所以它只適用于小規(guī)模生產(chǎn)。（3）板框壓濾機(jī)的特點(diǎn)：第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空

18、過濾機(jī)第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（1）結(jié)構(gòu)：p 轉(zhuǎn)筒，扇形格(18格)； 濾室；分配頭； 動(dòng)盤(18個(gè)孔，分別與扇形格的18個(gè)通道相連)； 定盤(三個(gè)凹槽：濾液真空凹槽、洗水真空凹槽、壓縮空氣凹槽，分別將動(dòng)盤的18個(gè)孔道分成三個(gè)通道)；p 金屬網(wǎng)；p 濾布；p 濾漿槽。2、轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖動(dòng)盤動(dòng)盤定定盤盤轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)筒金屬網(wǎng)金屬網(wǎng)濾布濾布濾餅濾餅攪拌器攪拌器洗滌噴頭洗滌噴頭料漿槽料漿槽刮刀刮刀第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，借分配頭的作用，能使轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)一周的過程中，每個(gè)小過濾室可依次進(jìn)行過濾、洗滌、吸干、吹松卸渣等項(xiàng)操作。整個(gè)轉(zhuǎn)筒圓周在任何瞬間都劃分為:（2）工作過程過濾區(qū);洗滌區(qū);干燥卸渣區(qū)。第二節(jié) 過濾設(shè)備 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)110987654321817161514131112轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)筒及分配頭的結(jié)構(gòu)動(dòng)盤動(dòng)盤定盤定盤f 槽槽h 槽槽g 槽槽18格分成格分成6個(gè)工作區(qū)個(gè)工作區(qū)1區(qū)區(qū)(17格格)：過濾區(qū)；：過濾區(qū)；2區(qū)區(qū)(810格格)：濾液吸：濾液吸干區(qū)；干區(qū)；3區(qū)區(qū)(1213格格)：洗滌：洗滌區(qū)；區(qū)；4區(qū)區(qū)(14格格)