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1、第5章 强化过滤一、目前过滤工艺存在的主要问题1、原水有机物污染严重时，滤池进水颗粒化学稳定性高，滤池对其去除率低，造成滤池出水浊度不达标，微生物特别是原生微生物极易穿透滤池。2、滤池主要涉及参数，如：滤速、滤层厚度、反洗强度等存在问题。3、滤池的运行和维护不当，影响过滤效果。,二、强化过滤主要措施1、增加预处理措施，或采取滤前化学处理措施，降低颗粒的稳定性，提高过滤效率；2、选择合理的设计参数；3、对滤池进行正确的操作和维护运行。,三、过滤模型及过滤方程式（一）滤床过滤模型1、KozenyCarman模型 滤床内流动，都为层流，符合Darcy定律式中：k滤床渗透系数，与空隙率f和滤料直径d有
2、关；p压强差；L滤层厚度；动力粘性系数。,沿滤床深度的水头损失式中：H水头损失;L滤床深度;1水的密度;s滤料颗粒的半径;U滤速;f滤床孔隙率.上式表明滤床水头损失与滤料直径的平方成反比，与滤速U和(1-f)2/f3值成正比。上式只适于清洁滤床或过滤初期的情况。,2、Happel模型 该模型视孔隙介质由单个球形滤料堆集而成。为评价滤料向对各自流场的干扰，Happel模型是由两个同心球构成。内球半径为s,代表滤料，外球半径为R，R与s的关系为 假定两球球面之间充满水，上式表示，滤料体积占滤床总体积的比为（1-f）。,由NavierStokes方程求解边界条件:在滤料表面：r=rS处，Ur=U=0
3、 在外球表面：r=R处，式中：分别为径向和切向流速 分别为径向和切向剪应力由NS方程求解，经整理后得,渗透系数K与孔隙率f的关系：滤层的水头损失为 对于滤床孔隙率f=0.40.7时，KozenyCarman模型与Happel模型对水头损失的计算结果是一致的。由于Happel孔隙流态模型给出了单个滤料的流场的微观理论描述，因而它可用来分析悬浮颗粒在滤料上沉积过程的机理。,（二）过滤半经验理论方程 悬浊液的体积粒子数n随滤床深度Z的变化可写为：式中：滤床系数，它是时间和深度的函数，(t、z)沿滤床轴向（即深度方向）列悬浊液的传质方程（即对流扩散方程）有式中:D滤床轴向分散系数。,对于水过滤处理工艺
4、条件，分散项可以忽略。另外，在一定的滤床深度处滤床孔隙内悬浊液体积粒子数的改变，是由于颗粒在该处滤层中滤料上沉积的结果。因而，单位时间体积粒子数的改变量就等于在滤床中颗粒沉积的量。式中：滤床比沉积量。定义为单位体积滤床中沉积的颗粒物质的体积。比沉积量是一无量纲参数，它随着过滤时间t的延长而不断增加。,因此，忽略分散项得 式中：n(t,z),(t,z)是深度和时间的函数。上式反映了滤床内的质量守恒关系。滤床系数与比沉积量的关系：式中：、x、y、z为实验确定的参数；0为过滤初期滤床系数；为饱和比沉积量。即滤池达100%泄漏率时的比沉积量，过滤初期=0,X=1.5 Y=0.75 Z=0.95ds-0
5、.61U-0.24 滤床水头损失随比沉积量的增加而增加，呈线性关系式中：过滤初期水头损失，可按下式计算 K比例系数，k=0.8U0.4ds-0.9,因此，可由下列方程构成封闭方程组，解这一方程组可求出n、及H(t,z)。,四、滤料级配及滤池形式1、L/d式中：S滤料表面积 f滤层孔隙率 L滤层厚度 滤料球形度 d滤料粒径 滤料类型 L/d值 单层砂滤料 1000 双层滤料 1000 三层滤料 1250 粗粒砂滤料(1.21300 粗粒砂滤料（d1.5mm）1500,2、均质滤料滤池（1）深层粗粒滤床：以法国为代表。气水反冲洗滤床微膨胀或不膨胀。（2）薄层细粒滤床：以美国为代表。,五、不同预处理
6、工艺强化过滤（一）臭氧预氧化强化过滤1、去除微量有机污染物；2、除藻；3、除嗅味；4、控制氯化消毒副产物；5、氧化助凝；6、去除铁锰。,（二）强化混凝：通过强化混凝达到：1、调节PH值；2、提高混凝剂投量；3、降低沉淀出水浊度，减轻过滤工艺负荷；4、改变水中胶体或颗粒物质的物化性质，提高过滤效率。（三）滤前氧化工艺1、滤前氧化针对性强，能显著提高颗粒物在滤料表面的吸附系数；2、降低三卤甲烷生成势；3、比预氧化的过滤负荷高。,（四）助凝剂1、改变进入滤池之前的颗粒或滤料表面性质，电性与尺寸，提高迁移和粘附作用效率。2、显著降低滤后水中大于1m颗粒含量和浊度。3、减少附着在絮体上或水中单独存在的病原微生物。,
