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1、非均相机械分离非均相机械分离本讲稿第一页，共二十五页3.3 过滤过滤3.3.1 过滤基本原理过滤基本原理3.3.2 过滤设备过滤设备3.3.3 过滤基本理论过滤基本理论3.3.4 过滤计算过滤计算本讲稿第二页，共二十五页 化学品混合地化学品混合地 絮凝池絮凝池 沉淀地沉淀地 快速砂滤快速砂滤 用氯消毒用氯消毒 洁净水储藏池洁净水储藏池 泵泵常规过程处理水常规过程处理水本讲稿第三页，共二十五页一、一、过滤过滤3.3.1 过滤基本原理过滤基本原理以某种多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮以某种多孔物质为介质，在外力的作用下，使悬浮液中的液体通过介质的孔道，固体颗粒被截留在介液中的液体通过介质的孔
2、道，固体颗粒被截留在介质上，从而实现固质上，从而实现固/液分离的操作。液分离的操作。本讲稿第四页，共二十五页说明：说明：过程推动力：重力；压力过程推动力：重力；压力(差差)；离心力；离心力滤饼过滤与深层过滤滤饼过滤与深层过滤操作目的：获得固体或清净的液体操作目的：获得固体或清净的液体洗涤洗涤回收滤饼中残存的滤液或除去其杂质回收滤饼中残存的滤液或除去其杂质本讲稿第五页，共二十五页二、二、过滤介质过滤介质支撑滤饼或截留颗粒，通过滤液支撑滤饼或截留颗粒，通过滤液 要求流动阻力小，机械强度高要求流动阻力小，机械强度高织物介质织物介质滤布滤布(织物、网织物、网)，5 56565 m m，工业应用广泛，工
3、业应用广泛堆积介质堆积介质固体颗粒或纤维等堆积，固体颗粒或纤维等堆积，深层过滤深层过滤 多孔固体介质：具有微细孔道的固体，多孔固体介质：具有微细孔道的固体，1 13 3 m m多孔膜：有机膜、无机膜，多孔膜：有机膜、无机膜，1 1 m m以下以下 本讲稿第六页，共二十五页三、三、滤饼滤饼滤饼受压滤饼受压，流动阻力，流动阻力 由截留下的固体颗粒堆积而成的床层由截留下的固体颗粒堆积而成的床层 不可压缩性滤饼不可压缩性滤饼 p,pf=constant 可压缩性滤饼可压缩性滤饼 p,pf减少流动阻力的方法减少流动阻力的方法:加助滤剂（如硅藻土），可提高其强度，降低滤饼的体积加助滤剂（如硅藻土），可提高
4、其强度，降低滤饼的体积 本讲稿第七页，共二十五页3.3.2 过滤基本理论过滤基本理论 一、一、颗粒床层的物理模型与基本参数颗粒床层的物理模型与基本参数颗粒床层颗粒床层一组平行细管一组平行细管流体通道流体通道细管内表面细管内表面=床层颗粒的全部表面床层颗粒的全部表面细管的总体积细管的总体积=床层空隙体积床层空隙体积基本参数基本参数空隙率空隙率：床层的空隙体积：床层的空隙体积/床层的总体积床层的总体积比表面积比表面积a：颗粒表面积：颗粒表面积/颗粒体积颗粒体积孔道孔道(细管细管)平均长度平均长度l：床层厚度床层厚度L本讲稿第八页，共二十五页孔道孔道(细管细管)当量直径当量直径de：本讲稿第九页，共
5、二十五页滤液流速滤液流速u1:本讲稿第十页，共二十五页二、二、过滤速度及其表达过滤速度及其表达 1.定义定义A滤饼层总截面积；滤饼层总截面积；过滤时间；过滤时间；V滤液体积滤液体积u1与与u的关系的关系本讲稿第十一页，共二十五页仿照仿照Hagen-Poiseuille 方程方程由于滤液在滤饼中的流动为层流由于滤液在滤饼中的流动为层流2 2、公式推导、公式推导本讲稿第十二页，共二十五页因此，过滤速率因此，过滤速率本讲稿第十三页，共二十五页恒压降速恒压降速:l(L)，如，如 p不变，则不变，则u 恒速升压恒速升压:l(L)，如，如u不变，则不变，则 p 说明说明 3.过程推动力过程推动力滤浆侧和滤
6、液侧的压差滤浆侧和滤液侧的压差滤饼压降滤饼压降过滤介质压降过滤介质压降本讲稿第十四页，共二十五页滤饼层的阻力滤饼层的阻力4、总阻力、总阻力滤饼层的阻力滤饼层的阻力过滤介质的阻力过滤介质的阻力对于不可压缩滤饼：对于不可压缩滤饼：对于可压缩滤饼：对于可压缩滤饼：滤饼层的阻力滤饼层的阻力过滤阻力过滤阻力R或或rL本讲稿第十五页，共二十五页过滤介质的阻力过滤介质的阻力设想过滤介质相当于厚度为设想过滤介质相当于厚度为Le的一层滤饼的一层滤饼5.过滤速率过滤速率则过滤介质阻力为则过滤介质阻力为总阻力总阻力 RRmrLrLe本讲稿第十六页，共二十五页 6.过滤基本方程式过滤基本方程式认为认为:AL=V系数：
7、系数：获取单位体积滤液所得滤饼体积获取单位体积滤液所得滤饼体积Ve与与Le对应的滤液体积。对应的滤液体积。本讲稿第十七页，共二十五页不可压缩滤饼不可压缩滤饼可压缩滤饼可压缩滤饼过滤基本方程式，对于不可压缩滤饼过滤基本方程式，对于不可压缩滤饼s=0本讲稿第十八页，共二十五页三、恒压过滤方程式三、恒压过滤方程式 、r、与时间无关与时间无关,Ve、A、p常数常数对上述过滤基本方程式进行积分对上述过滤基本方程式进行积分本讲稿第十九页，共二十五页过滤常数（过滤常数（m2/s）其中其中积分得积分得相加得相加得恒压过滤方程式恒压过滤方程式另一形式另一形式本讲稿第二十页，共二十五页四、恒速过滤方程式四、恒速过
8、滤方程式 恒速过滤时，恒速过滤时，V（或（或q）与）与的关系是通过原的关系是通过原点的直线点的直线本讲稿第二十一页，共二十五页对于不可压缩滤饼对于不可压缩滤饼对于不可压缩滤饼进行恒速过滤时，其操作压强对于不可压缩滤饼进行恒速过滤时，其操作压强差随过滤时间成直线增高。因此，可采用先恒速差随过滤时间成直线增高。因此，可采用先恒速后恒压的复合式操作。后恒压的复合式操作。本讲稿第二十二页，共二十五页若令若令VR、R分别代表升压终了瞬间的滤液体积及过滤时分别代表升压终了瞬间的滤液体积及过滤时间，则间，则本讲稿第二十三页，共二十五页原理一原理一过滤方程同除以过滤方程同除以Kq/q q作图，作图，直线斜率直线斜率=1/K，截距截距=2qe/K连续测定连续测定，q五、过滤常数的实验测定五、过滤常数的实验测定 本讲稿第二十四页，共二十五页对过滤方程进行微分对过滤方程进行微分微分用增量代替微分用增量代替连续测定连续测定，q算出一系列算出一系列 及对应及对应 q /qq作图，作图，直线斜率直线斜率=2/=2/K，截距截距=2qe/K原理二原理二本讲稿第二十五页，共二十五页