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第4章 粒状介质过滤 粒状介质过滤在水处理中的作用是什么？ 滤池的结构是怎样的？它是如何工作的？如何分类？ 悬浮物在滤池中被截留的机理是什么？ 滤池的反洗系统的作用是什么？有几种形式? 过滤过程的滤料是如何确定的？滤料评价指标有哪些？ 滤池的滤层结构有几种？为什么？ 过滤过程常常出现的问题是什么？如何解决？ 新型滤池的结构和工作原理是什么？ 第4章 粒状介质过滤 概述 L 4.1 深层过滤的基本过程 L 4.2 过滤机理 L 4.3 实际过滤的工艺过程L 4.4 滤池类型 L 4.5 滤层结构 L 4.6 对滤料和垫层的要求 L 4.7 配水系统 L 4.8 快滤池的运行管理 L 4.9 滤池常见故障及对策 L 4.10 新型滤池 L 第4章 粒状介质过滤 过滤是使含悬浮物的废水流过具有一定孔隙率的过滤介质，水中的悬浮物被截留在介质表面或内部而除去的过程。 过滤过程的分类： (1)格筛过滤。过滤介质为栅条或滤网，用以去除粗大的悬浮物，如杂草、破布、纤维、纸浆等。其典型设备有格栅、筛网和微滤机。 (2)微孔过滤。采用成型滤材，如滤布、滤片、烧结滤管、蜂房滤芯等，也可在过滤介质上预先涂上一层助滤剂 (如硅藻土)形成孔隙细小的滤饼，用以去除粒径细微的颗粒。定型的商品设备很多。 (3)膜过滤。采用特别的半透膜作过滤介质，在一定的推动力(如压力、电场力等)下进行过滤。 由于滤膜孔隙极小且具有选择性，可以除去水中细菌、病毒、有机物和溶解性溶质。 主要方法有反渗透、超过滤和电渗析等。 过滤过程的分类： （4）深层过滤。采用自然堆积的颗粒状滤料(granular media)，如石英砂、无烟煤等为过滤介质。 由于滤料颗粒之间存在孔隙，废水穿过一定深度的滤层，水中的悬浮物即被截留。 为区别于上述三类表面或浅层过滤(precoat filtration)过程，这类过滤称之为深层过滤，简称过滤。 过滤在水处理中的作用： 在给水处理中，常用过滤处理沉淀或澄清池出水，使滤后出水浊度满足用水要求； 在废水处理中，过滤常作为吸附、离子交换、膜分离法等方法的预处理手段； 作为生化处理后的深度处理，使滤后水达到回用的要求。 4．1深层过滤的基本过程 过滤过程是使废水从上到下通过一定厚度的，由一定粒度的粒状介质组成的床层，由于粒状介质之间存在大小不同的孔隙，废水中的悬浮物被这些孔隙截留而除去。 4．1深层过滤的基本过程 随着过滤的时间的延长，可能有两种清况之一出现： 由于截留的悬浮物越来越多，滤层的阻力逐渐增大，过滤速度逐渐降低，到一定程度时过滤不能进行； 或者： 悬浮物的截留是从表面到内部，到一定时间悬浮物会穿过滤层进入出水中使出水中悬浮物浓度超过要求的值。 出现上述任何一种清况时过滤不能继续进行，必须对滤池进行反洗。 反洗是通过上升水流的作用使滤料呈悬浮状态，滤料间的孔隙变大，污染物随水流带走，反洗完成后再进行过滤。 所以深层过滤过程是间断进行的。 4．2过滤机理 过滤的机理即从微观上说明悬浮物是如何被截留的。 目前认为可以分为阻力截留、重力沉降和接触絮凝三种 （1）阻力截留（straining） 当废水流过滤料层时，粒径较大的悬浮物颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越高。 结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要的过滤作用。这种作用属于阻力截留或筛滤作用。 （2）重力沉降(gravity settlement) 废水通过滤料层时，众多的滤料介质表面提供了巨大的沉降面积。 据估计，1m3粒径为0.5mm的滤料中就拥有400 m2不受水力冲刷而可供悬浮物沉降的有效面积，形成无数的小“沉淀池”，悬浮物极易在此沉降下来。 重力沉降强度主要取决于滤料直径和过滤速度。 滤料越小，沉降面积越大； 滤速越小则水流越平稳；这些都有利于悬浮物的沉降。 （3）接触絮凝(contact flocculation) 由于滤料有较大的表面积，它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。 此外，砂粒在水中表面常带有负电荷，能吸附带有正电的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形成带正电的薄膜，进而又吸附带负电荷的粘土及多种有机胶体，在砂粒上发生接触絮凝。 在大多数情况下，滤料表面对尚未凝聚的胶体还能起到接触碰撞的媒介作用，促进其凝聚过程。 4．3实际过滤的工艺过程 过滤工艺包括过滤和反洗两个阶段： 过滤(filtration)：过滤即截留污染物； 反洗(backwashing)：反洗即把污染物从滤料层中冲走，使之恢复过滤能力。 过滤周期(filter run)： 从过滤开始到结束延续的时间称为过滤周期（或工作周期）。 过滤循环(filter cycle)： 从过滤开始到反洗结束称为