過濾操作的基本概念(已修改)
2025-05-26 15:19 本頁面
【正文】 第七章 過 濾 第七章 過濾 第一節(jié) 過濾操作的基本概念 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 第三節(jié) 深層過濾的基本理論 本章主要內(nèi)容 一、過濾過程 二、過濾介質(zhì) 三、過濾分類 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 …… ? 過濾分離的對(duì)象？ 粗大顆粒、細(xì)微離子、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 ?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、磁鐵礦粒等。 人工： 聚苯乙烯發(fā)泡塑料球等。 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 。 二、過濾介質(zhì) 第一節(jié) 過濾操作的基本概念 ? 織物介質(zhì)： 又稱濾布，如棉、麻、絲、毛、合成纖維、金屬絲等編制成的濾布。 ? 多孔固體介質(zhì)： 如素?zé)沾砂寤蚬堋Y(jié)金屬板或管等。 ? 多孔膜： 由高分子有機(jī)材料或無機(jī)材料制成的 薄膜 ，根據(jù)分離孔徑的大小，可分為微濾、超濾等。 第一節(jié) 過濾操作的基本概念 ： 有表面過濾和深層過濾 ： ?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，如 水處理中的快濾池 。 ?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，如水處理中的壓濾濾池。 ?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 (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 一、過濾基本方程 二、過濾過程的計(jì)算 三、過濾常數(shù)的測(cè)定 四、濾餅洗滌 五、過濾機(jī)生產(chǎn)能力的計(jì)算 本節(jié)的主要內(nèi)容 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 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)（如真空過濾機(jī)、板框式壓濾機(jī)等） 濾餅過濾 多孔性介質(zhì) 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī) 回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)工作過程示意 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 帶式脫水機(jī) 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 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！ 推動(dòng)力 其它因素 一、過濾基本方程 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 處理量： 處理的流體流量或 分離得到的純流體量 V(m3) 過濾推動(dòng)力： 由流體位差、壓差或離心力場(chǎng) 造成的過濾壓差 ?p 過濾面積： 表示過濾設(shè)備的大小 A(m2) 過濾速度： 單位時(shí)間通過單位面積的濾液量 u 過濾過程的主要參數(shù) 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 某一過濾時(shí)間 t時(shí)的過濾狀態(tài) ?p 過濾壓差 相應(yīng)的濾液量為 V 過濾速度 u定義為： A d tdVu ?dt—— 微分過濾時(shí)間 , s dV—— dt時(shí)間內(nèi)通過過濾面的濾液量 , m3 A—— 過濾面積 , m2 L m （表觀） 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 （ ） 過濾速度與推動(dòng)力之間的關(guān)系可用下式（ Darcy 定律）表示： ?)( cm RRpu???Rm：過濾介質(zhì)過濾阻力 , 1/m Rc：濾餅層過濾阻力 , 1/m 假設(shè) rm， r分別為過濾介質(zhì)和濾餅層的 過濾比阻 , 1/m2 Rm= rmLm； Rc= rL () ?)( rLLrpumm ??? () Ruth 過濾方程 r：與過濾介質(zhì)上形成的濾餅層的 孔隙結(jié)構(gòu)特性 有關(guān) L：與濾液量有關(guān)，在過濾過程中是變化的。 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 假設(shè)每過濾 1m3濾液得濾餅 f（ m3） fV LA? fVLA?V：濾液體積 (m3) 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 () ……() 另外，可把過濾介質(zhì)的阻力轉(zhuǎn)化成厚度為 Le的濾餅層阻力 emm rLLr ?() eefVLA?() 2() ed V A pd t r f V V????() ed V A puA d t r f V V?????則： 或： () 濾餅層的比阻 r有兩種情況： ?不可壓縮濾餅： 濾餅層的顆粒結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在壓力的作用下不變形， r與 ?p無關(guān) ?可壓縮濾餅： 在壓力的作用下容易發(fā)生變形 r0：?jiǎn)挝粔翰钕聻V餅的比阻， m2 Pa1； s：濾餅的壓縮指數(shù) ， 對(duì)于可壓縮濾餅， s=～ ， 對(duì)于不可壓縮濾餅， s=0 第二節(jié) 表面過濾的基本理論 sprr ??0經(jīng)驗(yàn)式： () 將比阻計(jì)算式代入式（ ），得： 10 ()sed V A pA d t r f V V???? ?假設(shè) 102 spKrf????則： 2 ( )ed V K AA d t V V? ?令 q=V/A， qe=Ve/A（ qe稱為過濾介質(zhì) 比當(dāng)量濾液體積 ），則 )(2 eqqKdtdq??()（濾餅過濾基本方程） 第二
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