過濾的基本概念和工作原理

過濾是一大類單元操作的總稱。

經過特殊安裝將流體提純真化的過程,過濾的方式很多,運用的物系也很普遍,固-液、固-氣、大顆粒、小顆粒都很常見。過濾是在推進力或者其他外力作用下懸浮液(或含固體顆粒發熱氣體)中的液體(或氣體)透過介質,固體顆粒及其他物質被過濾介質截留,從而使固體及其他物質與液體(或氣體)分別的操作。過濾原理是應用物質的溶解性差別,將液體和不溶於液體的固體分別開來的一種辦法。

過濾的基本概念和工作原理

過濾的根本觀念:

1.過濾介質

過濾是在推進力的作用下,位於一側的懸浮液(或含塵氣)中的流體經過多孔介質的孔道向另一側活動。顆粒則被截留,從而完成流體與顆粒的分別操作過程。被過濾的懸浮液又稱為濾漿,過濾時截留下的顆粒層稱為濾餅,過濾的清液稱為濾液。過濾介質即為使流體經過而顆粒被截留的多孔介質。無論採用何種過濾方式,過濾介質總是必需的,因而過程介質是過濾操作的要素之一。多過濾介質的共性央求是多孔、理化性質穩定、耐用和可重複應用等。可用作過濾介質的資料很多,主要能夠分為:

⑴織物介質

織物是十分常用的過濾介質。工業上稱為濾布(網),由自然纖維、玻璃纖維、合成纖維或者金屬絲組織而成。可截留的最小顆粒視網孔大小而定,普通在幾到幾十微米的範圍。

⑵多孔資料

製成片、板或管的各種多孔性固體資料,如素瓷、燒結金屬和玻璃、多孔性塑膠以及過濾和壓緊的氈與棉等。此類介質較厚,孔道細,能截留1~3μm的微小顆粒。

⑶固體顆粒床層

由沙、木炭之類的固體顆粒堆積而成的床層,稱為濾床。用做過濾介質使含少量懸浮物的液體廓清。

⑷多孔膜

由特殊工藝合成的聚合物薄膜,最常見的是醋酸纖維膜與聚醯胺膜。膜過濾屬精細過濾(ultrafiltration),可分別5nm的微粒。

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2.濾餅過濾與深層過濾

依據過濾過程的機理有濾餅過濾和深層過濾之分。濾餅過濾又稱為外表過濾。運用織物、多孔資料或膜等作為過濾介質。過濾介質的孔徑不一定要小於最小顆粒的粒徑。過濾開端時,區域性小顆粒能夠進入致使穿過介質的小孔。但很快由顆粒的架橋作用使介質的孔徑減少構成有效的阻撓。被截留在介質外表的顆粒構成稱為濾餅的濾渣層,透過濾餅層的則是被淨化了的濾液。隨著濾餅的構成真正起過濾介質作用的是濾餅自身,因而稱為濾餅過濾。濾餅過濾主要適用於含固量較大(>1%)的場所。深層過濾普通應用介質層較厚的濾床類(如沙層、矽藻土等)作為過濾介質。顆粒小於介質空隙進入到介質內部,而長而迂迴的孔道中被截留並附著於介質之上。深層過濾無濾餅構成,主要用於淨化含固量很少(<0。1%)的流體,如水的淨化、煙氣除塵等。

過濾的基本概念和工作原理

3.過濾的操作方式

依據運用的過濾裝置、過濾介質及所處置的物系的性質和產品蒐集的央求,過濾操作分為間歇式和連續式兩種主要方式。依據提供過濾推進力的方式,又有重力過濾、加壓過濾、真空過濾和離心過濾之分,其目的都是抑制過濾阻力。過濾是使水經過濾料時去除水中懸浮物和微生物等的淨水過程。濾池通常設在沉澱池或廓清池之後。目的是使濾後水的濁度抵達水質規範的央求。水經過濾後,殘留的細菌、病毒失去了懸浮物的維護作用,從而為過濾後消毒發明了條件。所以,在以空中水為水源的飲用水淨化中,有時可省去沉澱或廓清,但過濾是不可短少的。

⑴過濾的淨水原理。①篩除作用:水經過濾料時,比濾層孔隙大的顆粒被截留;隨後,濾層孔隙逐步變小,較小的顆粒也被截留。②接觸凝聚作用:未被沉澱去除的細小絮凝體或脫穩顆粒,因與濾料接觸而被吸附;濾料吸附絮凝體後,其吸附作用進一步加強。

⑵過濾的淨水效率。取決於進水水質、濾料粒徑、濾料層厚度、濾池結構、濾速和管理等要素濾速是指每小時經過單位濾池面積的水量。濾速越大,雜質在濾層中穿透越深。但濾速過大會影響濾後水質。

⑶對濾料的央求。具有足夠的機械強度,不惡化水質,有一定的顆粒級配,經濟易得。

⑷常用的濾池形式。①普通快濾池,平面為方形或圓形,過濾時,進水由分配渠流人排水槽,然後平均地散佈於濾池外表,再經過濾料層和承託層;最後由濾管系統蒐集後經清水管排出。洗砂時,清水經過濾管系統由下向上反衝洗,使砂層收縮浮起,砂數互相摩擦,洗下汙泥;汙水由配水、排水槽流至分配渠,最後由洗池汙水渠排出。快濾池運轉牢靠,並可經過降低濾速改善出水水質;②雙層和三層濾料濾池,是在石英砂層上面再加一層粒徑較大、比重較小的無煙煤濾料、因無煙煤層的孔隙大,故截泥才幹較快濾池高;③虹吸濾池、無閥濾池和挪動沖洗罩濾池:這些濾池的淨水原理與普通快濾池相同。它們的共同優點是,減少了閥門,並便於操作管理;但結構複雜。