流体过滤理论

① 过滤的过程和方法

过滤的过程和方法

过滤是通过特殊装置将流体提纯净化的过程，过滤的方式很多，使用的物系也很广泛，固-液、固-气、大颗粒、小颗粒都很常见。下面是我为大家带来的关于过滤的过程和方法的知识，欢迎阅读。

1过滤原理

主要包括迁移、附着和脱附三个过程。

2过滤周期及反冲洗

⑴过滤周期

工程应用中，设计和运行是以水头损失来控制过滤周期，当滤料的水头损失达到最大允许值时，就停止过滤，冲洗滤池。

⑵反冲洗的方法

①单独用水反冲洗：用高速水流冲洗

优点：只需一套反冲洗系统。

缺点：冲洗耗水量大，当冲洗强度控制不当时，可能产生砾石承托层松动，冲洗后滤料因水力分级呈上细下粗的分层结构状态。

②气水联合反冲洗：采用空气和水流同时冲洗。

优点：冲洗效果好，耗用水量少小，冲洗过程中不需滤层流化。

缺点：需增加空气系统，与单独用水冲洗相比所需设备较多。

③带表面辅助冲洗的水反冲洗

在滤层表面设置高速水冲洗系统，利用高速水流对表层滤料加以搅动，增加滤料颗粒的碰撞机会，利用高速水流的剪切作用来提高

反冲洗效果。

3滤池的.基本构造

主要由滤料层、配水系统和承托层组成。

⑴滤料层

①颗粒滤料过滤

废水处理中可用石英砂、无烟煤、陶粒、纤维球、聚氯乙烯球等作为滤料。

例如以石英砂作滤料时，砂粒径为0.5～2.0mm，该值大于给水滤池的石英砂粒径(0.5mm);反冲洗强度可取18～20L/m2/s，亦大于给水过滤时的12～15 L/m2/s。

废水悬浮物浓度高时，为了提高滤池的纳污量，延长过滤周期，可采用粗滤料、双层或三层滤料和上向流滤池。处理废水的上向流

滤池为下部进水，上部出水，各层滤料截污力能完全发挥，水头损失上升缓慢。

例如，处理废水的某上向流滤池的滤料级配由上而下分别为：上部细砂层，砂粒径为1～2mm，层厚1500mm;中部砂层，砂粒径为2～

3mm，层厚300mm;下部粗砂层，砂粒径10～16mm，层厚100mm。

②多孔滤料过滤

去除毛纺、化纤和造纸等行业废水中的悬浮细纤维而采用的筛网过滤即为多孔滤料过滤。

⑵配水系统和承托层

配水系统一般分为大阻力配水系统和小阻力配水系统两类。

承托层一般是配合管式大阻力配水系统使用，若采用中小阻力配水系统，且配水孔眼数量多、尺寸小，配水本身已很均匀，滤料本

身不会从孔眼漏掉的话，承托层可以适当减小或省去。

4滤池的分类

滤池按滤料组成分为：单层滤料、双层滤料、多层滤料及混合滤料滤池。

按水流方向分为：下向流、上向流、双向流和辐向流滤池。

按滤速大小分为：慢滤池、快滤池和高速滤池。

按滤池的布置或构造分为：普通快滤池、双阀滤池、无阀滤池、虹吸滤池、移动冲洗罩滤池和V型滤池。

按过滤驱动力分为：重力滤池、压力滤池。

5城市污水三级处理中过滤单元的设计要点(给排水设计手册第5册规定)

⑴滤池的反冲洗

三级处理中对滤池反冲洗的要求高，建议采用气、水反冲洗与表面冲洗相结合的联合反冲洗方式。

⑵滤池池型

避免选用虹吸滤池等反冲洗能力较差的池型，而应优考虑选用移动冲洗罩滤池、V型滤池和T型滤池等表面冲洗能力较强的池型。

由于双阀滤池和四阀滤池具有技术成熟、运行稳定、操作可靠等优点，常被采用。

⑶滤池的设计参数

与给水处理中滤池的设计参数相比，在城市污水三级处理中滤层的厚度和滤料粒径都较大，但滤速则略小。在城市污水三级处理中

过滤单元的主要设计参数主要为：

①滤层

主要有效粒径、滤层厚度、不均匀系数，当滤料不同时，参数也有变化

②滤速：6～10m3 /m2h

③反冲洗：采用气水联合反冲、水冲洗和表面冲洗时分别有不同的参数。

④工作周期：≤12h

6压力滤池和微孔筛滤机

⑴压力滤池

是一个密闭的钢罐，里面装有和快滤池相似的配水系统和滤料等，在压力下操作运行。

在小规模的中水处理流程中过滤单元多采用压力滤罐，其特点是占地少，建设周期短，有定型产品，且运行管理方便。

⑵微孔筛滤机

是利用微孔筛滤网进行固液分离，过滤机理主要是机械筛滤作用。

特点是占地面积小，处理量大，操作管理方便，在啤酒生产废水的预处理中获得广泛应用。

设计参数：

滤网孔径为35～60μm，水力负荷：0.1～0.4m3 /m2min，水头损失小于0.3～0.5m，反冲洗水量占总滤水量的1%～3%。

过滤的内容非常重要，在给水处理以及城市污水三级处理中都要用到滤池的设计，所以要认真复习。出题时可能出叙述性的，也有

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② 过滤器，解析流体的粘度与流速有什么关系

过滤器一般分为Y型过滤器、精密过滤器和管道过滤器3种。Y型过滤器的纤维时有脱落，不能回给出一个确切的孔答径，厚度一般在3～20mm，通常有吸附作用，并有较大的承污能力;精密过滤器的纤维一般用热粘合或膜涂布而成，可以给出额定孔径，比较薄(<1 mm)，吸附能力较小;管道过滤器的主要特点是质地坚硬，不易破碎，有曲折的通道和 非常高的内表面积，有一定的开孔率，能做完整性测试，常用于深级过滤，如Y型过滤器。
流体的过滤机理主要有2种，一种是基于颗粒的大小来分离，例如拦截、筛分和表面捕获等;另一种是吸附，即颗粒在化学/电荷作用下粘附在滤器上。这就要求各个药厂根据自身的实际需要来选择不同的管道过滤器。与流体的特性有关。例如，流体的粘度和化学/离 子成分，流体的粘度越大在同样的压力条件下流速越慢，流体与膜之间有较多接触，过滤效果较好;再如，流体和膜的混合/接触时间对过滤效果也有较大影响，混合/接触时间越长则过滤效果越好。此外，需要注意的是，流体的特性只影响膜对流体的吸附截留效果而不影响颗粒大小的排除。与实际操作条件有关，如颗粒的流速和过滤压力。要想取得好的过滤效果，一般选择较低的流速，流速越 低截留效果越好。

③ 切向流过滤原理

切向流过滤原理：它是一种压力驱动的，根据分子尺寸的膜分离过程。用TFF，样本混合物不是像直流过滤那样被强迫通过一个单一的通路来通过膜。而是流体通过多次再循环的方式，切向通过膜的表面。

这种由施加压力带来的清扫，降低了初始样本在膜表面的积累。比膜截留分子量大的目标分子得到了保留，然而小分子和缓冲液通过了膜。

切向流过滤是一种浓缩和脱盐10ml到几千升样本溶液的有效方法。它可以用来从小的生物分子中分离大的生物分子，捕获细胞悬浮液以及澄清发酵液和细胞裂解物。TFF可以应用于一系列应用包括蛋白质化学，分子生物学，免疫学，生物化学和微生物学。

常规过滤是指在压力的作用下，液体直接穿过滤膜进入下游，而大的颗粒或分子则被截留在膜的上游或内部，小的颗粒或分子透过膜进入下游。在这种操作方式下，液体的流动方向是垂直于膜表面进入下游。常规过滤的应用包括澄清过滤、除菌过滤和除病毒过滤等。

切向流过滤则是指液体的流动方向是平行于膜表面的，在压力的作用下只有一部分的液体穿过滤膜进入下游，这种操作方式也有人称之为“错流过滤”（Cross Flow Filtration）。由于切向流在过滤过程中对膜包的表面进行不停的“冲刷”，所以在这种操作模式下有效的缓解了大的颗粒和分子在膜上的堆积，这就使得这种操作模式在很多应用中具有独特的优势。

切向流过滤中，泵推动流体通过滤膜表面，冲刷去除其上截留的分子，从而使滤膜表面的积垢程度降至最低。于此同时，切向流体也会产生垂直于滤膜的压力，推动溶质和小分子通过滤膜。如此方能完成过滤。利用细分筛网分离沙子与鹅卵石的模拟试验，有助于理解切向流过滤的机理：筛网眼象征滤膜上的孔隙，而沙子与鹅卵石象征待分离的分子，在直流过滤中，沙子－鹅卵石混合物被迫向着筛网眼方向移动，随着一些较小的砂粒通过筛网眼落下，在筛网表面形成一个鹅卵石层，阻碍顶部砂粒向筛网方向移动并通过筛网眼，在直流过滤中，增加压力，仅能对混合物施加压力，而无助于分离的促进。

相比之下，在切向流过滤模式中，通过混合物的再循环防止限制层的形成，此再循环类似于：振动以去除阻塞筛网眼的鹅卵石，使得位于混合物顶部的砂粒落下并通过筛网眼。因此，利用切向流过滤进行生物分子分离，效率更高，浓缩或渗滤速度更为快捷。

④ 过滤中流体产生压降的原因是什么意思

用过滤介质把容器分隔为上、下腔即构成简单的过滤器。悬浮液加入上腔，在专压力作用下通过属过滤介质进入下腔成为滤液，固体颗粒被截留在过滤介质表面形成滤渣（或称滤饼）。过滤过程中过滤介质表面积存的滤渣层逐渐加厚，液体通过滤渣层的阻力随之增高，过滤速度减小。当滤室充满滤渣或过滤速度太小时，停止过滤，清除滤渣，使过滤介质再生，以完成一次过滤循环。液体通过滤渣层和过滤介质必须克服阻力，因此在过滤介质的两侧必须有压力差，这是实现过滤的推动力。增大压力差可以加速过滤，但受压后变形的颗粒在大压力差时易堵塞过滤介质孔隙，过滤反而减慢。中

⑤ 咨询下什么是错流过滤原理什么是死端过滤，还有终端过滤，十字过滤，到底啥区别，啥意思

这个属于流体过滤领域一个基础性理论问题，以下这张示意图可以做清晰解释：

通过以上示意图很容易理解：

左图，错流过滤，物料的流动方向与过滤层（膜分离层）是平行关系，但是与滤出液方向则是垂直错开，所以在错流过滤中存在着两股流出液体：一股是滤出液，一股是可用于提供膜层表面冲刷作用的循环流体就是回流液。错流过滤的优点，就是在过滤介质表面不会形成滤饼，在膜系统中可以避免分离层表面的浓差极化，这就导致系统可持续操作时间长，不易污堵，通量衰减慢，这一至关重要的优点。浓缩，提取，纯化基本都是属于膜分离错流方式。

右图，死端过滤，物料的流动方向与过滤层（膜分离层）是垂直关系，且与滤出液方向一致，这种方式常见于基础性一般过滤如滤布，各类滤芯等。而死端过滤的弊端就是，随着过滤分离时间的增加，滤层表面将会不断积累截留杂质或聚集高浓度盐类从而形成浓差极化，通量衰减快，这将导致周期性必须更换滤材或者做再生清洗。常规过滤介质，大都属于死端过滤方式，应用于基础性流体过滤分离场合。

最终来回答你一下几种过滤方式，错流与死端如上，不再赘述。终端过滤，在过滤机理中解释为“死端过滤”，称呼不一样而已，但在工艺流程中，比如过滤系统的最后一道过滤，也有人称呼“终端过滤”，这并不是一个明确说法。十字过滤，其实就是错流过滤，顾名思义，所谓十字就是物料流动方向与滤出液垂直关系，称为十字。

⑥ 过滤的原理是

过滤是将悬浮在液体或气体中的固体颗粒分离出来的种工艺。其基本原理：在压力差的作用下，悬浮液中的液体（或气体）透过可渗性介质（过滤介质），固体颗粒为介质所截留，从而实现液体和固体的分离。

1）实现过滤具备的两个条件：

①具有实现分离过程所必需的设备；

②过滤介质两侧要保持一定的压力差（推动力）。

2）常用的过滤方法可分为重力过滤、真空过滤、加压过滤和离心过滤几种。

重力压力差由料浆液柱高度形成；真空过滤的推动力为真空源。

3）过滤具有特点：从本质上看，过滤是多相流体通过多孔介质的流动过程。

①流体通过多孔介质的流动属于极慢流动，即渗流流动。有两个影响因素，一是宏观的流体力学因素，二是微观物理化学因素。

②悬浮液中的固体粒五是连续不断地沉积在介质内部孔隙中或介质表面上的，因而在过滤过程中过滤阻力不断增加。

4）过滤的分类：分为两大类，分别为：滤饼过滤和深层过滤，滤饼过滤应用表面过滤机，深层过滤时，固体粒子被截留于介质内部的孔隙中。

5）滤饼过滤和深层过滤：

①滤饼过滤通常浓度较高的悬浮液，其体积浓度常高于1%。如果在料浆中添加絮凝剂，一些低浓度的悬浮液也可采用滤饼过滤。

②深层过滤多从很稀的悬浮液中分离出微细固体颗粒，故通常用于液体的净化。在效率相近的情况下，深层过滤器的起始压力一般比表面过滤机高，且随着所收集的颗粒增多其压力降会逐渐增高。

6）过滤的目的：在于回收有价值的固相，或为获得有价值的液相；或两者兼而收之或两者均作为废物丢弃。

1、不可压缩滤饼的过滤过程

（1）不可压缩滤饼的过滤过程

不可压缩滤饼：过滤时，流过滤饼的液体通过表面的运量传给固体颗粒的一个曳应力，该力通过点接触的颗粒向前传递并沿流动方向逐渐积累。若滤饼结构在此累积的曳应力的作用下颗粒不相互错动，滤饼的孔隙度不产生变化，则称这种滤饼为不可压缩滤饼。

工业上可压缩滤饼的原因：①料浆中实际上很少存在的单个颗粒，而常存在着程度不同的聚团，聚团界面承受不了液体的曳应力而使滤饼变形；②-10μm颗粒表面几乎均有盐膜，盐膜在流体作用下会产生变形；③固体颗粒在凝聚剂或絮凝剂作用下形成的凝聚体或絮团仅具很小的抗剪切性能，在液体作用下极易产生形变。

⑦ 泵用过滤器的工作原理

工作抄原理
过滤器待处理的水由入袭水口进入机体，水中的杂质沉积在不锈钢滤网上，由此产生压差。通过压差开关监测过滤器出水口压差变化，当压差达到设定值时，电控器给水力控制阀，驱动电机信号，引发下列动作：电动机带动刷子旋转，对滤芯进行清洗，同时控制阀打开进行排污，整个清洗过程只需持续数十秒钟，当清洗结束时，关闭控制阀，电机停止转动，系统恢复至其初始状态，开始进入下一个过滤工序。
泵用过滤器主要由主管、支管、滤筒、法兰、法兰盖及紧固件等组成，当流体通过主管进入滤筒后，固体杂质颗粒被阻挡在滤筒内，而洁净的流体通过滤筒由过滤器出口排出。当需要清洗时，旋开支管底部螺塞，排净流体，拆卸法兰盖，取出滤筒，清洗后重新装入即可，因而广泛应用于石油、化工、污水等方面的过滤。

泵用过滤器也叫底阀，一端有过滤网，一般用在水泵吸水口防止杂质进入水泵损坏水泵配件，同时在水泵停机的时候可以保持水泵内的水不倒流，避免了再次启动水泵时需要灌水排气的问题。