陶瓷颗粒滤料过滤油田污水技术研究.docVIP

1. 澄清方程式 1937年，日本 Tominisa Iwasaki(岩崎)根据长期对过滤过程的研究，提出了下列关系式： 式中：C——滤层深度x 除的单位时间内的面积微粒浓度(微粒数/cm2.h)； λ——过滤系数，为滤料粒径、滤速和微粒的函数； λ0——清洁滤层过滤系数； t——过滤时间，h； ν——滤速，m/h； b——常数，为滤料粒径、滤速和微粒的函数 δ——比沉积量，微粒数/cm2 式中：——滤层深度x 除的单位时间内的面积微粒浓度(微粒数/)； ——过滤系数，为滤料粒径、滤速和微粒的函数； ——清洁滤层过滤系数； ——过滤时间，； ——滤速，； ——常数，为滤料粒径、滤速和微粒的函数 ——比沉积量，微粒数/ 上述澄清方程式的物理意义是，当悬浮液通过滤层时，悬浮液浓度随其通过滤层的深度而减小，并且悬浮液浓度减少的速度与该点的悬浮液浓度成比例。岩崎的动力学方程和连续性方程式是以慢滤速过滤为对象提出来的，后来许多研究者研究发现在高滤速中同样成立。 Tominisa Iwasaki(岩崎)的澄清方程式和连续性方程式得到后来的Mints、Ives、Marudas 的认同，只是在 λ函数的表达式上各人持不同意见。岩崎认为λ的增量与d成反比；而Ives是用d的二次式表示λ，并且提出了在过滤初期增加，随后又减少的模式。以下是他们提出的λ的表示式： Mints公式： Ives公式： 式中，a1、a2——有关滤料填充情况的系数； δ0 ——给定条件下的极限截污量 其余符号意义同前。 式中，、——有关滤料填充情况的系数； ——给定条件下的极限截污量 其余符号意义同前。 2. 滤层水头损失公式 滤层有大量滤料颗粒堆积而成，当水流通过时，滤料颗粒对水流运动产生了很大阻力，在滤床层两端造成了很大的压降，称为过滤阻力，用水柱高度表示即为过滤的水头损失。 水头损失无论在过滤器的设计和操作中都是重要参数，因此研究者们一直试图用数学方法加以描述。目前，流体通过尚未截留污物的滤层水头损失常用利瓦 (Leva)公式和费尔—哈奇(Fair-Hatch)公式进行计算，两公式都是康尼尔—卡曼(Kozeny-Carman)公式推导出来的。特别是费尔—哈奇(Fair-Hatch)公式是以滤池为对象求出的，与实测值吻合，但以雷诺数 Re=1为界，方程的形式有变化，因此在雷诺数 Re=1附近探讨过滤阻力有些不便。然而利瓦 (Leva)公式适用于雷诺数 Re10，所以是一个便于应用的公式。 康尼尔-卡曼（Kozeny-Carman）公式： 式中：——水流通过清洁滤层水头损失，; ——水的运动粘度，； ——重力加速度，； ——滤料孔隙度； ——与滤料孔隙相同的球体直径，； ——滤层厚度； ——滤速，； ——滤料颗粒球度系数； 上述公式只适用于均匀滤料过滤，而实际滤层是非均匀滤料，计算非均匀滤料层的水头损失，可按筛分曲线分成若干层，取相邻两筛子的筛孔孔径的平均值作为各层的计算粒径，则各层水头损失之和即为整个滤层总水头损失。设粒径为di的滤料重量占全部滤料重量之比为pi，则清洁滤层总水头损失为： 式中各符号意义同（2-7）式。 利瓦（Leva）公式： 费尔—哈奇（Fair Hatch）公式: 或 式中： ——液体的动力粘滞系数（） ——滤料粒径； 式中：——常数； ——原水中悬浮物浓度； 其余符号意义同前； ——滤料的形状系数； ——液体的密度（）； ——与滤料表面积有关的形状系数； ——与滤料体积有关的形状系数。 其余符号意义同前。 Levs称，若过滤满足，即滤床在去除大多数悬浮物杂质时，均匀粒径的全滤层总水头损失的经验方程式可近似表示为： （2-10） 以岩崎的过滤方程为基本理论研究建立的一系列对整个过滤过程的数学模型，较成功地预测了因多变量的变化引起的过滤特性的变化，因而对设计和操作具有一定的实用价值。但受多种因素影响的过滤本身的复杂性决定了要建立一个适用于任何操作条件下的过滤过程并包括各种理论常数的精确数学模式事实上是不可能的。 滤层的水头损失有如下变化规律： 滤料粒径越粗，水头损失的绝对值增长越慢。 对悬浮物截留量及截留模式都是相同的滤层来说，水头损失与滤速成比例变化。 滤速增大时，初期水头损失也大，但悬浮物进入滤层的深度也大。