過濾的原理

快濾池分離懸浮顆粒涉及多種因素和過程，一般分為三類，即遷移機理、附著機理和脫落機理。

(1)遷移機理

懸浮顆粒脫離流線而與濾料接觸的過程，就是遷移過程。引起顆粒遷移的原因主要有如下幾種。

1)篩濾顆粒比濾層孔隙大的被機械篩分，截留于過濾表面上，然后這些被截留的顆粒形成孔隙更小的濾餅層，使過濾水頭增加，甚至發生堵塞。這種表面篩濾沒能發揮整個濾層的作用。在普通快濾池中，懸浮顆粒一般都比濾層孔隙小，因而篩濾對總去除率貢獻不大。當懸浮顆粒濃度過高時，很多顆粒有可能同時到達二個孔隙，互相拱接而被機械截留。

2)攔截  小顆粒隨流線流動在流線上與濾料表面接觸。其去除概率與顆粒直徑的平方成正比，與濾料粒徑的立方成反比。

3)慣性  當流線繞過濾料表面時，具有較大動量和密度的顆粒因慣性沖擊而脫離流線碰撞到濾料表面上。

4)沉淀    如果懸浮物的粒徑和密度較大，將存在一個沿重力方向的相對沉淀速度。在力作用下，顆粒偏離流線沉淀到濾料表面上。沉淀效率取決于顆粒沉速和過濾水速的相對大小和方向。

5)布朗運動  對于微小懸浮顆粒，由于布朗運動而擴散到濾料表面。

6)水力作用  由于濾層中的孔隙和懸浮顆粒的形狀是很 不規則的，在不均勻的剪切流場中，顆粒受到不平衡力的作用不斷地轉動而偏離流線。

實際過濾中，懸浮顆粒的遷移將受到上述各種機理的作用，它們的相對重要性取決于水流狀況、濾層孔隙形狀及顆粒本身的性質(粒度、形狀、密度等)。

(2)附著機理

1)接觸凝聚  在原水中投加凝聚劑，壓縮懸浮顆粒和濾料顆粒表面的雙電層后，但尚未生成微絮凝體時，立即進行過濾。此時水中脫穩的膠體很容易與濾料表面凝聚，"即發生接觸凝聚作用。快濾池操作通常投加凝聚劑，因此接觸凝聚是主要附著機理。

2)靜電引力  由于顆粒表面上的電荷和由此形成的雙電層產生靜電引力和斥力。當懸浮顆粒和濾料顆粒帶異號電荷則相吸，反之，則相斥。

3)吸附  懸浮顆粒細小，具有很強的吸附趨勢，吸附作用也可能通過絮凝劑的架橋作用實現。絮凝物的一端附著在濾料表面，而另一端附著在懸浮顆粒上。某些聚合電解質能降低雙電層的排斥力或者在兩表面活性點間起鍵的作用而改善附著性能。

4)分子引力  原子、分子間的引力在顆粒附著時起重要作用。萬有引力可以迭加，其作用范圍有限(通常小于50μm)，與兩分子的間距的6次方成反比。

(3)脫落機理

普通快濾池通常用水進行反沖洗，有時先用或同時用壓縮空氣進行輔助表面沖洗。在反沖洗時，濾層膨脹一定高度，濾科處于流化狀態。截留和附著于濾料上的懸浮物受到高速反洗水的沖刷而脫落;濾料顆粒在水流中旋轉，碰撞和摩擦，也使懸浮物脫落。反沖洗效果主要取決于沖洗強度和時間。當采用同向流沖洗時，還與沖洗流速的變動有關。