本书是迄今为止国内不多的较全面、系统地介绍深层过滤理论与技术发展的专著，特别是对长纤维高速过滤技术的完整展示，将为新型过滤器的开发和过滤技术的发展提供有价值的参考。全书注重体系的完整性与系统性，兼顾理论与实用，紧密结合国内外最新研究进展与观点，其中的众多内容为作者研究的最新成果，突出了工艺的理论基础与性能优势。
全书共分7章，内容包括：深层过滤技术与理论的发展历程，长纤维高速过滤器的试验研究，长纤维高速过滤器的运行特性，长纤维高速过滤器与石英砂过滤器的性能比较，长纤维高速过滤器的过滤机理，长纤维高速过滤器的运行动力学研究，长纤维高速过滤技术的扩展应用——长纤维附聚粗粒化除油器除油特性。
鉴于其内容特点，本书可作为科研院所、工程设计单位及其他各类从事水处理、污水资源化利用、化学工程、分离过程等方面技术人员的参考书；也可作为高等院校市政工程、环境工程、生态工程、化学工程、能源工程等专业研究生、大学生的教材或教学参考书。 |
深层过滤，系指在过滤介质的深层进行的澄清过滤。它是利用滤料所提供的巨大表面积以截留滤液中的悬浮物和胶体，并将截留物储存于滤层孔隙中的工艺过程。1829年，英国伦敦Chelsea供水公司建成了世界上第一座慢滤池，标志着深层过滤技术用于现代水处理工程的开始。经历了近两百年的发展，目前，深层过滤已普遍用于饮用水处理、城市景观水体的循环净化、工业废水处理、废水深度处理、油田回注水处理等几乎所有水处理领域，是去除水和废水中悬浮物、胶体及微生物等的最常用、最有效的处理手段之一，同时也是电力、冶金、轻工、食品、石化等行业从废气或废液中去除固体微粒的重要处理方法，且其应用范围仍在不断扩大。
鉴于此，受政府科技主管部门的立项，并得到相关企业的有力支持和配合，我们研究并开发出一种新型深层过滤设备——长纤维高速过滤器。5年多来的反复试验研究和初步应用证明，其性能优势明显，目前已获国家发明专利和实用新型专利授权，成为我国水处理装备的新兵和生力军。为了对本技术的性能特点进行介绍，并对其作为主要开发依据的深层过滤理论进行必要的解析，作者决定将大量研究结果和可收集的资料进行归纳整理，编撰成此书，以飨广大读者、使用者和水处理界同行。
基于以上初衷，本书在内容上突出了工艺的理论基础与性能优势，注意了体系的完整性和系统性，并力求紧密结合国内外最新研究进展与观点。全书共分7章。其中，第1章较全面地回顾了深层过滤理论与技术的发展历程，将已有的各类纤维过滤器从总体上进行分类，分别介绍了它们各自在滤料形式和滤层结构上的发展过程、优势与不足；在此基础上，阐明了长纤维高速过滤器的理论依据和结构特点，从内部结构和过滤机理上分析了该型过滤器的性能优势；本章还通过深层过滤理论发展的介绍，指出了深层过滤理论有待进一步研究的问题。第2章结合长纤维高速过滤器的研究过程，介绍了深层过滤设备的研究内容与方法。第3章较系统地介绍了从滤床成熟期至反冲洗结束的整个工作周期内长纤维高速过滤器的运行特性，通过与其他深层过滤设备的比较，阐明了长纤维高速过滤器的性能优势，给出了优化的操作条件。第4章通过与石英砂过滤器的同比试验，从技术和经济两方面阐述了长纤维高速过滤器的实用意义。第5章从长纤维高速过滤器的床层结构特征、滤出水水质和水头损失沿滤层的变化及积泥形态学等方面，对长纤维高速过滤器的过滤机理进行了分析。第6章介绍了长纤维高速过滤器运行动力学模型的建立，利用所建立的动力学方程对长纤维高速过滤器的运行特性及优化设计进行了模拟分析。第7章针对长纤维高速过滤技术扩展应用中的一个热门话题——长纤维滤料的除油过程与特性进行了较详尽的论述。除介绍用于长纤维除油器的纤维改性方法及除油效果外，重点介绍了以聚乙烯醇改性纤维为滤料的长纤维附聚粗粒化除油器的除油特性、影响因素及反冲洗再生条件。
全书由王世和、周飞合作完成。参与此项技术研究和资料收集的还有张浩、赵欢、张建国、刘莉、黄娟、卢宁、吴剑、陆敏博等。编写过程中，承蒙不少水处理界前辈和同行的热诚鼓励与支持，使本书得以顺利成稿。东南大学科技出版基金为本书的出版提供了经费上的支持；化学工业出版社为本书的出版提供了机会，并为本书质量的提高进行了大量卓有成效的工作，在此一并致以诚挚的谢意。
限于笔者水平与经验所限，书中疏漏和不当之处，恳请读者批评指正。谨以此书献给水处理及分离过程界的同行和朋友们！
作者2008年1月于南京 |
1深层过滤技术与理论的发展历程1
11引言1
12传统深层过滤技术的发展1
13纤维过滤技术的应用与发展3
131散堆式纤维过滤器3
132规整式纤维过滤器8
133长纤维高速过滤器的理论依据、结构特点与性能优势12
14深层过滤理论的研究进展14
141深层过滤的微观机理研究14
142深层过滤的数学模型17
15本章小结20
参考文献212长纤维高速过滤器的试验研究25
21引言25
22试验原理25
221长纤维高速过滤器运行特性的研究25
222长纤维高速过滤器的运行动力学研究27
23试验装置27
24试验方法28
241过滤方式的选择28
242试验内容与过程29
243分析方法和仪器30
244其他辅助性试验30
参考文献313长纤维高速过滤器的运行特性32
31引言32
32滤床成熟期32
33滤出水水质与有效过滤周期33
34有效过滤周期内的平均滤速与纳污量35
35有效过滤周期内的水头损失37
36反冲洗特性与条件39
361反冲洗方式的选择40
362气、水联合反冲洗条件的确定40
363长纤维高速过滤器反冲洗性能45
37长纤维高速过滤器的操作条件优化46
371优化原则46
372操作条件优化47
38本章小结48
参考文献494长纤维高速过滤器与石英砂过滤器的性能比较50
41引言50
42长纤维与石英砂滤料对比试验50
43对比试验结果与分析51
431石英砂滤床过滤出水水质和有效过滤周期51
432有效过滤期内的平均滤速和纳污量51
433滤出水化学及卫生学指标52
44长纤维高速过滤器的性能优势55
441长纤维高速过滤器的技术性能55
442长纤维高速过滤器的实用性55
45本章小结58
参考文献585长纤维高速过滤器的过滤机理59
51引言59
52长纤维高速过滤器的床层结构特征60
521清洁滤床床层结构特征60
522长纤维滤床床层结构沿滤程的变化62
53过滤水水质沿滤层的变化63
54水头损失沿滤层的变化64
55长纤维高速过滤器的积泥形态65
551长纤维滤料积泥的宏观形态65
552长纤维滤料积泥的微观形态65
553反冲洗后残留积泥形态67
554积泥孔隙率的测定67
56本章小结67
参考文献686长纤维高速过滤器的运行动力学研究69
61引言69
62深层过滤建模方法概述69
63长纤维高速过滤器水头损失方程70
631单元模型70
632Oseen模型73
633Brinkman模型73
634曳力模型水头损失方程简评74
635长纤维高速过滤器水头损失方程的建立74
64长纤维高速过滤器传质动力学方程77
641物料平衡方程78
642传质速率方程79
65长纤维高速过滤器数学模型的数值计算85
651长纤维高速过滤器过滤过程方程组85
652边界条件86
653方程组的数值解法86
66长纤维滤床的优化设计89
661长纤维滤床优化设计的任务89
662长纤维滤床优化设计的原则89
663长纤维滤床优化设计的计算89
67本章小结90
参考文献917长纤维高速过滤技术的扩展应用——长纤维附聚粗粒化除油器除油特性93
71引言93
711含油废水的来源及危害93
712含油废水处理技术概况93
713不同处理方法的特点97
714技术研究的目的及意义99
72试验原理与概况99
721试验装置及原理99
722试验内容100
723试验水质及滤料参数100
724测定参数及仪器100
73除油纤维滤料的改性与筛选101
731纤维改性试验结果与分析101
732不同改性纤维周期运行效果比较107
733纤维除油反冲洗效果比较110
734聚乙烯醇改性纤维作为滤料的可行性分析111
74长纤维除油器性能研究112
741除油效果的影响因素112
742滤速变化规律113
743气、水强度对反冲洗效果的影响114
744除油及去除其他污染物特性分析116
745非曝气条件下的除油特性119
746长纤维除油器的技术优势120
75工艺处理油田采出水的可行性分析121
751油田采出水的来源与处理现状121
752工艺应用的可行性分析121
76本章小结122
参考文献123 |
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