过滤除常规混凝和沉淀外，还用于从地表水或废水中去除固体。这为饮用水、锅炉或冷却补给品的使用做好了准备。废水过滤帮助用户满足更严格的污水排放许可证要求。
过滤通常被认为是一个简单的机械过程，实际上包括吸附(物理和化学)、过滤、沉淀、拦截、扩散和惯性压实等机制。
过滤不能去除溶解的固体，但可以与软化过程一起使用，这确实降低了溶解的固体的浓度。例如，无烟煤过滤用于去除沉淀软化澄清后残留的沉淀硬度盐。
在发生混凝和沉淀的大多数水澄清或软化过程中，至少有一部分澄清水经过过滤。常规砂滤可将2 ~ 10ntu的沉池出水改善至0.1 ~ 1.0 NTU。过滤确保成品水中可接受的悬浮固体浓度，即使在澄清过程中发生扰动。
传统的重力和压力快速过滤器是向下流动的。过滤介质通常为15-30英寸。深砂或无烟煤床。可以使用单一或多个等级的砂或无烟煤。
一个大颗粒床支持过滤介质，以防止细砂或无烟煤逸入下排水系统。支撑床还用于分配反冲洗水。典型的支撑床由18 -1英寸组成。砾石或无烟煤分层，深度为12-16英寸。
滤料可选用石英砂、硅砂、无烟煤、石榴石、磁铁矿等材料。硅砂和无烟煤是最常用的类型。当二氧化硅不合适时(例如，在热工艺软化器后的过滤器中，处理过的水用于锅炉给水)，通常使用无烟煤。
滤料的尺寸和形状影响固体去除的效率。锋利的，有棱角的介质形成大的空隙，比同等大小的圆形介质去除更少的细物质。介质必须足够粗，以允许固体穿透床层2-4英寸。虽然大多数悬浮固体被困在表面或前1-2英寸。在床层深度上，一定的渗透是防止压降迅速增加的必要条件。
滤料用砂和无烟煤按有效粒径和均匀性分级。有效粒径是这样的，按重量计算，总颗粒中约10%较小，90%较大。因此，有效尺寸是大多数颗粒的最小尺寸。均匀性是通过将有效尺寸与按重量计60%的颗粒较小，40%的颗粒较大的尺寸进行比较来测量的。后一种粒径，除以有效粒径，称为均匀系数——均匀系数越小，介质粒径越均匀。
砂越细，悬浮物质滞留的区域越浅。最理想的介质尺寸取决于悬浮固体的特性以及出水质量要求和特定的过滤器设计。一般来说，快速滤砂器使用有效尺寸为0.35-0.60毫米(0.014-0.024英寸)的沙子，最大均匀系数为1.7。粗介质，通常0.6-1.0毫米(0.024-0.04英寸)，用于严密控制混凝和沉淀。
术语“多层”，“深度”和“混合介质”适用于按尺寸和密度分级的过滤层类型。粗的、密度较小的颗粒位于滤层的顶部，细的、密度较大的颗粒位于滤层的底部。下行过滤允许颗粒物质深入，均匀渗透，并允许高过滤速率和长服务运行。因为底部的小粒子密度也更大(粒子之间的空间更小)，所以它们会留在底部。即使经过高速率反冲洗，层仍保持在混合介质过滤床的适当位置。
表6-1列出了四种用于多层过滤的介质。其他几种混合介质组合也进行了测试，并得到了有效的使用。使用太多不同的介质层会导致严重的反冲洗困难。例如，如果表6-1中列出的所有四种材料都用于同一个过滤器，那么足以膨胀磁铁矿层的洗涤速率可能会将无烟煤从过滤器中清洗出去。对洗涤水的要求也会很高。
| 表6 - 1。用于多层过滤的介质。 | ||
| 媒体 | 有效尺寸，毫米(英寸) | 比重 |
| 无烟煤 | 0.7 - -1.7 (0.03 - -0.07) | 1．4 |
| 沙子 | 0.3 - -0.7 (0.01 - -0.03) | 2.6 |
| 石榴石 | 0.4 - -0.6 (0.016 - -0.024) | 3.8 |
| 磁铁矿 | 0.3 - -0.5 (0.01 - -0.02) | 4．9 |
无烟煤/砂滤床通常提供单介质过滤的所有优点，但比单独的砂或无烟煤需要更少的反冲洗水。对于无烟煤/砂/石榴石混合单元也提出了类似的要求。双介质过滤的主要优点是流速高，运行时间长。无烟煤/砂/石榴石层的正常运行速率约为5gpm /ft²，峰值速率高达8gpm /ft²，且不影响出水质量。
快速砂过滤器可转换为混合介质运行，使容量提高100%。这种转换的成本远低于安装额外的快速滤砂器。
封盖包括用无烟煤代替一部分沙子。在这种转换中，2-6英寸。将0.4-0.6毫米(0.016-0.024英寸)的砂层从床层表面移除，并替换为4-8英寸。0.9毫米(0.035英寸)的无烟煤。如果需要增加产能，则需要更换更多的沙子。应进行初步试验，以确保减少细砂的深度不会降低出水质量。
重力过滤器(见图6-1)是依靠系统重力头进行操作的开放式容器．除滤料外，重力过滤器的主要组成部分包括:
- 过滤器外壳，它是混凝土或钢，可以是正方形，矩形，或圆形。矩形钢筋混凝土单元应用最为广泛。
- 支撑床，防止细砂或无烟煤通过下排水系统流失。支撑层通常深1-2英尺，还分配反冲洗水。
- 下排水系统，确保过滤水的均匀收集和反冲洗水的均匀分配。该系统可由封头和分支井组成，并有适当间隔的射孔或过滤器。带有适当间隔的过滤器的假罐底也用于欠排水系统。
- 清洗水槽，大到足以收集反冲洗水而不进水。槽之间的间隔使反冲洗水的水平行程不超过3-3英尺。在传统的砂床装置中，洗槽位于过滤器表面上方约2英尺处。必须提供足够的干舷，以防止在最大反冲洗速度下运行时滤料的一部分损失。
- 控制装置，使过滤器运行效率最大化。流量控制器，由文丘里管在出水线操作，自动保持过滤水的均匀输送。反冲洗流速控制器也被使用。流量和水头损失仪表对于高效操作至关重要。
压力过滤器通常与热加工软化剂一起使用，以允许高温操作并防止热损失。压力过滤器的使用消除了重新输送过滤水的需要。压力过滤器类似于重力过滤器，它们包括过滤介质、支撑床、下排水系统和控制装置;但是，过滤器外壳没有洗涤水槽。
压力过滤器，垂直或水平设计，有圆柱形钢壳和碟形头。立式压滤机(如图6-2所示)直径范围为1至10英尺，过滤速率为3 GPM /ft²，容量可达300 GPM。水平压力过滤器，通常直径8英尺，10-25英尺长，容量为200 - 600 gpm。这些过滤器被分离成隔间，以允许单独的反冲洗。反冲洗水可以返回到澄清器或软化器进行回收。
压力过滤器通常以3gpm /ft²的流量运行。双或多媒体滤波器设计为6-8 gpm/ft²。在常温下，无烟煤的推荐反冲洗速率为6- 8gpm /ft²，砂石的推荐反冲洗速率为13- 15gpm /ft²。与热加工软化器相关的无烟煤过滤器需要12-15 gpm/ft²的反冲洗率，因为在较高的操作温度下水的密度较小。不应该用冷水反冲洗热工艺过滤器。这将引起系统冶金的膨胀和收缩，从而导致金属疲劳。此外，含氧的冷水会加速腐蚀。
上升流单元包含单一过滤介质——通常是分级砂。最细的沙子在床的顶部，最粗的沙子在床的下面。砾石被栅格保留在单元底部的固定位置。砾石的作用是确保在服务周期内适当的水分配。分级砂上面的另一个网格防止介质流态化。清洗过程中的空气喷射(不认为是反冲洗，因为流动方向与使用时相同)有助于去除固体和重新分类过滤介质。在操作过程中，较大、较粗的固体颗粒在床层底部被去除，而较小的固体颗粒则可以进一步渗透到介质中。典型的服务流量为5-10 gpm/ft²。该单元示例如图6-3所示．
一些制造商已经开发出重力过滤器，可以在预设的水头损失下自动反冲洗。水头损失(高于介质的水位)启动反洗虹吸管，将洗涤水从存储中通过床和虹吸管排出到废物中。反冲洗存储部分的低水位破坏了虹吸管，过滤器恢复工作。
自动重力过滤器直径可达15英尺。当配备高速率，多层介质时，单个大直径单元可过滤高达1,000 gpm。示例如图6-4所示．
连续清洗过滤系统通过连续在线反冲洗过滤器部分或部分过滤介质来消除离线反冲洗时间。各种各样的设计被引入。示例如图6-5所示．
为了去除积聚的固体，必须定期清洗过滤器。清洗不充分会形成永久性的结块，逐渐降低过滤器的容量。如果污垢严重，则必须对介质进行化学清洗或更换。
对于快速下行过滤器的清洗，清洁的水被强制返回并通过介质。在传统的重力装置中，反冲洗水将固体从床上提升到洗涤槽中，并将它们带到废物中。根据介质支撑结构的设计和可用的附属设备，可以使用两种反冲洗技术中的任何一种:
- 高速反冲洗，使介质膨胀至少10%。砂的反冲洗速率通常为12- 15gpm /ft²或更高，无烟煤的反冲洗速率可能在8 - 12gpm /ft²之间。
- 低速率反洗，没有明显的床层膨胀，结合空气冲刷。
如果只用水进行反冲洗，反冲洗之前可以进行表面冲洗。在表面清洗，强射流高压水从固定或旋转喷嘴协助打破过滤器表面外壳。表面清洗后(当有表面清洗的规定时)，反冲洗大约5-10分钟。反冲洗后，少量漂洗水被过滤成废物，过滤器重新投入使用。
高速率反冲洗会导致过滤层内形成泥球。高反冲洗速率和由此产生的床层膨胀可以产生随机电流，其中膨胀床层的某些区域向上或向下移动。表面的结壳固体可以被带下来形成泥球。有效的表面清洗有助于防止这种情况。
如果底漏系统设计成均匀分布空气，低速率反冲洗的空气冲刷可以在不产生随机电流的情况下破坏表面外壳。从介质中去除的固体在介质表面和洗涤通道之间的水层中收集。在空气停止后，这些脏水通常通过增加反冲洗水流速率或通过表面排水被冲掉。无论采用纯水反洗还是空气/水反洗，洗涤用水量大致相同。
在线澄清是通过添加在线混凝剂去除悬浮固体，然后进行快速过滤。这个过程也被称为在线过滤，或接触过滤。该工艺去除悬浮固体而不使用沉淀池。凝固可通过以下两种方法之一实现:
- 一种无机铝或铁盐，单独使用或与高分子量高分子混凝剂一起使用
- 一种强阳离子有机聚电解质
由于金属氢氧化物会形成沉淀物，因此只能在无机混凝剂程序中使用双介质过滤器。必须在粗至细级配介质的过滤器中处理絮凝颗粒，以防止过滤器快速失明并消除反冲洗困难。在使用高分子量高分子混凝剂时，进料速率小于0.1 ppm时，通过增加絮团大小和促进过滤器内颗粒吸收来最大限度地去除固体。这种过滤技术容易产生低于0.5 NTU的污水浊度。图6-6．
第二种混凝剂预处理方法涉及使用一种单一的化学物质，一种强带电的阳离子聚电解质。这种处理不形成沉淀絮团颗粒，通常在过滤器进水中看不到絮团形成。通过吸附和胶体物质直接在砂或无烟煤介质表面絮凝去除床内的固体。该过程可以可视化为过滤床表面的正离子电荷播种，以产生对负电荷粒子的强大拉力。由于在此过程中不存在凝胶状氢氧根沉淀，单介质或上流式过滤器适用于聚电解质澄清。
在线净化提供了一个很好的方法，以提高固体从浑浊的地表水去除效率。这种方法的出水浊度通常小于1ntu。
预涂层过滤用于去除水中非常小的颗粒物质，油颗粒，甚至细菌。这种方法只适用于含有低浓度污染物的相对少量的水。
预涂层过滤可在常规澄清工艺后使用，以生产非常低悬浮固体含量的水，以满足特定的应用要求。例如，预涂层过滤器通常用于从受污染的凝析油中去除油。
在预涂膜过滤中，预涂膜介质，通常是硅藻土，作为过滤介质，并在可渗透的基底或隔层上形成滤饼。底座必须防止预涂层介质通过而不限制过滤水的流动，并且必须能够承受高压差。基本材料有滤布、多孔石管、多孔纸、丝网、绕线管等。
支撑基材首先用预涂介质的浆液预涂。在过滤运行过程中，通常会添加额外的浆料(体料)。当过滤除去的物质积累在过滤器上产生高压降时，过滤器涂层通过反冲洗脱落。然后对过滤床进行预涂，并重新投入使用。化学混凝剂通常不需要，但在需要超纯废水的地方使用过。
图6 - 1。典型的重力过滤装置。(由罗伯茨过滤器制造公司提供)
图6 - 2。立式压砂过滤机。(Permutit Company, Inc.提供)
图6 - 3。上流式直列过滤器。(L'Eau Claire Systems, Inc.提供)
图6 - 4。单阀重力过滤器。(由Ecodyne公司Graver Div提供)
图6 - 5。动态和连续清洗过滤器。(由百盛公司提供)
图6尺6寸的大。交手硅藻土过滤原理。(john - manville Corp.提供)
