粒状滤料过滤

粒状滤料过滤

(一)粒状滤料过滤原理

在粒状滤料过滤过程中，除了有筛分作用外，还有以下一些作用：

(1)吸附。滤料颗粒表面吸附了水中微小的颗粒。

(2)架桥。截留下来的悬浮物在滤料表面发生彼此重叠和架桥的过程，形成了一层附加的滤膜。

(3)混凝。在凝絮、悬浮物和砂粒表面之间发生了与混凝作用相同的颗粒凝集过程。

(二)滤料组成

过滤设备主要是通过滤料来截留水中的杂质，因而滤料的性能对过滤效果起决定性作用。在通过反冲洗水力分级以后，粒径小的滤料在上层，越往下层粒径过大。因此由上而下滤层的截污能力逐渐减弱，水流自上而下地在滤层孔隙间行进过程中，杂质首先接触到的是截污能力最弱的细滤料，由于下层滤料比上层要粗，其截留能力不及上层，会造成污泥绝大部分堆积在上层，导致局部阻力增长过快，所以其出水水质差，过滤周期短。双滤料过滤器中的滤料层是密度小颗粒大的在上(如无烟煤)，密度大颗料小的在下(如石英砂)，这种滤床水力反冲洗分层后，滤料沿程从粗到细，截污能力沿程渐增，因而实现了整层滤料截污能力与残留杂质除去难度的最佳匹配。这种滤床性能优越，截污容量大，过滤周期长，出水水质好，水头损失增长速度慢。

实际应用中大多采用双层滤料。滤料组成见图2-20。

双层滤料:(上)无烟煤0.8~0.8mm, 450mm。

(下)石英砂0.5~1.2mm, 200~450mm。

两层的K值(不均匀系数)约为2。

根据经验，尸当煤层中最大粒径。与沙层最小粒径d之比，D/d>3时，两层间的混杂高度约50-l00mm。均粒陶(瓷)质滤料本身性能良好，但由于经济原因，选用受到一定限制。

(三)滤料的规格

1.滤料物理化学性能要求

(1)机械强度。运行中实用磨损率小于3%。

(2)坚固性。要求在浓度较大的中性盐溶液中，不产生结晶膨胀破坏作用。

(3)化学稳定性。先后在5%的盐酸、5%的氢氧化钠溶液中保持40 ℃浸泡，最后其水溶液中，二氧化硅的增加量不超过20yug/L为合格。

(4)外形。接近球形，比表面粗糙而有棱角。圆球形颗艇颗粒间的孔隙率比较大;表面粗糙的比表面积大，棱角处吸附作用最强。

2.滤料的有效直径和不均匀系数K

(1)有效粒径。滤粒颗粒的大小用“粒径”表示，粒径是指能把滤料颗粒包围在内的一个假想球面的直径。通过筛孔d的滤料颗粒的等体积积球体的直径d1称为校准孔径，见图2-21。滤料颗粒间的数量关系由筛分试验求得，具体方法如下:取定量滤料样品(如300g)，置于105℃的恒温箱中烘干，从干样中称取100^-200g(准至0. 01g)，放于一组筛中过筛，最后称出留在每一筛上的颗粒质量，得筛分结果:【筛号、筛孔(mm)、筛的校正孔径(mm)、剩在筛上的样品质量( g)、通过该筛号的样品质量(g)和百分数(%)】，可以绘成如图2-22所示曲线，称为滤料的级配曲线。例如曲线与纵坐标10%交点的横坐标筛孔就叫做d10 。d10。表示10%能通过筛孔。d80。表示80%能通过筛孔。

同样的关系可得d10 = 0. 53mm, d80=1. 05mm d80、d10称为有效粒径。

:一’不均匀系数。d10表示滤料颗粒中小颗粒的大小，K80反映滤料颗粒大小不均匀程度，d80/d10,的比值叫做不均匀系数K。

(四)滤料层的孔隙率η

滤料层的孔隙率指整个滤层中孔隙总体积与整个滤层的堆积体积之比。孔隙容积一部分容纳悬浮物颗粒外，其余大部分用作水流通道。

对于石英砂，η为0.42-0.45。对于无烟煤，η为0.50-o.55。

(五)滤料层的截污能力

（1）滤料的含污量上层最大，逐层往下越来越小。上层滤料粒径小，孔隙也小，因截污量大，所以堵塞严重;下层滤料粒径大，孔隙大，但堵塞反而较轻，所以没有充分发挥粗粒径滤料的作用。随着时间的增加，去除悬浮物的任务将逐渐转移到下面滤层。

(2)滤料级配相同时，当滤速加大后，滤料层的截污分布状况有所变化，滤速大的比滤速小的分布均匀，较能发挥粗粒径滤料的作用。

滤层的截污能力又称泥渣容量，它可以按每平方米过滤面积或o-L-69}立方米滤料所能除去泥渣的质量来表示。进、出水浊度(悬浮物) 确定后，可计算一个运行周期中滤层处理的水量。过滤器的运行周期的控制主要根据运行中进、出水的压力差和截污能力来确定。双层滤料的容污能力为单层滤料的两倍。