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技術(shù)文章
Technical articles
更新時(shí)間：2018-01-08
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水通過濾料床層時(shí)，其中的懸浮顆粒和膠體就被截留在濾料的表面和內(nèi)部空隙中，這種通過粒狀介質(zhì)層分離不溶物的方法稱為粒狀介質(zhì)過濾。
可用于活性炭吸附和離子交換等深度處理過程之前作為預(yù)處理，也可用于化學(xué)混凝和生化處理之后作為后處理過程。
一、原理
過濾的機(jī)理通常認(rèn)為有如下幾種：
1．阻力截留
當(dāng)原水自上而下流過粒狀濾料層時(shí)，粒徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料間的空隙越來越小，截污能力隨之變得越來越高，結(jié)果逐漸形成一層主要由被截留的固體顆粒構(gòu)成的濾膜，并由它起主要的過濾作用。
篩選作用的強(qiáng)度主要取決于表層濾料的小粒徑和水中懸浮物的粒徑，并與過濾速度有關(guān)。
懸浮物粒徑愈大，表層濾料和濾速愈小，就容易形成表層篩濾膜，濾膜的截污能力也愈高。
2．重力沉降
原水通過濾料層時(shí)，眾多的濾料表面提供了巨大的沉降面積。形成無(wú)數(shù)的小沉淀池，懸浮物極易在此沉降下來。
重力沉降的強(qiáng)度主要與濾料直徑和過濾速度有關(guān)。
濾料愈小，沉降面積愈大；濾速愈小，則水流愈平穩(wěn)，這些都有利于懸浮物的沉降。
3．接觸絮凝
由于濾料具有巨大的表面積，它與懸浮物之間有明顯的物理吸附作用。
砂粒在水中常帶有表面負(fù)電荷，能吸附帶正電荷的鐵、鋁等膠體，從而在濾料表面形成帶正電荷的薄膜，并進(jìn)而吸附帶負(fù)電荷的黏土和多種有機(jī)物等膠體，在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。
在大多數(shù)情況下，濾料表面對(duì)尚未凝聚的膠體還祈禱接觸碰撞的媒介作用，促進(jìn)其凝聚過程。
二、濾料
有石英砂、無(wú)煙煤屑、大理石粒等。
除應(yīng)考慮價(jià)廉易得外，還需考慮：（1）化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；（2）機(jī)械強(qiáng)度足夠；（3）粒度合適
三、影響過濾的因素
在過濾過程中的主要參數(shù)是濾速、過濾周期和濾池的截污能力。
1、濾速
濾速 v 的計(jì)算： V =Q / F , m/h
式中：Q —濾池的出力，m3/h;
F — 濾池的過濾截面積，m2。
濾速不是水通過濾料間孔隙時(shí)的實(shí)際速度，而是假定濾料不占有空間時(shí)水通過濾池的假想速度，故也稱為空池濾速。
過濾過程是過濾層逐漸被懸浮物所飽和的過程，濾速的大小對(duì)截留懸浮物有影響。
濾速太快，會(huì)促使已吸附的懸浮物剝落，導(dǎo)致水質(zhì)惡化和水頭損失增大，從而縮短過濾周期；濾速太慢，會(huì)影響濾池單位過濾面積的出力，也影響水流中懸浮物顆粒向?yàn)V層顆粒表面輸送。應(yīng)在具體條件下通過試驗(yàn)選定一個(gè)佳的濾速。對(duì)于過濾經(jīng)過混凝和澄清處理的水來說，濾速一般為10～12m/h。
2、反洗效果
目的是除去已處于飽和狀態(tài)的濾層上吸附的懸浮物顆粒，恢復(fù)濾料的過濾能力。靠水力的沖刷作用，而兼靠顆粒間相互摩擦和碰撞時(shí)產(chǎn)生的擦洗作用，使懸浮物從濾料顆粒表面脫落下來，并被反洗水流帶出濾池。
濾層膨脹現(xiàn)象：水自下向上流動(dòng)時(shí)會(huì)推動(dòng)或托起濾料顆粒。
濾層膨脹率：濾層膨脹后所增加的高度與膨脹前高度之比。--度量反洗強(qiáng)度。
為了達(dá)到預(yù)期的反洗效果，需保持一定的膨脹率，一般大于18%（對(duì)一般砂濾池）。
反洗強(qiáng)度是指每秒時(shí)間內(nèi)每平方米濾池面積所需多少升的反洗水流量，表示上升水速的大小。選用反洗強(qiáng)度的大小與濾料相對(duì)密度粗細(xì)及水溫等因素有關(guān)。
要達(dá)到同樣的膨脹率，濾料愈粗，水溫愈高，濾料相對(duì)密度愈大，則要用的反洗強(qiáng)度就應(yīng)愈大。
3、水流均勻性
排水系統(tǒng)對(duì)水流均勻性影響大。指安置在濾層下面，過濾時(shí)收集經(jīng)過濾的水，反洗時(shí)用來送入沖洗水的裝置。
小阻力排水系統(tǒng)：使水流到濾池各部分時(shí)壓力損失的差別小。水頭損失小，能耗低，節(jié)省動(dòng)力。穩(wěn)定性差。
大阻力排水系統(tǒng)：孔隙對(duì)水流的阻力遠(yuǎn)大于濾層和排水管道中的其它各種阻力。穩(wěn)定性好，但動(dòng)力消耗的大。
4、過濾前水質(zhì)
過濾前的水，若已經(jīng)混凝處理，則殘留在水中的懸浮物在過濾過程中具有較好的滲透性能，即能滲入到濾層的下層，產(chǎn)生接觸混凝過濾，從而提高了濾池的截污能力。
經(jīng)混凝處理后的水，愈未經(jīng)混凝處理的水相比，水流經(jīng)濾層的阻力較小，約降低5%。
5、濾料污染狀況
反洗時(shí)總有微量不易沖洗的污物殘留在濾池內(nèi)，導(dǎo)致濾料的污染。
濾料的污染會(huì)影響到濾池的運(yùn)行，出現(xiàn)過濾效果不好或過濾周期縮短。
必須進(jìn)行化學(xué)清洗。一般用酸（鹽酸或硫酸）來清除碳酸鹽類、氫氧化鋁和氫氧化鐵等堿性物質(zhì)，用氫氧化鈉或碳酸鈉溶液來洗去有機(jī)物，必要時(shí)用氯水或漂白粉溶液。
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