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石英砂濾料粒度和濾層厚度如何制約著濾池的過濾能力?


石英砂濾料

過濾是水中懸浮物被濾料截留的過程,被截留的懸浮物充塞于濾料間的空隙。濾層孔隙尺度以及孔隙率的大小,在同種濾料、相同反沖洗條件下,隨濾料粒度的加大而增大。即濾料粒度越粗,可容納懸浮物的空間越大。其表現為過濾能力增強,納污能力增加,截污量增大。同時,濾層孔隙越大,水中懸浮物越能被更深地輸送至下一層濾層,在有足夠厚度的條件下,懸浮物可以更多地被截留,使中下層濾層更好地發揮截留作用,濾池截污量增加。

有效粒徑1.33mm石英砂濾料的截污能力比1.10mm石英砂濾料高出15%,有效粒徑1.48mm石英砂濾料的截污能力比1.10mm石英砂濾料高出26%。可以看出,粒徑為1.33mm的石英砂濾料,過濾過程中懸浮物被更深地攜至中層,更多地發揮了中層濾料的截污作用,因而納污能力強、過濾周期相應加長、產水量加大。從力學特性講,濾料截留懸浮物依靠的是顆粒間的范德華力、庫侖力和表面張力。這些力使懸浮物遷移并被吸附。

同時,過濾水流在濾層中的活動與濾料顆粒間的水流剪力則具有使被截留吸附在濾料顆粒表面的懸浮物剝落的可能,并同時產生附加水頭,即產生水頭損失。濾料粒度增大,空隙標準加大,空隙空間增加,過水通道標準大,過濾水流阻力減弱,水頭損失增量將得以延緩,其結果達到特定終止水頭損失的過濾周期得以延長,產水量得到增加。由上述可得,濾料粒徑大小、空隙度大小對過濾過程的影響,即濾料粒徑增加、水頭損失減小、過濾周期勢必延長、產水量增加。

隨著濾料粒徑的加大,能更多地發揮下層濾料的截留作用,但同時也對穿透深度帶來影響,即在其它條件等同時,粒徑越粗穿透深度也越大。經絮凝后弱的絮體穿透深度與濾料粒徑的三次方成正比,強的絮體穿透深度與濾料粒徑的二次方成正比。由此得出結論,相同厚度的濾層,在一定范圍內,濾料粒徑越粗,由于穿透深度越大,出水濁度將不如粒徑較細的濾料。

在這里要說明的一點,石英砂濾料、無煙煤濾料粒徑越粗濾層截污能力越強、過濾周期產水量越大的觀點應是建立在滿足一定出水水質(濁度)要求的前提下的。假如一味地用出水水質做比較,在其它條件相同的情況下,粒徑細的濾料出水濁度總要比粒徑粗的濾料出水濁度低。這一點在實際工程中非常重要,即為達到預期的水質要求,應盡量選用適當粗粒徑的濾料,而不是用最粗粒徑的濾料。

濾料粒度加大對過濾效果還會帶來一個負作用。隨著濾料粒徑加大、孔隙度加大,所提供的表面積就會變小。而在快速濾池的過濾過程中,濾料所提供的顆粒表面積是至關重要的,由于快濾池的過濾能力來自濾料顆粒表面的吸附作用,濾料所提供的顆粒表面積越大,對水中懸浮物的附著力越強。濾料粒徑加大就會導致表面積減小,從而降低過濾能力

。因此,保證出水水質,單位面積濾層所提供的表面積必須滿足某一低量值以上的要求。在各種粒徑范圍的石英砂濾料中,小于定下限粒徑的不應大于3%,大于定上限粒徑的不應大于2%。

(作者:王海峰 來源:河南東萬源凈水材料有限公司)


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