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过滤器的过滤规律及影响因素

2019/1/20 15:34:24      点击:
过滤器的过滤规律及影响因素
    影响过滤效率的因素很多,但对于粒状滤料的过滤器,主要是滤速、滤料和滤层等影响。
    石英砂,纤维球1.滤速的影响
    滤速是表示单位时间、单位面积上的过滤水量,单位为m/h(或m3/m2·h)。滤速越高,过滤器的产水量越大,过滤器的过水截面积就越小。长期以来,人们从过滤原理入手,以求提高过滤器的过滤速度。早期建立的慢滤池,依靠水生生物在滤层表面形成一层粘性滤膜,膜中含有一种起凝聚作用的酶,可压缩胶体的双电层,使悬浮颗粒吸着在滤料上,另外,膜中的微生物能够吞噬细菌,以达到净化水质的目的。但滤膜形成十分缓慢,需要十几天,所以过滤速度必须很缓慢,一般在0.1~0.3m/h,这种滤池虽然出水水质好,甚至可以直接饮用,但是出力太低,不能满足生产发展的需要。
    石英砂,纤维球2.滤料的影响
    在过滤器中滤料是水中悬浮杂质的载体,在选用滤料时,种类确定后,主要影响过滤因素的是滤料的粒度和滤层厚度。粒度包括滤料的粗细和大小的分散程度两个方面。滤速的提高是有限的,因为随着滤速的提高,会出现过滤周期缩短,水头损失增加,出水浊度升高等问题。
    ①粒径及其影响
    粒径有两种表示方法,即平均粒径(d50)和有效粒径(d10),平均粒径是指在采取的滤料样品中有50%(按质量计)滤料能通过的筛孔孔径(以mm表示)。有效粒径是指有10%滤料能通过的筛孔孔径。在生产上,常用孔径分别为1.2mm和0.5mm两种规格的筛子过筛,所得滤料粒径便在0.5~1.2mm范围内,在电厂水处理中以石英砂作为滤料时通常采用这一粒径范围。
    过滤工况不同,对滤料粒径的要求也不同。在通常工况下,滤料的粒径过大时,滤料间的孔隙也增大,在过滤过程中虽然杂质的穿透深度增加,但容易穿透滤层,影响出水水质,在反冲洗时,只有在较大的反洗强度下,才能使滤层松动,否则会影响反冲洗效果。反冲洗不彻底就会使泥渣残留在滤层中,严重时泥渣作为粘合剂与滤料结合成硬块。它不仅影响过滤时水流的均匀性,而且一旦形成就难以彻底冲洗开来,并越来越大,致使截水面减小,水头损失增大,出水水质恶化,最终只能将滤料从过滤器(或滤池)中掏出进行体外清洗。粒径过小,滤料间孔隙减小,这不仅影响杂质的穿透深度,而且也增加水流阻力,造成过滤时水头损失增加过快。
    ②不均匀系数及其影响
    不均匀系数k80表示滤料在规定的粒径范围内,80%滤料质量能通过的筛孔孔径与10%滤料质量能通过筛孔孔径的比值,即k80=d80/d10。显然,滤料的不均匀系数越大,表示滤料中颗粒尺寸相差越大,这就会造成两个不良后果:一是反洗不易控制,反洗强度大时,细小滤料就会被反洗水带走;反洗强度小时,不能松动滤层底部达颗粒滤料,致使反洗不彻底;二是恶化过滤过程,滤料不均匀系数越大,水力筛分作用越明显,滤料的粒度就越不均匀,其结果是滤层的表层集中了大量的小颗粒滤料,致使过滤过程主要在表层中进行,水头损失很快达到其允许值,过滤周期缩短。
    石英砂,纤维球3.滤层的影响
    ①滤层孔隙率的影响
    滤层的孔隙率与滤池的过滤效率有着密切的关系,孔隙率越大,杂质的穿透深度也随着增大,过滤水头损失增加缓慢,过滤周期可以延长,因此滤层的截污能力得以提高。滤层的截污能力通常用截污容量表示,就是单位过滤面积或单位滤料体积所能除去悬浮物的量,用每立方米滤料或每平方米过滤截面能截留悬浮杂质的千克数来表示,滤层截污容量大,表示整个滤层发挥的作用大,它取决于杂质穿透深度。
    ②滤层组成的影响

    单层滤料的最大弱点是由于水力筛分作用结果导致杂质的穿透深度小,滤层的截污容量低,并难以提高滤速。为了提高过滤效率,利用水力筛分原理,水流沿滤料颗粒由大到小进行过滤,这种方式通常称为“反粒度”过滤。目前针对反粒度过滤工艺采取两种措施:一是改变滤池的水流方向,如从滤池的下部进水,上部出水,所谓上向流过滤,或从滤池的上下两端进水,中间出水,即双向流过滤;二是改变滤层的组成,采用双层及多层滤料,这是当前国内外普遍采用的过滤技术。

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