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滤料的过滤除杂原理及过程

2019-4-2 8:49:36      点击:
     滤料的过滤除杂原理及过程
    石英砂,纤维球过滤器去除水中悬浮杂质的基本原理是滤料的表面吸附和机械阻留等的综合结果。滤料的截污机理比较复杂,一般认为包括迁移、黏附和剥落三个过程。迁移过程是指滤层孔隙水中悬浮杂质运动到滤料表面上,这一过程也称输送过程、碰撞过程;黏附过程是指滤料对其表面处的悬浮杂质的黏合,这一过程又称吸附过程或吸着过程;剥落过程是指水流剪切力将已经黏附的杂质从滤料表面剥离下来的过程。
    石英砂,纤维球㈠ 迁移过程:
    迁移的途径主要有以下几种方式:
    1.布朗运动。较小的悬浮杂质颗粒,由于布朗运动与滤料颗粒发生碰撞。
    2.惯性运动。当水通过滤料空隙所形成的弯弯曲曲通道时,被迫经常改变流动方向,而具有一定质量的悬浮杂质又具有力图保持原运动方向不变的惯性,这样杂质可能沿水流切线方向被抛至滤料表面。
    3.重力沉降。具有一定质量的杂质,在重力作用下脱离流线而直接沉降在滤料颗粒上。
    4.拦截。尺寸较大的悬浮杂质颗粒被空隙小的滤料层阻拦,不能前进,直接与滤料颗粒接触。
    5.水力学作用。在滤料表面附近存在着水流速度梯度,非规则形状杂质在力矩作用下会产生转动而脱离流线与滤料颗粒表面接触。另外,杂质在水流紊动下也可以跨越流线运动至滤料表面。
    石英砂,纤维球㈡ 黏附过程:
    悬浮杂质与滤料间的黏附力主要包括机械筛除、化学键、范德华力、絮凝和生物作用等。这些作用与原水条件、药品的添加量、添加的药晶种类和滤料特性等因素有关。当水中杂质迁移至滤料表面时,在上述若干种力的共同作用下,被黏附于滤料颗粒表面上,或者黏附在滤料表面原先黏附的杂质上。在接触絮凝过滤时,絮凝颗粒的架桥作用比较明显,这时滤料颗粒或已黏附污泥的滤料颗粒类似晶种,可加速絮凝颗粒长大。黏附力主要决定于滤料和水中杂质表面的物理化学性质以及它们之间的亲合力。因此,从这一概念出发,可以说过滤效果主要取决于颗粒的表面性质,而增加杂质尺寸或缩小孔隙尺寸对提高过滤效果不一定有利。因为,杂质尺寸太大或者滤料太细孔隙太狭窄,易形成表层机械筛滤,水中杂质集中堆积在滤料表层,孔隙很快堵塞,水中杂质难以输送到下游滤层中,表层以下的绝大部分滤料不能发挥正常的过滤作用。
    石英砂,纤维球㈢ 剥落过程:

    滤料空隙中水流产生的剥落作用涉及两个方面问题:一方面,剥落导致杂质与滤料颗粒间的碰撞无效;另一方面,剥落有利于杂质输送到滤层内部,进行深层过滤,避免了污泥局部聚积,使整个滤层滤料的截污能力得以发挥。任何杂质颗粒,当黏附力大于剥落力时则被滤料滤除,反之则脱落或保留在水流中继续前进。过滤初期,滤料较干净,孔隙率较大,孔隙中的水流速度较慢,水流剪切力较小,剥落作用微弱,因而黏附作用占优势;随着过滤时间的延长,滤料表面黏附的杂质逐渐增多,占据的孔隙增加,孔隙中通道变窄,水流速度增加,剪切力增大,当剥落力与黏附力相等时,已黏附的杂质仍不会脱落,而随水流输送到此处的杂质也不能被截留,继续被水流携带到后续较为清洁的滤料层中滤除。上述过程持续下去,层层滤料的截污能力逐渐得以发挥。剪切力随水温递减。水温低,水的黏度大,水流的剪切力大,因而杂质的穿透深度大。过滤结束后,滤层不同部位截污份额沿过滤水流方向变化较大,污泥主要集中在上部一小部分薄薄的滤料层中,而大量中、下层滤料层截留的污泥量较少。由于下层滤料承担着截留除去难度较大杂质的任务,所以这部分滤料对保证出水质量至关重要。

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