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单层石英砂滤料层过滤截留杂质的规律

2020/11/17 13:17:42      点击:
    以单层石英砂滤料为例,来分析滤料层内所截留的杂质的分布规律。
    1、截留过程
    水中颗粒被粘附在滤料表面的同时,还存在着由于水流对颗粒的剪切作用而使颗粒从滤料表面上脱落的趋势。粘附力和水流剪力的大小,决定了颗粒粘附和脱落的程度。
    当粘附力>水流剪力时,粘附占优势; 粘附力<水流剪力时,脱落占优势。
    (1)过滤初期
    过滤初期滤料层孔隙率大,孔隙流速小,水流剪力小,则粘附占优势。
    (2)过滤继续
    随着过滤时间的延长,滤料层中截留杂质逐渐增多,滤料层的孔隙变得越来越小,孔隙流速越来越大,水流剪力逐渐增大,则脱落逐渐占优势。于是,脱落下来的杂质逐渐向下层推移,使下层滤料的截留作用渐次得到发挥。
    2、杂质分布规律
    滤料经过反冲洗后因滤料膨胀而分层,滤料颗粒上细下粗,造成水力分级。在过滤过程中,上层截留的杂质最多,表层水头损失约占整个滤料层水头损失的50%~60%。
    由于滤料表层孔隙尺寸最小,而表层截污量最大,所以过滤一段时间后,表层孔隙被堵塞,甚至形成泥膜,使过滤阻力剧增,或者泥膜破裂,使水质恶化,从而必须停止过滤。此时,下层滤料截留杂质较少,未充分发挥滤料的截污作用。这就是单层石英砂滤料截留杂质分布规律中存在的缺陷。
    改善措施
    针对单层石英砂滤料截留杂质分布严重的不均匀,使下层滤料未充分发挥作用的现象,可采取以下措施,来提高滤层含污能力。
    穿透深度:指滤池的某一深度处,在过滤结束后,该处的出水浊度为3度,则这个深度称为穿透深度。在实际设计时,应使滤料层的厚度大于穿透深度。
    滤层含污能力:指一个过滤周期内,整个滤料层上单位体积滤料中所截留的杂质量。
    (1)反粒度过滤
    反粒度过滤指过滤时,滤料层中滤料粒径顺水流方向由大变小,以提高滤层含污能力的过滤方式。
    反粒度过滤方式有以下几种:
    ①上向流过滤:杂质分布较均匀,可提高滤层含污能力,延长过滤周期,但冲洗不干净。
    ②双向流过滤:结构比较复杂,很少采用。
    ③双层滤料滤池:滤料为无烟煤和石英砂。
    ④三层滤料滤池:滤料为无烟煤、石英砂和磁铁矿。
    (2)均质滤料
    均质滤料滤池沿深度方向不会出现水力分级,滤料组成和平均粒径沿深度方向基本均匀一致。保证滤料均匀的必要条件是反冲洗时滤料不膨胀,一般采用气水反冲洗。
    (3)纤维球滤料

    采用纤维球滤料时,对于下层的滤料由于受水压力而收缩,使粒径变小,形成天然反粒度过滤。一般滤速v=30~50m/h,常用于工业水处理。

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