技術(shù)文章
Technical articles水通過濾料床層時,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,也可用于化學混凝和生化處理之后作為后處理過程。
一、原理
過濾的機理通常認為有如下幾種:
1.阻力截留
當原水自上而下流過粒狀濾料層時,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,眾多的濾料表面提供了巨大的沉降面積。形成無數(shù)的小沉淀池,懸浮物極易在此沉降下來。
重力沉降的強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,并進而吸附帶負電荷的黏土和多種有機物等膠體,在砂粒上發(fā)生接觸絮凝。
在大多數(shù)情況下,濾料表面對尚未凝聚的膠體還祈禱接觸碰撞的媒介作用,促進其凝聚過程。
二、濾料
有石英砂、無煙煤屑、大理石粒等。
除應(yīng)考慮價廉易得外,還需考慮:(1)化學性質(zhì)穩(wěn)定;(2)機械強度足夠;(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的實際速度,而是假定濾料不占有空間時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,濾速的大小對截留懸浮物有影響。
濾速太快,會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濾層顆粒表面輸送。應(yīng)在具體條件下通過試驗選定一個佳的濾速。對于過濾經(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??克Φ臎_刷作用,而兼靠顆粒間相互摩擦和碰撞時產(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:水自下向上流動時會推動或托起濾料顆粒。
濾層膨脹率:濾層膨脹后所增加的高度與膨脹前高度之比。--度量反洗強度。
為了達到預(yù)期的反洗效果,需保持一定的膨脹率,一般大于18%(對一般砂濾池)。
反洗強度是指每秒時間內(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。選用反洗強度的大小與濾料相對密度粗細及水溫等因素有關(guān)。
要達到同樣的膨脹率,濾料愈粗,水溫愈高,濾料相對密度愈大,則要用的反洗強度就應(yīng)愈大。
3、水流均勻性
排水系統(tǒng)對水流均勻性影響大。指安置在濾層下面,過濾時收集經(jīng)過濾的水,反洗時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壓力損失的差別小。水頭損失小,能耗低,節(jié)省動力。穩(wěn)定性差。
大阻力排水系統(tǒng):孔隙對水流的阻力遠大于濾層和排水管道中的其它各種阻力。穩(wěn)定性好,但動力消耗的大。
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。
濾料的污染會影響到濾池的運行,出現(xiàn)過濾效果不好或過濾周期縮短。
必須進行化學清洗。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物,必要時用氯水或漂白粉溶液。
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