给水工程滤料讲义

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1、上次课程的要点回顾一过滤基本机理1迁移2黏附二滤料的基本要求三滤料的基本性能和参数1平均粒径和比重2球度系数3孔隙率4比表面积过滤基本理论一、过滤的机理水的过滤可视为一种“物理——化学”过程，使水通过颗粒物料滤床，分离出水中的悬浮杂质和胶体杂质。水充满在滤池滤料的空隙内，杂质被吸附在颗粒的表面或被截留在空隙中。从而获得澄清的过程。过滤的机理主要包含迁移和粘附两个机理。1.颗粒迁移在滤料层孔隙中随水流动的小颗粒在拦截、重力沉降、惯性、扩散、水动力等作用下与滤料颗粒的表面进行接触。2.颗粒粘附当颗粒迁移到滤料表面，在各种物化、生物作用下，被粘附于滤料的颗粒或已经被截留在滤料孔隙内的颗

2、粒表面上。二、过滤的几个基本概念1.滤层的含污能力在一个过滤周期内，单位体积滤料中所截留的杂质。过滤的几个基本概念1.滤层的含污能力在一个过滤周期内，单位体积滤料中所截留的杂质。2反粒度过滤使滤料粒径沿进水水流方向逐渐减小，使滤层中截留的杂质分布更趋于均匀，含污能力大大提高。3理想滤层概念：沿着过滤的水流方向，滤层中滤料的粒径是从大到小递减的，那么沿水流方向滤料颗粒间的孔隙也是从大到小递减的。这样，一方面使进入滤池的水先接触到的那部分滤层能够比后接触到的那部分滤层多容纳悬浮固体，另一方面使这部分本来较大的孔隙，在容纳更多的悬浮固体后，仍然保留了一定的孔隙大小，允许水中的悬浮物进入

3、滤层的内部，从而在过滤的水头损失达到最大允许值的时候，整个滤层的截留悬浮固体的能力都得到充分地利用。基本概念4滤料的粒径级配滤料中各种粒径颗粒所占的重量比例。不均匀系数：K80过滤池的发展历史最早的过滤设备是一种横向水流的滤池，后来才发展为竖向水流的，即慢滤池。其运行有两个特点：一是过滤的水流速度很慢，其滤速为0.1-0.3m/h，另一个是在过滤的初期存在一个称为成熟期的时间，新建的慢滤池要运转1-2周后，才能出现清亮的过滤水，在滤层表面形成一层滤膜，滤膜发挥着对水的净化作用。在慢滤池运行的过程中，一般慢滤池在运行2-3个月后，须停止滤水，并把滤层表面2-3cm的砂刮掉，刮砂后的

4、慢滤池又需经过2～3天的成熟期。缺点：滤速太慢、占地面积太大，建造费用大过滤池的发展历史1885年，美国人研究发明了快滤池，并于1909年建立了第一座快滤池。其滤料与慢滤池基本相同，有效粒径约为0.35～1.00mm，滤层厚度约为70～90cm，滤速约为5-10m/h。快滤池必须解决两个问题：1在高速水流条件下，如何让水中悬浮固体粘在滤料表面上？解决办法：向原水中投加混凝剂，使水中悬浮固体脱稳后再经过滤池过滤，脱稳后的悬浮固体极易被滤料表面吸附截留。2如何清除在数小时甚至数十小时内，滤层中所截留的大量悬浮固体。快滤池的净化机理是利用滤料与脱稳粒子的相互作用来净化水质？解决办法：快

5、滤池过滤一段时间后，截留在滤料表面的浊质增加，使得过滤后水质不能达到出水水质要求，这时快滤池采用反冲洗的办法，使滤层膨胀或稍有膨胀，滤料在水力的剪切作用下或滤料之间的相互碰撞，从而使被截留的浊质被剥落，滤料得以清洗干净。所以，反冲洗是快滤池构造定性的一项关键技术。第二节水处理常用滤料1）石英砂(sandfiltermedium)滤料基本参数：粒径dmin=0.5mm，dmax=1.2mm，K80<2.0；滤料层厚度h=700mm；正常滤速v=8~10m/h，强制滤速v强＝10~14m/hwashindensity(反冲洗强度)q=12~15L/（s·m2），反冲洗膨胀率(expe

6、nsionratio)约为45％，冲洗时间5~7min。石英砂滤料具有机械强度高、化学稳定性好、廉价、取材便利等优点。但是由于反冲洗的水力筛分作用，反冲洗后滤层为小颗粒在上，大颗粒在下，其上小下大的孔隙分布不利于过滤，上部孔隙小易使滤层堵塞，下部孔隙大易使颗粒穿透。传统石英砂滤料存在的问题：截污能力差过滤周期短耗水量大易板结、成球综合技术经济效益低下严重结球板结的滤池2）无烟煤(anthracite)--石英砂双层滤料基本参数：上层为无烟煤滤料，粒径dmin=0.8mm，dmax=1.8mm，K80<2.0，厚度h=300~400mm；下部为石英砂滤料，粒径dmin=0.5mm，

7、dmax=1.2mm，K80<2.0，厚度h=300~400mm；正常速率v=10~14m/h，强制速率v强＝14~18m/h；反冲洗强度q=13~16L/（s·m2），反冲洗膨胀率约为50％，冲洗时间6~8min。无烟煤石英砂双层滤料在一定程度上克服了石英砂滤料孔隙分布的缺点。上层大颗粒的无烟煤能够多纳污，下层石英砂可以保证出水水质。滤速高于砂滤料，纳污量大，过滤周期长。双层滤料的特点3）均质(uniform)滤料均质滤料是指使滤料层中上下颗粒分布均匀的滤料。基本参数：有效粒径