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过滤是一个广义的概念,凡是水体经过滤床后引起水质改变的过程统称为过滤。因此滤料不同,去除水中杂质的功能也不同。例如:除去水中悬浮物杂质一般是采用无烟煤作滤料;去除地下水中的铁和锰,采用锰砂作滤料;去除水中的有机物、颜色、异味及余氯等采用活性炭作滤料。近年来迅速发展的合成纤维滤料,既可以去除谁黄总悬浮杂质,又可以去除地下水中的铁和锰。
在滤料的选择上,首先应确定过滤的目的,其次是对滤料的性能进行必要的实验和筛选。主要实验指标是滤料的机械强度和化学稳定性。
(1)机械强度
做为滤料,它应有足够的机械强度,因为在反冲洗过程中,滤料处于流化状态,滤料颗粒间不间断地碰撞和摩擦,若其机械强度低,就会造成大量滤料破损,颗粒粒径变小。这些破碎滤料在反冲洗时会被反洗水带走,造成滤料损失。若不将破碎滤料冲走,残留在滤层中,则过滤时会使水头损失增大,缩短过滤周期。
在水处理中常用磨损率和破碎率两项指标来判断滤料的强度。磨损率指的是反冲洗时滤料颗粒间相互摩擦所造成的滤料磨损程度。破碎率表示反冲洗时颗粒相互碰撞所引起的破裂程度。一般要求滤料磨损率小于0.5%,破碎率小于4%。
(2)化学稳定性
滤料的化学稳定性是影响滤后水质的重要原因之一,也是选择滤料种类的主要指标。其实实验方法是将洗干净并在60℃下干燥的滤料样品放在被过滤水中浸泡24h后,取样测试水溶液被污染的情况。如果水样中溶解固形物的增加量小于20mg/L,耗氧量的增加量小于10mg/L,硅酸增加量小于10mg/L,则可以认为滤料的化学性质是稳定的。
无烟煤滤料国内外冲洗形式基本有三种,即高速度水冲洗、水冲洗加辅助冲洗和气冲加水冲洗。在国外,美国用高速度水冲洗较多,现在美国多用双层滤池,因此目前也转向用水冲洗加辅助冲洗或气冲加水冲洗。气水冲洗多用于欧洲,美国多用气冲后加较低速度的水冲洗方式,欧洲大陆因用粗砂滤料的多,因此基本都用空气和水同时冲洗的方式。苏联也有用气、水冲洗的。日本以前也用气、水冲洗以后因滤池使用较小粒径的滤料,改用了辅助冲洗加水冲洗。我国水厂绝大多数用高速度水冲洗,个别水厂也有用气、水冲洗,或用辅助冲洗加水冲洗。
一般滤层表面会含泥量大的单层滤池用辅助冲洗加水冲洗合适,滤层内部含泥多的如双层、多层及粗粒径滤池及直接滤池,以气、水冲洗好,但用此种方法,应特别注意不使滤料流失。双层滤池因为滤前水悬浮物深入到滤层,还可以采取两套旋转冲洗设备,一套在煤层上,一套在高于未膨胀前的煤砂滤料交界上的5cm处,据报告这种方法对双层滤池冲洗彻底。据有关一些资料介绍,一般冲洗到使滤层膨胀到25-30%的原滤层高度就可以,再高也没有用处,反会使冲洗效果不好,但是双层滤池冲洗时,要使滤层液化浮起,因为它与单一滤料滤层不同。单一滤料冲洗不需液化,只要将滤料上粘着物冲掉即可以,但双层滤池滤料要分层,所以必须液化。空气加水冲洗对于双层滤池较好,使用时许多资料认为以空气和水同时反冲为佳,但要注意控制冲洗程序、气量,以免造成煤滤料大量流失。
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选择无烟煤滤料时需注意以下四点:
1、滤料的粒度:粒径和不均匀系数这两个指标是影响过滤器正常工作的重要参数,粒径大,悬浮物易穿透滤层,反洗强度大,否则残留沉淀物与滤料结块影响水流分布,粒径小,阻力大,水头损失亦大,滤料颗粒大小不均匀同样影响反洗和滤层过滤,因此,根据设计要求,选取合适的粒径,一般无烟煤滤料粒径0.8-2.0毫米,石英砂0.5-1.2毫米,不均匀系数1.3-1.5,密度1.4-1.6.
2、机械强度:可以用磨损性和磨碎性两个指标来衡量,在反洗过程中滤料颗粒间不断的碰撞和摩擦,就会发生颗粒的磨损和磨碎,从而改变滤料原有的特性,影响过滤效果,水处理工艺中要求滤料磨损率<0.5%,磨碎率<4%。
3、化学稳定性:若溶解固形物的增加量<20mg/L,耗氧量增加<10mg/L,硅酸增加量<10mg/L,则此滤料可以认为是化学稳定的。
4、其他杂质含量:无烟煤滤料中若含硫量偏高,会腐蚀设备、管道、容器,减少使用寿命,含量应以<0.25%为佳,其余如Pb、Cu、Zn等重金属含量越低越好。
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