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滤料粒度对过滤的影响

滤料粒度对过滤的影响

摘要:针对近年国内新建水厂滤池多采用粗粒径滤料、滤层加厚的趋势,本文结合试验研究与生产实际,从唯象观点与机理分析,阐述了快滤池滤料粒径的粒度对过滤性能的影响,以及由此产生的滤料厚度与滤料粒径比值(L/d)的概念,说明了L/d值是快滤池设计中保证过滤效能和水质的关键因素。

在以地表水为水源的给水净化工程中,滤池是不可缺少的最重要的处理构筑物。由于快滤池的滤速是慢滤池的几十倍到几百倍,在解决了清洗滤池的反冲洗技术后,快滤池目前已取代了慢滤池。本文所谈及的内容限于快滤池。

和欧洲的情况相比,我国给水净化工程中所用的滤池滤层较薄、粒度较细。我国设计规范有关滤料部分,单层滤料过滤只规定了石英砂,粒径范围dmin~dmax为0.5~1.2mm、层厚0.7m。

从本世纪六十年代起,法国和苏联就开展了粗滤料过滤技术研究。其后法国开发了V型滤池,通常石英砂滤料粒径范围dmin~dmax为0.9~1.35mm,也可扩至0.7~2.0mm、层厚在0.95~1.50m之间。

美国在八十年代则采用无烟煤滤料建成日处理水量216万3的洛杉矶水厂,有效粒径d(10)达1.5mm,均匀系数k(60)为1.5、层厚1.8m。由美国人设计的巴西圣保罗水厂日处理量130万3,采用石英砂滤料,有效粒径d(10)为1.7mm、均匀系数k(60)达1.5、层厚1.8m。

中国目前滤池设计也有滤料粒度加大、滤层加厚的趋势。例如九五年建成的北京第九水厂二期工程,日处理水量50万3,采用无烟煤滤料,有效粒径d10为1.10mm、均匀系数k(60)1.35、层厚1.5m。

滤料粒度的变化对滤池的过滤性能有何影响?滤料粒度和滤层厚度如何制约着滤池的过滤能力?如何从表象和微观去分析和认识?笔者谨以此文与大家共同探讨。

按唯象观点即不涉及机理,认为过滤是水中悬浮物被截留的过程,被截留的悬浮物充塞于滤料间的空隙。滤层孔隙尺度以及孔隙率的大小,在同种滤料、相同反冲洗条件下,随滤料粒度的加大而增大。即滤料粒度越粗,可容纳悬浮物的空间越大。其表现为过滤能力增强,纳污能力增加,截污量增大。同时,滤层孔隙越大,水中悬浮物越能被更深地输送至下一层滤层,在有足够保护厚度的条件下,悬浮物可以更多地被截留,使中下层滤层更好地发挥截留作用,滤池截污量增加。

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