滤料（电子教案）.doc

《水处理工程技术》教案 模块二 地表水处理 任务3 地表水的过滤处理 学时 16学时 知识点 滤料 学时 2学时 教学内容 滤料类型、单层滤料、双层滤料、三层滤料 教学重点 滤料粒径级配 教学难点 滤层设计 单层滤料、双层滤料、三层滤料 参考资料 水污染控制技术 张宝军 中国环境出版社 水处理工程 王学刚 中国环境出版社 水污染控制技术 王金梅 化学工业出版社 　滤料 1）对滤料的基本要求 在水处理中，过滤是利用具有一定孔隙率的滤料层截留水中悬浮杂质的。地表水处理中所用的滤料，必须符合以下要求： （1）具有足够的机械强度，以免在冲洗过程中滤料出现磨损和破碎现象； （2）具有足够的化学稳定性，以免滤料与水产生化学反应而恶化水质，尤其不能含有对人体健康和生产有害物质； （3）具有合适的粒径、良好的级配和适当的孔隙率； （4）货源充足，价格低廉，应尽量就地取材。 迄今为止，生产中使用最为广泛的滤料仍然是石英砂。此外，随着双层和多层滤料的出 现，常用的滤料还有无烟煤、磁铁矿、金钢砂、石榴石、钛铁矿、天然锰砂等。另外，还有聚苯乙烯及陶粒等轻质滤料。 2）滤料粒径级配 滤料颗粒都具有不规则的形状，其粒径是指正好可通过某一筛孔的孔径，见图2.3.7。 图2.3.7 校准孔径示意图 滤料粒径级配是指滤料中各种粒径颗粒所占的重量比例。 生产中，滤料的粒径级配通常以最大粒径d max 、最小粒径d min和不均匀系数K 80来表 示。这也是我国室外给水设计规范中所采用的滤料粒径级配法，见表2.3.1。 （2.3.2） 式中 d 10——通过滤料重量10 %的筛孔孔径，mm； d 80——通过滤料重量80 %的筛孔孔径，mm。 其中d 10又称为有效粒径，它反映滤料中细颗粒尺寸；d 80反映滤料中粗颗粒尺寸。由此可见，K 80的大小反映了滤料颗粒粗细不均匀程度，K 80越大，则粗细颗粒的尺寸相差越大，颗粒越不均匀，对过滤和反冲洗都会产生非常不利的影响。因为K 80较大时，滤层的孔隙率小、含污能力低，从而导致过滤时滤池工作周期缩短；反冲洗时，若满足细颗粒膨胀要求，粗颗粒将得不到很好清洗，反之，若为满足粗颗粒膨胀要求，细颗粒可能被冲出滤池。K 80越接近于1，滤料越均匀，过滤和反冲洗效果愈好，但滤料价格很高。为了保证过滤和反洗效果，通常要求K 80＜2.0。 滤料粒径级配除采用最大粒径、最小粒径和不均匀系数表示以外，还可采用有效粒径 d 10和不均匀系数K 80来表示。 另外，在生产中也有用K 60（K 60 = d 60／d 10）代替K 80来表示滤料不均匀系数。d 60的涵义与d 10或d 80相同。 3）双层及多层滤料级配 双层滤料经反冲洗以后，有可能出现部分混杂（在煤-砂交界面上），这主要取决于煤、砂的密度差、粒径差及煤和砂的粒径级配、滤料形状、水温及反冲洗强度等因素。生产经验表明，煤-砂交界面混杂厚度在5cm左右，对过滤有益无害。我国常用的双层滤料粒径级配见表2.3.1。 三层滤料反冲洗后，滤层中也存在适当混杂，但上层仍然以煤粒为主，中层以石英砂为主，下层以重质矿石为主。就整个滤层而言，滤层孔隙尺寸由上而下递减。三层滤料粒径级配见表2.3.1。 4）滤料筛分 工程中，要求滤料必须在一定粒径范围内，并满足级配指标要求，故应对滤料进行筛选。 以石英砂滤料为例，取某砂样300g，洗净后于105℃恒温箱中烘干，待冷却后称取100g， 放于一组筛子过筛，筛毕称出留在各个筛子上的砂量，并计算出通过相应筛子的砂量，填入 表2.3.2，然后据此表绘出筛分曲线，见图2.3.8。 表2.3.1 滤 料 级 配 及 滤 速 类 别 滤 料 组 成 滤 速 （m/h） 强 制 滤 速 （m/h） 粒 径 （mm） 不均匀系数 K 80 厚 度 （mm） 单层石英砂滤料 d min =0.5 d max =1.2 ＜2.0 700 8～10 10～14 双 层 滤 料 无烟煤 d min =0.8 d max =1.8 ＜2.0 300～400 10～14 14～18 石英砂 d min =0.5 d max =1.2 ＜2.0 400 三 层 滤 料 无烟煤 d min =0.8 d max =1.6 ＜1.7 450 18～20 20～25 石英砂 d min =0.5 d max =0.8 ＜1.5 230 重质矿石 d min =0.25