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衡量滤料性能的指标有哪些?主要包含哪几项?

来源:   时间:2021-03-31

       衡量滤料性能的指标主要包括:滤料的粒径和级配、滤料的纳污能力、滤料的孔隙率和比表面积、滤料的机械强度和化学稳定性。

      1、滤料的粒径和级配

      滤料的粒径和级配应适应悬浮颗粒的大小和去除效率的要求。粒径表示滤料颗粒的大小,通常指能把滤料颗粒包围在内的一个假想球体的直径。级配表示不同粒径的颗粒在滤料中占的比例。

      粒径分平均粒径和有效粒径。平均粒径:指50%按质量计滤料能通过的筛孔孔径(以mm计);有效粒径:表示有10%滤料能通过的筛孔孔径。不同的过滤工况对滤料粒径有不同的要求,使用时应根据具体情况选取。滤料粒径过大时,细小的悬浮物会穿过滤层,而且在反洗时不能使滤层充分松动,造成反洗不干净,使沉积物和滤料结成硬块,产生水流不均匀、出水水质降低和滤池很快失效的问题;粒径过小时,水流阻力大,过滤时滤层中水头损失增加得很快,从而缩短了过滤周期,反洗水的消耗量也就会相对增加。

      不均匀系数反映了滤料颗粒粗细的不均匀程度。不均匀系数越大,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不利的影响。如果较大时,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短;反冲洗时,若满足细颗粒膨胀要求,粗颗粒将得不到很好的冲洗,反之,若为满足粗颗粒膨胀要求,细颗粒可能会被冲出滤池。越接近1,滤料越均匀,过滤和反冲洗效果愈好,但滤料价格越高。

      为满足过滤对滤料粒径级配的要求,应对采购的原始滤料进行筛选。在过滤和反冲洗过程中,滤料由于碰撞、磨损会出现破碎和磨蚀而变细,从而造成滤料层孔隙率减小,对过滤产生不利影响。因此,应根据情况更换滤料。


      2、纳污能力

      滤料层承纳污染物的容量常用纳污能力来表示。其含义是在保证出水水质的前提下,在过滤周期内单位体积滤料中能截留的污染物量,以kg/m3或g/cm3表示,其大小与滤料的粒径、形状、滤层厚度等因素有关,即取决于滤层厚度L和滤料粒径de的比值L/de。L/de值越大,处理效果越好,因为L/de值与单位过滤面积上滤料的总表面积和颗粒数目成正比。所需的L/de值因水质、滤速、去除率及要求的过滤持续时间而异,当进水含悬浮物量较大时,宜用粒径大、厚度大的滤料层,以加大滤层的含污能力;如含悬浮物量较小,宜用粒径小、厚度大的滤料层。

      如果孔隙尺寸及纳污能力从上到下逐渐变大,在下向流过滤中,水流先经过粒径小的上部滤料层,再到粒径大的下部滤料层,大部分悬浮物截留在床层上部数厘米深度内,水头损失迅速上升,而下层的纳污能力未被充分利用。理想滤池滤料排列应是沿水流方向由粗到细。解决实际滤池与理想滤池矛盾的途径如下:

      ①改变水流方向,即原水自下向上穿过滤层。

      ②改用双层或多层滤料,即选择不同密度的滤料组合。在上部放置粒径较大、密度较小的轻质滤料,在下部放置粒径较小、密度较大的重质滤料。

      ③采用新型的密实度或孔隙率可变的滤料,这种滤料由柔性材料人工制成,如纤维球、轻质泡沫塑料珠、橡胶粒等。


      3、孔隙率和比表面积

      滤料的孔隙率是指在一定体积的滤层中孔隙所占的体积与总体积的比值,用m表示。其m的计算公式:m=(1-ρ/ρO)*100%。

      公式中,ρ为无烟煤滤料的密度(通常在1.4-1.6之间),表示单位体积的滤料在密实条件下的质量,g/cm3;ρO为滤料的堆积密度,表示单位堆积体积滤料的质量,g/cm3。根据此公式我单位算出来几种常用滤料的空隙率,石英砂滤料的孔隙率一般在42%左右,无烟煤滤料的孔隙率为50%-55%,陶粒滤料的孔隙率为65%-70%。

      滤料的比表面积是指单位质量或单位体积滤料所具有的表面积。单位为cm2/g或cm2/cm3,以S表示。S值越大,则吸附杂质的能力越强。比表面积是评价滤料过滤性能的重要指标,我单位计算出来的几种粒度(用d表示)一定的粒状滤料的S值为:石英砂滤料,d=0.15-1.2mm,S=2.8-30.4cm2/g,无烟煤滤料d=0.15-1.2mm,S=2.8-30.4cm2/g;金刚砂,d=0.15-1.2mm,S=37.1-203cm2/g。

      4、滤料的机械强度

      滤料应该有足够的机械强度,以减轻运行中颗粒间互相摩擦造成的破碎现象。滤料的机械强度常用磨损率和破碎率来表示。

      5、化学稳定性

      在1:1的盐酸溶液中,滤料溶出物的质量分数称为盐酸可溶率,它是判断化学稳定性的重要指标。化学稳定性要求经久耐用,不溶于盐酸,不会导致二次污染。

      此外,滤料应不含对人体健康有害及有毒的物质,不含对生产有害的物质,滤料还应就地取材、价格便宜、货源充足。

 

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