滤料（电子教案）

1、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

2、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

3、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

4、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 802.0。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 60d 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

5、。 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（

6、mm）不均匀系数K 80厚 度（mm）单层石英砂滤料d min =0.5d max =1.22.07008101014双 层 滤 料无烟煤d min =0.8d max =1.82.030040010141418石英砂d min =0.5d max =1.22.0400三 层 滤 料无烟煤d min =0.8d max =1.61.745018202025石英砂d min =0.5d max =0.81.5230重质矿石d min =0.25d max =0.51.770注：滤料密度一般为：石英砂2.602.65 g/cm3；无烟煤1.401.60 g/cm3；重质矿石4.705.00 g/c

7、m3； 表2.3.2 筛 分 试 验 记 录 筛 孔（mm）留 在 筛 上 的 砂 量通 过 该 号 筛 的 砂 量质 量 (g)%质 量 (g)%2.3621.6510.9910.5890.2460.208筛底盘0.19.321.746.620.61.50.20.19.321.746.620.61.50.299.990.668.922.31.70.299.990.668.922.31.70.2合 计100.0100.0根据图2.3.8筛分曲线，可求得d 10 = 0.4mm，d 80 = 1.34mm，因此K 80 。由于K 802.0，故该滤料不符合级配要求，必须进行筛选。假定设计要求：d

8、10= 0.55mm，K 80 = 2.0，则d 80 = 2.0×0.55 = 1.10mm。按此要求筛选滤料，步骤如下：首先，自横坐标0.55mm和1.10mm两点分别作垂线与筛分曲线相交，自两交点作平行线与右边纵坐标轴相交。然后，以两交点分别作为10 %和80 %，并在10 %和80 %之间分成7等分，以此向上下两端延伸，即得0和100 %之点重新建立新坐标，如图2.3.8右侧纵坐标所示。最后，再自新坐标原点和100 %作平行线与筛分曲线相交，此两点以内即为所选滤料，其余部分应全部筛除（图中阴影部分）。由图可知，粗颗粒（d1.54mm）约筛除13 %，细颗粒（d0.44mm）约）筛除13 %，共计26 %左右。图2.3.8 滤料筛分曲线5）滤料层孔隙率的测定 滤料层孔隙率是指滤料层中的孔隙所占的体积与滤料层总体积之比，用m表示。滤料层孔隙率测定方法与步骤如下：（1）取一定量的滤料，在105下烘干、称重；（2）用比重瓶测出其密度；（3）将滤料放入过滤筒中，用清水过滤一段时间，待其压实后，量出滤层体积；（4）按下式求出滤料孔隙率： （2.3.3）式中 G滤料质量，kg； 一一滤料颗粒密度，kg/m3； V滤料层体积，m3。 滤料层孔隙率的大小影响快滤池的过滤效率，一般来讲，孔隙率越大，滤层的含污能力越高，滤池的工作周期就越长。滤料层孔隙率与滤料颗粒