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含有悬浮颗粒的水流经滤料(石英砂或无烟煤)，悬浮颗粒被截留，谁得到澄清，随着过滤时间的延伸和滤料滤层中沉积物的积累， 滤层被沉积物所饱和，就不能再澄清了。
双层机械过滤器是指在一台滤器桶体中装有无烟煤石英砂二种颗粒材质为滤料，上层为较粗粒径(1.2~2.0mm)的无烟煤滤料，下层为较细粒径(0.5~1.2mm)的石英砂滤料。过滤时，水流首先通过无烟煤滤层，水中所含的悬浮杂质机械地被截留在无烟煤表面，有的细小颗粒被水流逐渐带向下层，同时悬浮颗粒除了在较细的石英砂层堆积外，大量的悬浮粒子在无烟煤滤层中被吸附截留，逐渐形成立体沉淀物层，过滤过程中同样起着过滤作用。由此可知，双层机械过滤器运行中，过滤效果较单层滤料好，处理水量也随之增大。单层滤料(石英砂)过滤主要是在石英砂表面滤层内进行，过滤层面积小，水头损失大，悬浮粒子容易穿透，双层滤料(无烟煤-石英砂)过滤主要依靠较粗颗粒无烟煤层的吸附截留作用，形成沉淀物过滤层，增加了过滤面积，水头损失小，流速可以增大，又不易穿透，产水工作周期长。
煤碳是天然形成的，主要成分是有机碳化合物，煤粒基本上是非极性物质，其表面有许许多多大大小小的孔隙，实践证明，非极性的固体表面亲非极性的液体，而疏极性液体，又由于毛细管的作用，过滤时容易吸附截留水中的有机物，悬浮微粒，絮凝物等杂质，而非极性烃类油脂、油污等可以轻而易举地挤掉煤孔隙中原有的极性水分子，取而代之，使水得到净化。同时，无烟煤还具有一定除味脱色的作用，无烟煤所具有的的优异特性，十七成为工业净水中价廉物美的优良滤料。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。
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。过滤装置冲洗的目的是去除滤层中所截留的污物，使过滤装置恢复过滤能力。冲洗方法通常采用水流自下而上的反冲洗，简称反洗。目前常用的反冲洗方法有以下三种：一是高速水流反冲洗;二是先用空气搅动后再用高速水流反冲洗;三是表面水冲洗辅助的高速水流反冲洗。
反冲洗原理
目前普遍认为，无论是水反冲洗或气、水联合的反冲洗，截留在滤层中的污物，主要是在水流剪切力和滤料颗粒间碰撞摩擦双重作用下，从滤料表面脱落下来，然后被冲洗水带出过滤装置。剪切力与冲洗流速和滤层膨胀率有关，冲洗流速过小，滤层孔隙中水流剪切力小，冲洗流速过大，滤层膨胀率过大，滤层孔隙中水流剪切力也会降低。另外，反冲洗时滤料颗粒间相互碰撞摩擦几率也与滤层膨胀率有关，膨胀率过大，由于滤料颗粒过于离散，碰撞摩擦几率会减少;膨胀率过小，水流紊动强度过小，同样也会导致碰撞摩擦几率的下降。因此，应控制河势的滤层膨胀，保证有足够大的水流剪切力和滤料颗粒间的碰撞摩擦几率，从而获得良好的反冲洗效果。
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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