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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。
无烟煤滤料在滤池中使用起到了净化水质的作用，但是由于无烟煤滤料的颗粒小，长时间使用就会有流失的情况，为了测试双层滤池无烟煤滤料在正常冲洗情况下的流失情况，用了200×200cm方模型进行试验，排水槽宽20cm、高56cm，排水槽面积占模型滤池面积的40%。滤料级配：无烟煤滤料比重1.47、粒径 1.11～1.76、厚30cm，比重2.77、粒径0.56～1.11mm、厚度40cm，混杂1cm，垫层2～64mm、厚40cm，试验用水库井水，水温0.5～28℃。
试验时无烟煤滤料一接触排水槽底，因过水断面突然缩小，即有无烟煤滤料颗粒上跃。冲洗强度再加大，跳动煤粒加高加多，可以见到无烟煤颗粒顺着排水槽两侧有个别流失。再稍一加大，煤粒突然大量跳出，流到排水槽中。试验结果看到膨胀面超过槽底一定的距离(约17cm)即膨胀面距排水槽顶35～40cm，可以不跑滤料。在实际运行当中，由于排水槽面积占滤池面积要小一些，膨胀面积离排水槽顶也可以小些，以控制不跑滤料。在生产当中滤池刚一冲洗时，滤层内会翻起许多磨茹云，容易带走无烟煤滤料。后来改变以前在冲洗前把水位只降到排水槽顶的办法，将水位降到距滤层顶上15～20cm，冲洗时先缓开冲洗闸，当冲洗水流到槽内见黄泥汤，但无滤料时，再用设计的冲洗强度冲洗，这种方法得到了效果。当然在冲洗时还要根据水温情况，掌握要求的冲洗强度。要注意防止冲洗管道积气及滤层内产生真空的现象。目前有关规范、指南、书籍有的已经注意到此种办法，并提出滤池 膨胀面要低于排水槽底，然而很多水厂在滤站冲洗上，不是在于习惯性，就是为图省事，还是只降水到排水槽顶就进行反冲，这样就常常跑失煤滤料。单一砂滤池在这种情况下，也会发生跑砂事故。
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。
根据过滤机理,无烟煤滤料在过滤过程中,悬浮杂质颗粒既存在迁移和黏附机理作用使杂质颗粒到达无烟煤滤料表面并黏附在滤料表面上
根据过滤机理,无烟煤滤料在过滤过程中,悬浮杂质颗粒既存在迁移和黏附机理作用使杂质颗粒到达无烟煤滤料表面并黏附在滤料表面上,同时又存在脱落机理作用而使杂质颗粒从无烟煤滤料表面脱落下来.这两者作用构成一对矛盾,当黏附机理作用大于脱落机理作用时,水中杂质颗粒将黏附在滤料表面上,此时浑水变清(杂质从水中得到去除).反之,当脱落机理作用大于黏附机理作用时,则杂质从滤料表面脱落下来随水流下移,进入下层滤料.
刚开始过滤时,由于滤料干净,孔隙率相对较大,孔隙流速相对较小,则水的冲刷力及撞击力都较小,脱落机理作用相对较小.所以此时迁移机理和钻附机理作用占优势,即大部分杂质颗粒都被上层滤料截留,少量杂质因黏附不牢而下移,被第二层滤料黏附,随着过滤的不断进行, 层无烟煤滤料留的悬浮杂质量越来越多,孔隙率越来越小,相应缝隙流速不断增大,黏附表面也不断减少,这样脱落机理作用在 层慢慢占优势,使得一些杂质颗粒从滤料表面脱落而进人第二层滤料,被第二层黏附,在第二层石英砂中由于孔隙率较大,缝隙流速较小,所以黏附机理作用又占优势,杂质颗粒又被黏附到滤料表面上,随着过滤的进行,杂质颗拉就是这样经历着"黏附一脱落一再黏附",并且逐层向下推移进行着整个过滤过程.
高品质的无烟煤滤料不但吸附能力强、截污能力效果好、另外在水处理过滤方面使用寿命也较长.
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