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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。
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我国无烟煤产地分布广,蕴藏量大,品质优良,适用于加工成滤料使用,不同产地无烟煤滤料的特性见下表:
物理性能
山西阳城
四川
河南巩义1
山西阳泉
河南巩义2
比重
1.5
1.4-1.5
密度
1.48
1.45
1.60
1.4-4.5
1.65
堆密度g/cm3
0.70
0.78
0.947
0.65-0.74
0.947
孔隙率%
51.98
47
50-55
>60
含水率%
1
<1
灰分%
7
1.1
1.1
不均匀系数
1.3
<1.4
机械强度
破碎率%
0.64
<2.1
0.58
0.97
<1
磨损率%
0.14
<6.2
0.8
0.51
<3
完好率%
99.22
92.7
98.62
98.52
98
化学成分
HGI可溶性%
1.28
0.98
0.76
1.5
C含量%
>88.14
97
97
>85
S含量%
0.22-0.25
1.6-3.14
1.6-3.14
2.76-3.77
Pb含量%
0
0.045
Cu含量%
0.023
0.025
Zn含量%
0
0.04
含矸量%
6-8
6-8
<5
6-5
其它图:北京门头沟(比重1.8),河南焦作(比重1.43),四川永川,长江(比重1.45),贵州纳雍县(比重1.43),宁夏银川(比重1.5,低硫,材质好),福建龙岩(密度1.7,破碎率0.24%,磨损率0.2%,盐酸可溶性2%)等等,均可采用制作。
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