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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。
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滤料是过滤装置的重要部分，正确的选择滤料，确定滤料颗粒大小的级配以及滤料层的高度是过滤装置设计中的一项重要的内容，它对过滤装置的正常运行有重要意义，我们在水处理工程中设计的双层机械过滤器滤层级配如下：上层无烟煤滤料层粒径1.2-2mm，厚度600-900mm，下层为石英砂滤层，粒径0.5-1.2mm，厚度400-600mm，承托层组成：
层次（由上至下）
粒径（mm）
厚度（mm）
1
2-4
150-200
2
4-6
150-200
3
6-12
150-200
4
12-25
150-200
因双层过滤器滤层后，截污量大，故配以压缩空气反冲洗系统，先空气擦洗(气压0.25-0.5MPa，发冲洗3-5min)，使压实的滤层松动，粘附着的悬浮颗粒脱落下来，然后，用水反冲(反洗强度14-16L/m·s，膨胀度30%-50%，反冲洗3-5min)，待反洗出水澄清为止，反冲洗效果对过滤效率影响甚大，因反洗不好，滤层内污染物累积起来，与滤料颗粒粘结在一起，形成块状，恶化过滤流程，严重的会使过滤器失去工作能力。
双层滤料过滤比单层滤料过滤器优越，滤速大：15m/h，出水浊度：1mg/l，增加产水量50%以上。
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。
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