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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。
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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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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