补充资料：滤料粒度对过滤的影响

摘要：针对近年国内新建水厂滤池多采用粗粒径滤料、滤层加厚的趋势，本文结合试验研究与生产实际，从唯象观点与机理分析，阐述了快滤池滤料粒径的粒度对过滤性能的影响，以及由此产生的滤料厚度与滤料粒径比值（L／d）的概念，说明了L／d值是快滤池设计中保证过滤效能和水质的关键因素。
　　关键词：快滤池 滤料 粒径 产水量 水质

　　在以地表水为水源的给水净化工程中，滤池是不可缺少的最重要的处理构筑物。由于快滤池的滤速是慢滤池的几十倍到几百倍，在解决了清洗滤池的反冲洗技术后，快滤池目前已取代了慢滤池。本文所谈及的内容限于快滤池。
　　和欧洲的情况相比，我国给水净化工程中所用的滤池滤层较薄、粒度较细。我国设计规范有关滤料部分，单层滤料过滤只规定了石英砂，粒径范围dmin～dmax为0.5～1.2mm、层厚0.7m。
　　从本世纪六十年代起，法国和苏联就开展了粗滤料过滤技术研究。其后法国开发了V型滤池，通常石英砂滤料粒径范围dmin～dmax为0.9～1.35mm，也可扩至0.7～2.0mm、层厚在0.95～1.50m之间。
　　　美国在八十年代则采用无烟煤滤料建成日处理水量216万3的洛杉矶水厂，有效粒径d(10)达1.5mm，均匀系数k(60)为1.5、层厚1.8m。由美国人设计的巴西圣保罗水厂日处理量130万3，采用石英砂滤料，有效粒径d(10)为1.7mm、均匀系数k(60)达1.5、层厚1.8m。
　　中国目前滤池设计也有滤料粒度加大、滤层加厚的趋势。例如九五年建成的北京第九水厂二期工程，日处理水量50万3，采用无烟煤滤料，有效粒径d10为1.10mm、均匀系数k(60)1.35、层厚1.5m。
　　滤料粒度的变化对滤池的过滤性能有何影响？滤料粒度和滤层厚度如何制约着滤池的过滤能力？如何从表象和微观去分析和认识？笔者谨以此文与大家共同探讨。
　　按唯象观点即不涉及机理，认为过滤是水中悬浮物被截留的过程，被截留的悬浮物充塞于滤料间的空隙。滤层孔隙尺度以及孔隙率的大小，在同种滤料、相同反冲洗条件下，随滤料粒度的加大而增大。即滤料粒度越粗，可容纳悬浮物的空间越大。其表现为过滤能力增强，纳污能力增加，截污量增大。同时，滤层孔隙越大，水中悬浮物越能被更深地输送至下一层滤层，在有足够保护厚度的条件下，悬浮物可以更多地被截留，使中下层滤层更好地发挥截留作用，滤池截污量增加。 
　　下列表1是一组无烟煤滤料不同粒径过滤能力比较的试验数据。

     无烟煤滤料不同粒径过滤能力比较试验 表１

组别	序号	有效粒径 mm	滤速 m/h	进水浊度 NTU	出水浊度 NTU	截留浊度 NTU	周期产水量 m3/m2	过滤能力指数	比值
A	1	1.10	10	0.63	0.17	0.46
	460	211	1∶1.15
2	1.33	10		0.63	0.19	0.44	550	242
B	3	1.10	10	10.20	0.21	9.99	220	2197
	1∶1.26
4		1.48	10	10.20	0.25	9.95	280	2786

　　表中“过滤能力指数”为：过滤进出水浊度差即截留浊度与周期产水量的乘积（实为截污能力）。 
　　A组试验表明，有效粒径1.33mm 滤料的截污能力比1.10mm滤料高出15％；B组试验表明，有效粒径1.48mm滤料的截污能力比1.10mm滤料高出26％。
　　表2所列为表1中A组两种滤料试验周期终止时滤层内不同深度处水头损失值及其所占总水头损失的百分比。

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