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滤料的过滤截留机理

2018/8/31 15:06:04      点击:
  滤料的过滤截留机理
  澳门金沙75888.com,澳门金沙线上娱乐1.滤料孔隙与杂质大小的关系
  只有经过混凝处理的水流经快滤池后,浊度才有明显的降低,但对于未经混凝的原水直接进入快滤池,出水水质变化很小,为什么?以单层澳门金沙75888.com滤池为例,其滤料粒径为0.5~1.2mm,滤层厚度一般为700mm,孔隙率为40%~43%,经反冲洗水力分级后,滤料粒径由上而下总体按由小到大依次排列,表层最小砂粒间的孔隙约为80μm(按0.5mm球体粒径计算)。但一般混凝沉淀后进入滤池的水中,絮凝体最大尺寸约10~20μm,藻类最大也只有30μm,却能得到90%以上的去除率,且在滤层深处也能被截留,显然过滤不是机械筛滤的作用结果。
  澳门金沙75888.com,澳门金沙线上娱乐2.过滤机理
  研究表明,过滤主要是悬浮颗粒具有表面活性、滤料颗粒具有表面能,两者之间粘附作用的结果。涉及以下几个问题:在滤层的孔隙内,悬浮颗粒如何从水中运动到滤料颗粒表面,即颗粒如何脱离水流流线而向滤料颗粒表面靠近的迁移机理;颗粒与滤料表面接触或接近后,什么使它们粘附于滤料表面上,即悬浮颗粒与滤料颗粒的粘附机理。

  澳门金沙75888.com,澳门金沙线上娱乐(1)迁移机理(物理—力学作用)在过滤过程中,滤料孔隙很小,水流在孔隙内的流动属层流。因此,被水流挟带的颗粒随水的流线运动,它是依靠物理-力学作用脱离流线而与滤料表面接近的。主要包括沉淀、拦截、惯性、扩散和水动力等五种基本作用。对一个颗粒而言,可能同时存在几种作用,但占主导作用的只能是一到两种,主要取决于颗粒的大小。影响迁移机理的因素很复杂,有滤料尺寸、形状、滤速、水温、水中颗粒尺寸、形状和密度等。沉淀作用把滤料层看成类似叠起的多层沉淀池,较重的颗粒接近滤料表面时,由于水流速度很小,颗粒在重力作用下脱离流线沉淀下来。拦截作用尺寸较大的悬浮颗粒沿一条水流线运动,以致最后直接碰到滤料表面。惯性作用具有较大惯性的颗粒脱离流线被抛到滤料表面时,即完成了迁移过程。扩散作用颗粒较小,布朗运动较剧烈时会扩散到滤料表面完成迁移过程。水动力作用层流运动存在着速度梯度,非球体颗粒在速度梯度作用下会产生转动,从而脱离流线而与滤料表面接触。

滤料迁移机理

  澳门金沙75888.com,澳门金沙线上娱乐(2)粘附机理粘附作用是一种物理化学作用。把滤料看作凝聚中心,滤料与水中悬浮颗粒相比,其粒径较大,当水中颗粒迁移到滤料表面时,在强大的吸引力作用下被粘附在滤料表面,或粘附在滤料表面上已粘附的絮粒上。这种吸附力包括范德华引力、静电引力、某些化学键和特殊的吸附力,以及絮凝颗粒的吸附架桥等。这种粘附作用和前述澄清池中的泥渣作用类似,只是滤料作为固定介质,比悬浮泥渣排列更紧密,接触絮凝作用也更好。粘附作用主要取决于滤料和水中颗粒的表面理化性质。
  澳门金沙75888.com,澳门金沙线上娱乐由于滤料被已沉积的颗粒覆盖,致使滤料表面之间的孔隙不断减小,孔隙中水流速度增加,甚至流态从层流变为紊流,对粘附在滤料表面的颗粒有较大的剪切和冲刷作用,从而导致颗粒从滤料表面脱落。脱落的颗粒随水流向下迁移,并被下层滤料截留,发挥了下层滤料截留颗粒的作用。但在滤池实际运行中,下层滤料截留作用还未得到充分发挥时,过滤过程就得停止。因为滤料经反冲洗后,滤层存在水力分级,表层滤料粒径最小,孔隙尺寸也最小,能容纳的悬浮固体物也最少,而单位体积滤料截留的悬浮物量却最多。过滤一段时间后,表层孔隙逐渐被堵塞,水头损失迅速上升,在筛滤作用下甚至会形成泥膜。其结果是,在一定过滤水头下滤速急剧下降,或滤速一定情况下,水头损失达到最大,有时还会出现滤层表面因受力不均匀而使泥膜产生裂缝,大量水流从裂缝中流出,杂质穿过滤层,使出水水质恶化。只要上述两种情况一种出现,过滤将被迫停止,这是单层分级滤料滤池的缺点。