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高纯锰砂

矿石类滤料过滤的基本原理和分类方法

一、过滤的基本原理

过滤就是原水通过多孔材料滤层去除水中悬浮物的过程,过滤可分为普通过滤和精密过滤。普通过滤采用快滤池,内装粒状滤料。精密过滤采用成型滤材或助剂过滤,也可采用粒状滤料。
过滤地面水必须在原水中加混凝剂后才能有效地去除水中的浊度。快滤池去除浊度不是靠筛除而是靠接触凝聚作用。所谓接触凝聚就是原水经混凝后,胶体颗粒的双电层被压缩,颗粒被吸附在滤料表面上,原水加大混凝剂后,生成胶体和溶于水的电解质,压缩天然水中胶体的双电层,降低ζ电位,因而颗粒间易于絮凝,天然水中的胶体和混凝剂生成的胶体间也有电荷的中和作用。这些颗粒流过滤层时,因过滤时砂粒孔隙内的水流都是层流状,层流的速度梯度使颗粒旋转,易于流向滤料表面,从而被吸附在滤料上。天然水中的黏土和高分子有机物微粒带负电,难于被带负电的滤料吸附,加混凝剂后压缩双电层作用就为加强颗粒间的范德华引力创造了条件。而混凝剂生成的带正电的氢氧化铝或氢氧化铁胶体,则易于被带负电的滤料以及滤料上的黏土所吸附。
成型滤材的精密过滤,主要是利用滤材的孔隙进行不同精度的机械过滤。

二、过滤的分类方法

按工艺分,过滤可分为普通过滤和精密过滤。
(1)普通过滤 出水悬浮物一般可达到1-2mg/L,滤速6-10m/h或更高,药剂和滤料级配及层高适宜时出水浊度可达0.20-0.4NTU。
普通过滤采用粒状滤料,分为单滤料、双滤料和三滤料三种。单滤料一般为石英砂无烟煤滤料。双滤料由无烟煤滤料、石英砂构成;三滤料包括无烟煤滤料、石英砂和铁砂。采用双滤料、三滤料的目的在于提高周期制水量和滤速。目前双滤料的使用已比较普遍。
普通过滤又可分为澄清过滤和接触过滤。澄清过滤是地面水经澄清器凝聚澄清处理后水中悬浮物20mg/L以下,再经过滤器把残留悬浮物滤掉,接触过滤(直接凝聚)就是水中加入混凝剂经凝后直接进入滤池进行接触凝聚,从而把水中悬浮物去掉。这种方法允许进水浊度最大为50mg/L,能够允许这样大的原因主要是靠深层过滤,做法有两种。
①微小絮状物法 为使悬浮物渗入到滤层深处,应限制絮状物颗粒的体积。采用微小絮状物法,混凝剂的量应小于沉淀过程所需的量,该法就是将较少量的混凝剂添加到原水中,之后快速搅拌,当生成微小絮状物时便引入滤池。该法适于多层滤料滤池。
②凝聚过滤法 凝聚过滤就是把水中的胶体和滤料凝聚在一起。在微小絮状物法中,滤池入口处的悬浮物已形成微小絮状物,而在凝聚过滤法中,微小絮状物生成之前就已达到滤层。凝聚过滤法的药品用量可以比微小絮状物法更少,只是必须注意混凝剂的加入点,以控制GT值。加入混凝剂后到达滤层的时间对过滤的效果影响很大。一般在过滤器前25-30m处加入,以利管道混合。
上述这两个方法,可采用正流双滤料滤池、逆流或双流滤池。
(2)精密过滤 进水悬浮物一般在2mg/L以下,出水可达0.1-0.3mg/L以下。以污染指数计,FI值可达3-5。按粒径计,可根据需要选用不同滤材去除5μm、10μm、20μm、50μm、100μm以上的颗粒。它可以采用成型滤材、助剂过滤,也可采用多孔或大密度的滤料,如活性炭、硅酸铝、金刚砂等。过去曾采用0.1-0. 3m/h的慢速砂滤,用自然形成滤膜的方法对天然水进行过滤,可除去细菌,浊度也可达到很小的数值。

三、过滤装置

工业水处理所用的过滤装置,按其种类和型式可分为如下几种。

普通过滤
重力式澄清过滤
普通快滤池:单阀、双阀
自动滤池:无阀、虹吸、三阀
压力式澄清过滤
竖式:单流、双流、双室
水平式
辐流式
接触过滤 采用双层滤料的双阀或重力式自动滤池及双滤料的重力式滤池
精密过滤 成型滤材 由金属或纤维制成的绕线式滤元或烧结多孔滤元
助剂过滤 将粉状滤料覆盖在金属绕丝滤元上,又名覆盖过滤
粒状滤料过滤 可用活性炭、金刚砂、硅酸铝,常规过滤或用石英砂慢滤 颗粒直径0.3-0.5mm,滤速8-10m/h

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