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顆粒濾料的過濾機理

公司名稱：鞏義市大千凈化材料有限公司作者：Admin 發(fā)布時間：2021/10/28 10:23:53

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顆粒濾料的過濾機理

以單層砂濾池為例

。其濾料粒徑為0.5～1.2mm，厚度為70cm

，經(jīng)反沖洗水力篩分后濾料粒徑自上而下由細到粗依次排列

。濾池孔隙尺寸也因此由上而下逐漸增大。表層0.5mm細濾料

，其空隙尺寸為80um，而進入濾池的雜質(zhì)顆粒尺寸大部分小于30um

，仍被濾層截留下來

，而且在濾層深處（空隙大于80um）也會被截留，說明過濾顯然不是機械篩濾作用的結(jié)果

，過濾主要是懸浮顆粒與濾料顆粒之間粘附作用的結(jié)果

。
水

流中的懸浮顆粒能夠粘附于濾料顆粒表面上

，涉及兩個問題：
第一、被水流攜帶的顆粒如何與濾料表面接近或接觸

，這就涉及顆粒脫離水流流線而向濾料表面靠近的迂移機理

。
第二、當(dāng)顆粒與濾料表面接觸或接近時

，依靠哪些力的作用使它們粘附于濾粒表面上

，這就涉及粘附機理

。

（一）迂移機理
在過濾過程中

，濾層孔隙中的水流一般為層流狀態(tài)，被水流攜帶的顆粒將隨著水流的流線運動

，它之所以會脫離流線而與濾粒表面接近

，完全是一種物理力學(xué)作用，一般認為由以下幾種作用引起：
1

、攔截：顆粒尺寸較大時，處于流線中的顆粒會直接碰到濾料表面產(chǎn)生攔截作用

。
2

、沉淀：顆粒沉速較大時，會在重力作用下脫離流線

，產(chǎn)生沉淀作用

。
3、慣性：顆粒具有較大慣性時也可以脫離流線與濾料表面接觸

，為慣性作用

。
4、擴散：顆粒較小

，布朗運動劇烈時會擴散至濾料表面

，為擴散作用。
5

、水動力作用：非球體顆粒由于在速度梯度作用下，會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動而脫離流線與濾粒表面接觸

。
上述迂移機理所受影響因素復(fù)雜

，目前只能定性描述，可能幾種機理同時存在

，也可能只有其中某些機理起作用

。

（二）粘附機理
粘附作用是一種物理化學(xué)作用

，當(dāng)水中顆粒迂移到濾料表面上時

，則在范德華引力和靜電相互作用下，以及某些化學(xué)鍵和某些特殊的化學(xué)吸附力下

，被粘附于濾料顆粒表面上

，或者粘附在濾料表面原先粘附的顆粒上。此外

，某些絮凝顆粒的架橋作用也存在。粘附過程與澄清池中的泥渣所起的粘附作用基本類似

，不同的是濾料為固定介質(zhì)

，排列緊密，效果更好

。因此粘附作用主要決定于濾料和水中顆粒的表面物理化學(xué)性質(zhì)

，而無需增大顆粒尺寸。粘附力的來源

，其相對數(shù)值及作用范圍，至今仍是格有待研究的復(fù)雜問題

。

（三）雜質(zhì)在濾層中分布規(guī)律

與顆粒粘附的同時

，還存在由于孔隙中水流剪力作用而導(dǎo)致顆粒從濾料表面上脫落趨勢。粘附力與水流剪力的相對大小

，決定了顆粒粘附和脫落的程度

。圖17-3為顆粒粘附力和平均水流剪力示意圖。

圖中：Fα—表示顆粒與濾料表面或顆粒與顆粒之間的粘附力
Fs—顆粒所受的平均水流剪力
過濾初期

，濾料較干凈

，孔隙率較大，水流剪力Fs較小

，因而粘附作用Fα優(yōu)勢

，隨著過濾時間的增加

，濾層中顆粒逐漸增多

，孔隙率逐漸減小，水流剪力逐漸增大

，以致最后粘附的顆粒將首先脫落下來

。或者水流攜帶的顆粒將不再有粘附現(xiàn)象

。于是懸浮顆粒便向下層推移

，下層濾料作用逐漸得到發(fā)揮。

在過濾中

，當(dāng)下層濾料截留懸浮顆粒的作用還未得到充分發(fā)揮時，過濾就得停止

。其原因為：表層濾料粒徑最小

，粘附表面積最大，截留懸浮顆粒量最多

，而空隙尺寸又最小，因而

，過濾到一定時間后

，表層濾料間孔隙將逐漸被堵塞

，甚至產(chǎn)生篩濾作用而形成泥膜

，使過濾阻力劇增。其結(jié)果

；1）在一定過濾水頭下濾速劇減（或在一定濾速下水頭損失達到極限值）

；2）或者因濾層表面受力不均勻而使泥膜產(chǎn)生裂縫時，大量水流將自裂縫中流出

，以致懸浮雜質(zhì)穿出濾層而使出水水質(zhì)惡化。當(dāng)上述兩種情況之一出現(xiàn)時

，過濾將被迫停止

。當(dāng)過濾周期結(jié)束后濾層中所截留的懸浮顆粒數(shù)量在濾層深度方向的分布規(guī)律如圖5-4所示

。可見

，其變化很大

，大量顆粒被表面濾料所截留。圖中截污量指單位體積濾層中所截留的雜質(zhì)量

。

在過濾過程中，濾層中懸浮顆粒截留量隨著過濾時間和濾層深度而變化的規(guī)律

，以及由此而導(dǎo)致的水頭損失變化規(guī)律

，與原水進水水質(zhì)、水溫

、濾速

、濾料粒徑、形狀

、懸浮物表面性質(zhì)等因素有關(guān)，影響因素非常復(fù)雜

。

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