【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 據(jù)。由表可知，石英砂適用于中性和酸性的水。帶堿性的水，例如經(jīng)過(guò)石灰處理的水，則不能用石英砂作濾料，因?yàn)槎趸枰芙?，可用無(wú)煙煤或半燒白云石作濾料。 濾料的粒度（又稱濾料的級(jí)配）和濾層厚度對(duì)過(guò)濾性能起決定性作用。粒度包括濾料的粗細(xì)和大小的分散程度兩個(gè)方面。表示濾料粗細(xì)的指標(biāo)主要有：有效粒徑、平均粒徑、當(dāng)量粒徑、最大粒徑和最小粒徑；表示濾料大小分散程度的指標(biāo)有不均勻系數(shù)。濾層厚度是濾料在過(guò)濾設(shè)備中的堆積高度。過(guò)濾時(shí)，達(dá)到某規(guī)定水質(zhì)所需要的濾層厚度，稱懸浮雜質(zhì)的穿透深度。穿透深度加上一定安全 因素的厚度（例如增加200mm）即為濾層的設(shè)計(jì)厚度。研究結(jié)果表明，濾料粒徑對(duì)穿透深度和濾層的截污容量等有較大的影響。因此，濾料粒徑或?yàn)V速太大，細(xì)小懸浮物容易穿透濾層，出水水質(zhì)差；粒徑或?yàn)V速太小，雜質(zhì)的穿透能為差，濾層中的污泥局部集中，濾層堵塞快，水流阻為大，過(guò)濾能耗高，過(guò)濾周期短。所以，濾料粒徑必須合適，過(guò)大過(guò)小都不好。 濾料的不均勻性對(duì)濾池的清洗也有影響，因?yàn)闉V料顆粒差別太大會(huì)使反沖洗操作發(fā)生困難。例如，欲使沖洗流速達(dá)到粗大濾料松動(dòng)時(shí)，細(xì)小濾料可能被水流攜帶出過(guò)濾設(shè)備而流失。反之，若保證濾料不流失，必須降低沖洗流速，這時(shí)粗大濾料又流動(dòng)不起來(lái)，沖洗效果差。過(guò)濾運(yùn)行呈循環(huán)狀，是由過(guò)濾、反洗和正洗三個(gè)步驟組成一個(gè)周期。當(dāng)粒狀濾料工作到濾層中截留有多量泥渣時(shí)，為了恢復(fù)它的過(guò)濾能為，需要將濾層進(jìn)行沖洗。沖洗的第一步是用快速水流由下而上通過(guò)濾層，將濾層中截留下來(lái)的泥渣和因?yàn)V料顆粒碎裂而生成的粉末沖走，這稱為反洗。第二步是按與過(guò)濾運(yùn)行相同的方式通水，只是將不合格的出水排走，這稱為正洗。待正洗至出水合格時(shí)，便可重新投入過(guò)濾運(yùn)行。（1） 過(guò)濾效果過(guò)濾的運(yùn)行效果，通常由兩個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)：一是出水水質(zhì)，也就是水中殘留懸浮物的多少；二是濾層的截污能為。（2） 濾速水流通過(guò)濾層的真流速應(yīng)該是水在濾料的顆粒與顆粒之間孔隙中的流速。 現(xiàn)常用濾速是根據(jù)濾池中沒(méi)有濾料的假設(shè)條件計(jì)算出來(lái)的，如式(31)V=Q/S (31)式中v——濾速,m /h； Q——濾池的出力,m/h； S——濾池的過(guò)濾截面, m； 濾池的濾速不宜過(guò)慢或過(guò)快。濾速過(guò)慢意味著單位過(guò)濾面積的出力小。因此為了要達(dá)到一定的出力，必須增大過(guò)濾面積。這樣不僅要增加投資，而且設(shè)備變得龐大。濾速太快會(huì)使出水水質(zhì)下降，運(yùn)行時(shí)的水頭損失加大，過(guò)濾周期縮短。最大允許濾速主要決定于濾料的粒徑，粒徑愈小，允序的濾速愈小。 濾速對(duì)濾池運(yùn)行的影響、濾速對(duì)濾池運(yùn)行影響的試驗(yàn)結(jié)果。由圖可知當(dāng)濾速增大時(shí)，出水懸浮物增多。過(guò)濾周期縮短。（3）反洗強(qiáng)度反洗水流速度的大小可用“反洗強(qiáng)度”來(lái)表示，通常按每秒鐘內(nèi)流過(guò)每平方米過(guò)濾截面的反洗水量（升）來(lái)表示。反洗強(qiáng)度應(yīng)該適當(dāng)，做到使濾層充分松動(dòng)，因而能夠發(fā)生顆粒間相可碰撞和摩擦，并使顆粒受到水流的沖引作用。反洗強(qiáng)度還應(yīng)控制到使泥渣和微小的濾料碎末能被沖走，但正常的濾使濾料顆粒相互粘結(jié)起來(lái)，發(fā)生濾料結(jié)塊觀象。這里順便提一下，為了改進(jìn)濾層的沖洗效果，有許多濾池中設(shè)有壓縮空氣管道，以進(jìn)行氣水合洗。 （1）反洗強(qiáng)度和膨脹率濾池在運(yùn)行中如果清洗效果不好，則會(huì)發(fā)生過(guò)濾運(yùn)行的周期短，出水的渾濁度大等現(xiàn)象。造成這種后果的主要原因是反洗的強(qiáng)度下夠，因而濾料層的膨脹率太小。為此，必要時(shí)需進(jìn)行試驗(yàn)，求取應(yīng)維持多人的流速才能使濾層達(dá)到必要的膨脹率。（2）化學(xué)清洗 有時(shí)，濾池的清洗操作雖然良好，但通過(guò)了一段較長(zhǎng)時(shí)期運(yùn)行后，仍然會(huì)出現(xiàn)過(guò)濾效果惡化。過(guò)濾周期縮短的現(xiàn)象。這是因?yàn)?，即便是合理的沖洗操作，也不能便濾料層中污物清除干凈，有些污物粘附在濾料顆粒的表面上，不易用水洗去，所以日積月累，就會(huì)影響到濾層的運(yùn)行。在這種情況下，有必要采取化學(xué)清洗的措施，以清除這些沖洗不去的污物。由于這些污物的種類不一，比如有的是有機(jī)物質(zhì)，有的是沉淀處理的后期析出物，所以化學(xué)清洗所用的方法也就不同。 過(guò)濾設(shè)備有多種類型，難以歸納分類。所以我們只能按照它們的一些特點(diǎn)作相對(duì)的區(qū)分。例如，按工作壓為可分為壓為式和重為式；按濾層的組成可分為單層和多層；按水的流向可做下向流、上向流和雙流；桉運(yùn)行工況可分為恒流量和恒壓。所有這些類別，這里不洋細(xì)敘述，以下僅講幾種典型設(shè)備，據(jù)此可以了解各類設(shè)備的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)。 習(xí)慣上，把密閉的容器式過(guò)濾設(shè)備稱為過(guò)濾器。工業(yè)上用的過(guò)濾器通常由圓柱形鋼制容器所組成，在壓為下運(yùn)行，屬于壓為式過(guò)濾器。一、普通過(guò)濾器最簡(jiǎn)單的壓為式過(guò)濾器是用單層濾料、下向流式。這種過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行都較簡(jiǎn)單。它最無(wú)被采用，現(xiàn)在還被應(yīng)用，所以這里稱它為普通過(guò)濾器，作為典型，首先介紹。結(jié)構(gòu) 。此種過(guò)濾器本體內(nèi)安置的裝備有：進(jìn)水裝置、配水系統(tǒng)，有時(shí)還有進(jìn)壓縮空氣的裝置。在本體的外面設(shè)有各種必要的管道、閥門(mén)和儀表等。(1)進(jìn)水裝置。進(jìn)水裝置是用來(lái)送入需過(guò)濾的水，有時(shí)兼起反冼排水的作用。在普通過(guò)濾器中，進(jìn)水裝置和濾層之間隔著一段空間，它是為了反冼時(shí)濾層膨脹的需要而設(shè)置的。在過(guò)濾運(yùn)行時(shí)，此空間一直充滿著水，故稱它為水墊層。水墊層的存在，可以促進(jìn)水流均勻的作用，所以在普通過(guò)濾器中，進(jìn)水裝置的結(jié)構(gòu)形式往往不是影響濾層中水流分布的主要因素，因而可以采用比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，如在進(jìn)水管出口端設(shè)置一個(gè)口向上的漏斗配水系統(tǒng)。設(shè)于普通過(guò)濾器下部的配水系統(tǒng)真是用來(lái)安置濾料，排出經(jīng)過(guò)濾的水和送入反洗用的水。它的作用除了保證水流在濾層中分布均勻外，還可防止濾料泄漏。 普通過(guò)濾器1空氣管 2監(jiān)督管 3采樣閥(2) 配水系統(tǒng)。配水系統(tǒng)的類型較多，現(xiàn)在常使甲的有配水帽式、濾布式和真砂礫式等。2. 機(jī)械過(guò)濾器工作原理。機(jī)械過(guò)濾器的運(yùn)行是呈周期性的，每個(gè)周期可分為過(guò)濾、反洗和正洗三個(gè)步驟。過(guò)濾階段：進(jìn)水由上而下以8～10m/h的流速通過(guò)濾層，得到品質(zhì)較優(yōu)的出水，～，停止過(guò)濾進(jìn)行反洗。反洗階段：無(wú)將過(guò)濾器內(nèi)的水排放到濾層的上緣，然后，通入強(qiáng)度為18～ 25 ，吹洗3～5分鐘后，在繼續(xù)供給空氣的情況下。向過(guò)濾器送入反洗水，使濾層膨脹l0～15％ ，反洗水迭2～3分鐘后，停止送空氣。繼續(xù)用水反洗1～ ，從而將濾層中的污物清除。正洗階段：反洗結(jié)束后，進(jìn)水以相同于過(guò)濾階段流向、要求進(jìn)入過(guò)濾器、直至出水合格。 普通過(guò)濾器的運(yùn)行流速約810m/h，當(dāng)它運(yùn)行到水流通過(guò)濾層的壓為降達(dá)到規(guī)定值時(shí)，停止過(guò)濾運(yùn)行，開(kāi)始反洗。此時(shí)，將過(guò)濾器的水排放到濾層的上緣為止（可由過(guò)濾器上的監(jiān)督管中流水情況來(lái)判斷），然后送入強(qiáng)度為1825L/（）的壓縮空氣，吹洗35min后，此時(shí)反洗水的強(qiáng)度應(yīng)使濾層的膨脹率約達(dá)40%50%。最后，用水正洗直至出水合格，方可開(kāi)始正式過(guò)濾運(yùn)行。 二、多層濾料過(guò)濾器 為了改變普通過(guò)濾器中濾料是“上細(xì)下粗”的不利排列方式，辦法之一是采用雙層或三層濾料過(guò)濾器。 雙層濾料過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)與普通過(guò)濾器相同，只是在濾床上分層安放著兩種不同的濾料。上層為相對(duì)密度小、粒徑大的濾料。下層為相對(duì)密度大、粒徑小的濾料，通常采用的是上層無(wú)煙煤，下層石英砂。 濾料顆粒層呈上大下小的狀態(tài)對(duì)過(guò)濾過(guò)程很有利，因?yàn)檫M(jìn)水由上部送入時(shí)，首先遇到的是顆粒較大的無(wú)煙煤濾料，過(guò)濾作用可以深入到濾層中，發(fā)生滲透過(guò)濾作用。下層較小的顆粒山能截取一部分泥渣，起保證出水水質(zhì)的作用。 雙層濾料與單層的相比，其截污能為較大。水頭損失增加比較緩慢，濾速可提高，工作周期可延長(zhǎng)。雙層濾料能否良好地運(yùn)行，煤砂粒度的選擇是關(guān)鍵間題。這必須做到反洗時(shí)煤砂分層良好，否則小顆粒砂子混在大顆粒煤粒中，有可能使濾層中的孔隙比單純用砂粒的述小，這不利于過(guò)濾。但是，要它們完全不混合也是很難做到的。 三層濾料的原理和結(jié)構(gòu)與雙層濾料床相似，它相當(dāng)于在雙層濾料床下而加了一層相對(duì)密度更大、顆粒更小的濾料。所以前者好像是后者發(fā)展的結(jié)果，但實(shí)際情況是三層床的生產(chǎn)率要大得多。 在雙層濾料過(guò)濾器中，為了避免兩層濾料相混，石英砂的最小粒徑通常比單層石英砂濾床的最小粒徑要大。這樣。就發(fā)生了濾速不能過(guò)大的間題，因?yàn)闉V速過(guò)大，懸浮物易穿透床層，使出水濁度升高。在二層濾料過(guò)濾器中，由于濾層濾料的大小分成了三級(jí)，所以上層可以采用較大顆粒以發(fā)揮濾料的接觸凝聚過(guò)濾作用，下層可以采用較小顆較以去除水中殘存懸浮物，此時(shí)不會(huì)有小顆?；烊肷蠈拥膯?wèn)題，因?yàn)橹袑訛V料可以起減少大顆粒和小顆粒相混的作用。利用纖維材料作為過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)濾設(shè)備，國(guó)內(nèi)外都有研究，這里介紹的為一種國(guó)內(nèi)研制的設(shè)備，它被命名為L(zhǎng)LY高放過(guò)濾器。LLY高放過(guò)濾器的本體是鋼板焊制制成的，形同普通過(guò)濾器。器內(nèi)上部為多孔隔板，板下懸掛丙綸長(zhǎng)絲(固定端)，在纖維束下懸掛—定數(shù)量的管形重墜（自由端）。管形重墜的作用是防止運(yùn)行或清洗時(shí)纖維互相纏繞和亂層，另外也起配水和和配氣作用。在纖維的周圍或內(nèi)部裝有密封式膠囊，將過(guò)濾器分隔為加壓室和過(guò)濾室。 AB13141512（纖維過(guò)濾器）（左）外部管道和閥門(mén) （右）內(nèi)部結(jié)構(gòu)1原水進(jìn)口閥； 2清水出口閥； 3下向洗水進(jìn)口閥； 4下向排水；5上向排水閥； 6空氣進(jìn)口閥； 7膠囊充水閥； 8膠囊排水閥；9排氣閥； 10自控裝置； 11多孔隔板； 12膠囊； 13纖維；14管型重錘； 15配器管； A加壓室； B過(guò)濾室為了保證濾料的清洗效果，裝填的纖維應(yīng)保持一定的松散度，且在過(guò)濾器下部設(shè)有進(jìn)壓縮空氣的配氣管。為了控制加壓室的充水量和保證膠囊的運(yùn)行安全，在充水管道上裝有定量充水和壓為保護(hù)裝置10。（1）失效和膠囊排水。當(dāng)過(guò)濾器運(yùn)行到終點(diǎn)時(shí)，關(guān)閉清水出口閥和打開(kāi)膠囊排水閥，使膠囊中水全部排出，纖維呈松散狀態(tài)。 （2）下向洗。用水自上同下清洗，同時(shí)通入壓縮空氣，這樣可使纖維不斷擺動(dòng)，相互摩擦，洗掉附著的懸浮物。(3)上向冼。用水自下向上清洗，同時(shí)仍通以壓縮空氣，進(jìn)行擦洗和趕走懸浮物。此時(shí)，水流速約為15m/h，不能太快，否則會(huì)照成吊墜和纖維上浮。（4）排氣。關(guān)閉空氣進(jìn)口閥，使過(guò)濾器中空氣在水流沖擊下拍盡。（5）膠囊充水。打開(kāi)膠囊充水閥，進(jìn)行膠囊充水。（6）投運(yùn)。用水自下向上通過(guò)過(guò)濾器，控制適當(dāng)?shù)牧魉伲ㄒ话銥?0m/h），待出水合格后，向外送水。（1）出水水質(zhì)。當(dāng)進(jìn)水經(jīng)混凝處理時(shí)，出水濁度≤1度。（2）載污容量。當(dāng)水流速為30m/h時(shí)，,水流速為50m/h時(shí)。（3）水頭損失。～， Mpa,如增加膠囊充水量和提高水速，則水頭損失隨之增大。在水中溶液中，常用的吸附劑有活性炭、硅膠、活性鋁和硅藻土等；近來(lái)，據(jù)報(bào)導(dǎo)在美國(guó)制成一種命名力Ambersorb的大孔炭質(zhì)吸附劑，它具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，且易于再生。下面介紹最常用的吸附劑活性炭。 活性炭是由動(dòng)物炭、木炭或?yàn)r青炭等經(jīng)藥劑處理或高溫焙燒等活化過(guò)程而制成的。活化的目的足造成細(xì)孔，擴(kuò)大吸附面積?；钚蕴康谋缺矶e很大。用于吸附過(guò)濾的活性炭都是制成顆粒狀的，其粒徑通常為l一4mm，可以隨需要遠(yuǎn)取。活性炭是非極性吸附劑，所以它對(duì)于某些有機(jī)物有較強(qiáng)的吸附力，活性炭的吸附力以物理吸附為主，一般是可逆的。研究證明，用活性炭過(guò)濾法除去水中游離氯能夠進(jìn)行得很徹底。這個(gè)過(guò)程，不完全是由于活性炭表面對(duì)氯的物理吸附作用，而是由于活性炭表面起了催化作用，促使游離氯的水解和產(chǎn)生態(tài)氧的過(guò)程加速，如式31和32： CL+HO HCL+HCLO (31) HCLOHCL+[O] (32)這里所產(chǎn)生的新生態(tài)氧可以和活性炭中的碳或其他易氧化的組成反應(yīng)，例如：C+2[O]CO↑ 活性炭可以用來(lái)降低水中有機(jī)物的含量，但是由于天然水中有機(jī)物種類繁多，分子的大小也不統(tǒng)一，所以在不同條件下活性炭除去有機(jī)物的效率并不相同，通常它不能將有機(jī)物除盡。根據(jù)活性炭的本質(zhì)和水中有機(jī)物的組成，其吸附率約為20%80%。如活性炭在運(yùn)行中因沾染有懸浮物或膠體而影響其正常工作，則可以用沖洗的辦法來(lái)清洗。如果活性炭的吸附能力已經(jīng)消失，則可選用下列的方法再生：1）用蒸汽吹洗；2）高溫?zé)?，使吸附的有機(jī)物分解與揮發(fā)；3）用適當(dāng)?shù)娜芤喊盐降碾s質(zhì)解吸下來(lái)，例如用NaOH或NaOH；4）用有機(jī)溶劑萃取。然而，這些再生技術(shù)迄今還不成熟，因此怎樣處理在技術(shù)經(jīng)濟(jì)最適宜，目前尚不能定論。在有些國(guó)家，為了避免廢料造成環(huán)境污染而傾向于再生處理。 為了除去水中離子態(tài)雜質(zhì)，除士水中溶解性鹽類，目前主要有三種方法：離子變換法、膜分離法和蒸溜法。在水處理領(lǐng)域內(nèi)以離子交換法最為普遍。離子交換法是使某些物質(zhì)遇水時(shí)，能將本身具有的離子與水中帶同類電荷的離子進(jìn)行交換反應(yīng)的方法。這些物質(zhì)禰離子交換刑。采用離子交換法可制得軟化水、除堿水和除鹽水?，F(xiàn)在采用得最普遍的方法是離子交換。這種方法可以將水中離子態(tài)雜質(zhì)清除得比較徹底。因而能制得很純的水。所以．在熱力發(fā)電廠鍋爐用水的制備工藝中．它是一十必要的步驟。 離子交換處理，必須用一種稱做離子交換劑的物質(zhì)（簡(jiǎn)稱交換劑）來(lái)進(jìn)行。這種物質(zhì)遇水時(shí)，可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號(hào)的離了相互交換，如Na型離子交換劑屆列含有Ca2+的水時(shí)，就發(fā)生如式(41)的交換反應(yīng)：上式中R表示離子交換劑結(jié)構(gòu)中不可交換的部分，有時(shí)也用來(lái)表示離子交換劑的骨架。R不是化學(xué)符合，沒(méi)有化學(xué)組成和化學(xué)價(jià)的涵義。反應(yīng)結(jié)果，水中Ca2+被吸著在交換刑上，交換劑轉(zhuǎn)變成Ca2+型，而交換劑上原有的Na+跑入水中。這樣水中的Ca2+就破除去了。轉(zhuǎn)變成Ca型的交換劑，可以用鈉鹽溶液通過(guò)的辦法，使其再變成Na型的交換劑，以便重新使用，這是交換劑具有實(shí)用價(jià)值的一個(gè)重要萬(wàn)面。離子交換劑的種類很多，有天然和人造．有機(jī)和無(wú)機(jī)、用離子型和陰離子型等之分，大慨情況如表4—1所示。此外。按結(jié)構(gòu)特征來(lái)分，還有大孔型和凝膠型等。在離子交換初