天然水經(jīng)過(guò)混凝澄清處理后，濁度通常在10-20mg/L之間，這種水還不能直接送入后續(xù)除鹽系統(tǒng)，例如逆流再生離子交換器要求將進(jìn)水濁度降低到2mg/L以下，否則會(huì)影響離子交換器的運(yùn)行，進(jìn)一步降低水中濁度的方法之一就是過(guò)濾處理。
過(guò)濾技術(shù)的發(fā)展
通過(guò)多孔材料層除去水中懸浮物的過(guò)程稱為過(guò)濾。用于過(guò)濾的多孔材料稱為濾料或過(guò)濾介質(zhì)，石英砂是zui常用的粒狀過(guò)濾材料。用粒狀無(wú)煙煤濾料進(jìn)行過(guò)濾的方法應(yīng)用已久，對(duì)它的機(jī)理也有一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期的、不斷發(fā)展的認(rèn)識(shí)過(guò)程。
在19世紀(jì)，工業(yè)用濾池中放置的砂粒很細(xì)，過(guò)濾時(shí)的濾速很慢，大致0.1-0.3m/h，這種濾池稱為慢濾池。慢池池是依靠藻類(lèi)和原生動(dòng)物在砂層表面繁殖而生成的一層黏膜起過(guò)濾作用的，慢濾池生產(chǎn)率太低，且對(duì)于含有微小黏土顆粒的原水處理效果較差，所以在工業(yè)上未能得到發(fā)展。
現(xiàn)在工業(yè)上采用的都是快濾池，它的濾速可高達(dá)8-100m/h或更大?？鞛V池中裝載的濾料顆粒要比慢濾池的大，對(duì)于經(jīng)混凝和澄清后的水起有效的過(guò)濾作用?？鞛V池的無(wú)煙煤濾料過(guò)濾作用并不依靠表面形成的生物黏膜，所以無(wú)需等待一個(gè)黏膜形成階段。
快濾池有多種池型：按水流方向分有下向流、上向流、雙向流和輻射流濾池;按構(gòu)成濾床的濾料數(shù)目分有單層濾料、雙層濾料和三層濾料濾池及纖維過(guò)濾;按閥門(mén)個(gè)數(shù)分有四閥濾池、雙閥濾池、單閥濾池和無(wú)閥濾池。除此之外，還有用于精密過(guò)濾的管式微孔過(guò)濾器、覆蓋過(guò)濾器、電磁過(guò)濾器及無(wú)濾料的盤(pán)式過(guò)濾器等。
對(duì)過(guò)濾機(jī)理的認(rèn)識(shí)
過(guò)濾機(jī)理的發(fā)展大致分為三個(gè)階段。*階段是定性的，在慢濾池時(shí)期，人們認(rèn)為過(guò)濾的機(jī)理是篩分作用，認(rèn)為懸浮顆粒是通過(guò)濾層中的微小孔眼被阻擋下來(lái)，認(rèn)為濾床如篩網(wǎng)。第二階段主要是對(duì)遷移過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，得出在去除過(guò)程中各種作用于懸浮顆粒的因素和粒徑大小的關(guān)系。隨著過(guò)濾機(jī)理研究的深入和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的積累，第三階段把膠體和表面化學(xué)、物理化學(xué)以及流體力學(xué)的理論應(yīng)用到過(guò)濾理論中，發(fā)現(xiàn)了許多因素在截污過(guò)程中發(fā)揮著重要作用，研究得知在過(guò)濾過(guò)程中除了有篩分作用外還有以下作用：
?。?）遷移過(guò)程。由于沉淀、慣性、水力梯度等原因，水中微小的顆粒運(yùn)動(dòng)到濾料顆粒表面上被吸附，這一過(guò)程也稱輸送過(guò)程、碰撞過(guò)程。
?。?）架橋過(guò)程。被吸附下來(lái)的懸浮物在濾料穎粒表面上由于范德華力和其他高分子物質(zhì)作用下發(fā)生彼此重疊和架橋的過(guò)程，因此形成了一層附加的濾膜，這一過(guò)程又稱吸附過(guò)程或吸著過(guò)程。
?。?）混凝過(guò)程。在絮凝體、懸浮物和砂粒表面之間發(fā)生了與混凝相同的顆粒凝集過(guò)程。
?。?）剝落過(guò)程。水流剪切力將已經(jīng)黏附的雜質(zhì)從濾料表面剝離下來(lái)的過(guò)程。剝落作用一方面導(dǎo)致雜質(zhì)與無(wú)煙煤濾料顆粒間的碰撞無(wú)效;另一方面剝落有利于雜質(zhì)輸送到濾層內(nèi)部，進(jìn)行深層過(guò)濾，使整個(gè)濾層濾料的截污能力得到發(fā)揮。
過(guò)濾初期，濾料較干凈，孔隙率較大，孔隙中的水流速度較慢，水流剪切力較小，剝落作用微弱，黏附作用占優(yōu)勢(shì)。
隨著過(guò)濾時(shí)間的延長(zhǎng)，濾料表面黏附的雜質(zhì)逐漸增多，孔隙中的通道變窄，水流速度增加，剪力增大，當(dāng)剝落力與黏附力相等時(shí)，水流輸送到此處的雜質(zhì)不能被截留，繼續(xù)被水流攜帶到后續(xù)較為清潔的濾料層中濾除，上述過(guò)程持續(xù)下去，濾料的截污能力得以發(fā)揮。
黏附力由濾料和雜質(zhì)的性質(zhì)所決定，剝落力由過(guò)濾操作的外部條件如池速所決定。濾速快，濾速波動(dòng)幅度大，或?yàn)V速上升速度快，水流剪切力大，剝落作用強(qiáng)。
過(guò)濾機(jī)理雖然較復(fù)雜，但在具體條件下某種作用顯著一些，例如當(dāng)濾料顆粒較小，水流是由上向下通過(guò)濾層時(shí)，過(guò)濾作用主要體現(xiàn)在濾層表面，此時(shí)，過(guò)濾機(jī)理主要是篩分和架橋作用，這種過(guò)濾稱為表面過(guò)濾。當(dāng)過(guò)濾過(guò)程發(fā)生在濾層中間時(shí)，吸附與混凝起主要作用，這種過(guò)濾可稱為深層過(guò)濾或?yàn)V床過(guò)濾。
無(wú)煙煤濾料過(guò)濾不僅可以降低水的濁度，而且隨濁度的降低可同時(shí)除去水中的有機(jī)物、細(xì)菌甚至病毒。研究表明、過(guò)濾對(duì)于去除水中病原體具有某些優(yōu)于消毒方法的功能，對(duì)提高飲用水處理的質(zhì)量和改善消毒效果有利。
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