滤料粒度对过滤的影响(2)

H=K(LVμ/ρgψd)(1-ε)/ε (1) 2223

H——过滤水头损失 K——系数

L——滤料层厚度 V——滤速

ρ——水密度 g——重力加速度

ψ——滤料球形度 d——滤料粒径

ε——滤层空隙度 μ——水的动力粘度

虽然这个公式主要是定性地表示滤料特征与初始水头的关系，但已清楚地描述了滤料粒径大小、空隙度大小对过滤过程的影响，即滤料粒径增加、水头损失减小、过滤周期势必延长、产水量增加。

随着滤料粒径的加大，虽然能更多地发挥下层滤料的截留作用，但同时也对穿透深度带来影响，即在其它条件等同时，粒径越粗穿透深度也越大。

汉森（Hanzen）认为，经絮凝后弱的絮体穿透深度与滤料粒径的三次方成正比，强的絮体穿透深度与滤料粒径的二次方成正比。斯坦雷（Stanley）则用下述公式［2］表述滤料粒径与穿透深度的关系：

K＝(hd.46u21.56)/1 （2）

K——常数 u——滤速

d——有效粒径 h——水头损失

l——穿透深度

上式表明，穿透深度与滤料粒径的2.46次方成正比。

由此引发出两个问题。其一，相同厚度的滤层，在一定范围内，滤料粒径越粗，由于穿透深度越大，出水浊度将不如粒径较细的滤料。表1所示试验数据证明了这一点。

序1和序2试验中，有效粒径1.33mm的截留浊度为044NTU，而有效粒径1.10mm的截留浊度为0.46NTU，进水浊度相同而有效粒径1.33mm的滤料过滤出水浊度较有效粒径1.10mm高出0.02NTU。序3和序4的试验结果同样表明粗粒径滤料过滤出水浊度较细滤料高。 其二是，前述滤料粒径越粗滤层截污能力越强、过滤周期产水量越大的观点应是建立在满足一定出水水质（浊度）要求的前提之上的。如果一味地用出水水质做比较，在其它条件相同的情况下，粒径细的滤料出水浊度总要比粒径粗的滤料出水浊度低。这一点在实际工程中颇为重要，即为达到预期的水质要求，应尽量选用合宜的粗粒径滤料。

从严格的理论上讲，滤料所具有的对悬浮物的截留能力来自滤料所提供的表面积。慢滤池的过滤能力主要地来自滤料的筛除作用，而快滤池的过滤能力来自滤料颗粒表面的吸附作用，这是快滤池与慢滤池过滤机理最根本的不同之处。在过滤过程中滤料所提供的颗粒表面积越大，对水中悬浮物的附着力越强。为要达到一定的预期的水质要求，滤料所提供的表面积应表现为：单位面积滤层所提供的表面积必须满足某一最低量值以上的要求，其数学表达式［3］为：