滤料粒度对过滤的影响(3)

S＝［6（1－ε）/ψ］·（L／d） （3）

S——滤料表面积 ε——滤层空隙度

ψ——滤料球形度 L——滤层厚度

d——滤料粒径

从上式可以清晰地看出，随着滤料粒径加大、孔隙度加大，所提供的表面积变小。滤层表面积减小的结果必然会降低过滤能力。这反映出滤料粒度加大对过滤效果带来的负作用。 同时这个式子也清楚地表明，在滤料球形度一定也即滤料种类一定的情况下，能够抵消粒度变化负面影响的只有滤层厚度、即L。这样，式中的L／d成为关键因素，它决定了滤料所能提供的表面积的大小也就决定了过滤性能。由此引伸出L／d的概念。

从技术角度讲，L／d值越大越好。而综合经济因素，工程中应以最小L／d值满足提供最低量值的滤料表面积达到预期的过滤出水水质要求。在实践中，选用优良的颗粒级配与合宜的滤层厚度正是保证过滤效果的关键。因此，L／d受到滤池设计人员的日益重视。 中国《城市供水行业2000年技术进步发展规划》提出：“为保证水质滤层深度与粒径比应大于800。”在其子课题《改善过滤效能》中指出：“运用L／Dm≥800判别式判断分析滤池滤料级配的合理性或比较其优越性。”这里的Dm为滤料的几何平均粒径。

美国《Intergrated Design of Water Treatment Facilities》一书指出：“普通单层砂滤池或双层滤料滤池L／d≥1000；1.5mm≤d≥1.0mm的单层滤料滤池L／d≥1250。”这里的d为有效粒径。

有关粒径d的取值出现了两种，一是有效粒径、一是几何平均粒径。那么，L／d中的d采用哪一种取值更为适宜？

有效粒径d(10)是Hanzen根据滤料的使用经验首先提出的

水头损失、穿透深度等过滤性能时采用d(10)是合理的。

但是如前所述，快滤池的过滤能力从理论上讲是由滤料颗粒表面的吸附作用决定的，而吸附作用的大小取决于滤料颗粒的表面积。显然，由于几何平均粒径dg是滤料颗粒表面积的科学表征，因此L／d中的d应当用几何平均粒径dg。

当所用滤料的均匀系数很小时，例如K(60)＜1.5情况下，笔者认为可以用平均粒径da替代几何平均粒径dg。

笔者参与的无烟煤均质滤层过滤试验研究所用滤料的数据如表3。 ［4］，并被后人广泛应用。他发现，只要d(10)值不变，任何级配情况下滤层对水流的阻力几乎都是一样的。因而在研究过滤

无烟煤滤料均质滤层过滤试验L／d数据库

表3

本表所示与表1、表2为同一项试验，其进出水水质如表1所列。全部滤后出水浊度均在0.5NTU以下，平均出水浊度不足0.3NTU。

北京市第九水厂二期工程（日处理量50万）过滤工艺采用无烟煤均质滤层过滤技术，1995年投产，1996年进行生产性测定，结果如表4。

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北京市第九水厂二期工程滤池生产运行测定结果

表4

生产性测定结果表明，滤池过滤性能良好，滤出水水质好，周期长，周期产水量大。主要设计参数：滤料厚度1.5m，滤料有效粒径1.10mm ，均匀系数K(60)＝1.35，L／d(10)为1364，L／da为1103。

参考文献

［1］ 藤田贤二，《水道协会杂志》（455），2～31，1972

［2］ 钟淳昌主编，净水厂设计，6过滤，P225，中国建筑工业出版社，1992

［3］ JAWWA，67：535，1975

［4］ JAWWA，64：55，1972