水的过滤处理

水的过滤处理现在，在电厂锅炉补给水处理中，过滤的作用在于保护后级化学除盐设备的正常运行。

过去，曾经认为：过滤只用于地表水混凝澄清后的处理，地下水一般不需要过滤。

近年来，发现井水中带出的沙粒，同样影响离子交换器的运行，为此，不论是地表水还是地下水，水处理系统都会采用过滤设备。

水中悬浮物对下向流运行离子交换器的危害，主要表现在离子交换树脂层内形成泥饼，被冲成块状泥饼会沉入树脂层的底部，这不仅要增大离子交换器的水流阻力，而且泥沙会被水带走，污堵后级的离子交换器，则会直接污堵树脂层，造成水流阻力急剧增大，以致无法进行。

地表水经过混凝处理后，虽然已经将其中的大部分悬浮物沉淀在澄清池内，从外观上看也比较透明。

但实际上，水中仍含有少量细小的悬浮物，所以，必须进一步处理。

否则，当进行后级离子交换器时，会污堵交换层，妨害正常运行。

进一步除去水中悬浮物的常用方法为过滤。

过滤，是大家熟知的方法，如将水通过滤纸、砂层、几层布，都可将水中的悬浮物分离出来，这就是过滤。

在火力发电厂的水处理系统中，过滤的特点是水中的悬浮物含量不多，但水量较大，所以常用的是粒状滤料过滤法。

因为用这种方法，设备比较简单，且当滤层被污堵后，易用反滤的方法9（即用水自上而下的冲洗滤层）恢复其过滤能力。

最常见的滤料过滤是砂子，将水通过砂层过滤，就可将水中的悬浮物截留下来，流出的是清水。

这里，主要是讲述用粒状滤料过滤，至于其他的过滤方法，不进行介绍。

2.1 过滤的原理用粒状滤料进行过滤的方法，虽然在生活和工作上应用很久，但对它的机理却有一个较长时期的认识过程。

在19世纪，过滤器中放的沙粒很细，过滤时的滤速很慢，大致为0.1~0.3m/h（按空塔截面积计），这种过滤器称为慢速过滤器。

慢速过滤器是利用砂层表面形成的一层泥饼来进行过滤的。

在泥饼未形成的阶段，慢速过滤器的出水水质很差，所以，这个时期，人们认为过滤作用是一种机械筛分作用，也就是说，水中的悬浮物是被滤层中微小的孔眼所截留。

现在，工业用砂过滤器的过滤，并不依靠滤层表面形成的滤饼，它用的砂粒径比慢速过滤器大，滤速常常达到8~12m/h或更大，这种过滤器称为快速过滤器。

快速过滤器虽不能使天然水中的浊度完全除净，但对于经混凝澄清处理的水，确能起有效的滤清的作用。

此种过滤不能用机械筛分原理来解释，因为那些小于过滤间隙孔径的颗粒也能除去。

所以，现在认为在这种过滤过程中有两种作用，一种是机械筛分，另一种是吸附凝聚。

在快速过滤器中，机械筛分作用主要发生在滤料层的表面，这是因为在用水反洗滤料层除去其中的污物时，滤料颗粒必然要按其颗粒的大小分层，结果是小颗粒在上，大颗粒在下，一次排列。

所以，上层形成的空隙孔眼最小，易于将悬浮物截留下来。

不仅如此，而且由于截留下来的或吸附着的悬浮物之间发生彼此重叠和架桥的过程，以至在表面形成一层泥饼，它可以起机械筛分作用。

为了说明吸附凝聚的意义，可先回顾一下在澄清池中进行的混凝过程。

此时，泥渣层对已脱稳悬浮物的吸附作用，可以提高混凝效果。

因为滤层中的砂粒排列得比澄清池悬浮物泥渣的颗粒更紧密，所以那些在澄清池中被带出的颗粒，在流经滤料层中的弯弯曲曲的孔道时，有更多的机会和原来过滤的泥渣碰撞，因此可以起到更有效的吸附作用。

于是，水中的悬浮微粒会更完全地被吸附在砂粒上面，使出水浊度进一步降低。

2.2 过滤过程中的水头损失过滤过程中的阻力一般用水头损失表示。

过滤器在运行中的好坏，虽然主要是观察出水的浊度，但是，这个指标不能显示过滤层的变化情况，因为在过滤器的运行中，由于滤层表面的泥饼越来越厚，出水浊度反而会降低，所以不能用出水浊度判断过滤器是否应该进行反洗。

再者，如果运行到出水流量明显降低时在反洗，实际上，滤层已经受到严重污染，以致无法冲洗干净。

过滤器运行时间的延长，截留污泥的增多，过滤器的水流阻力会相应地升高，所以，在过滤器的运行中可以监督水通过滤层的压力降（又叫水头损失）作为指标。

过滤器的水流阻力是以进、出水的压力来表示的。

过滤器开始工作时，及时滤层的孔眼和表面一点也没有被污染堵塞，但由于过滤介质造成水的流通面积减少，也会有一定的水头损失。

这种损失，一般只有几厘米到十几厘米水柱。

随着被虑出的悬浮物在滤料颗粒间的小孔中和滤料表面逐渐堆积，滤层的水流阻力增大，水头损失也就随之加大。

~在实际运行中，刚刚清洗过的过滤器，其水头损失小，相应的出力较大，而随着时间运行的延长，水流阻力增大，过滤器的出力会有所降低。

达到一定的水头损失后，过滤器则相应进行反洗。

目前，有的电厂认为，按水头损失确定反洗时间，仍然会造成过滤器内积污过多，给反洗造成困难。

可以按周期制水量来确定反洗间隔时间。

也有的电厂采用定期反洗的方法。

虽然，在保持过滤器的清洁和正常运行方面，起到了良好的作用，但是，过滤器的清洗水耗却大幅度地增加，经济性降低。

如果过滤器进出口的压差保持不变，则在过滤器工作过程中滤速会逐渐减少，出力降低。

如果保证出水量恒定，则必须随着滤层污染程度的加深，不断四调节阀门的开度，或用其它增大井水压力的办法以增大其流量。

目前，我国电厂都按前者的方式运行。

当过滤器运行到水头损失达到一定数值时，就应停用，进行清洗。

过滤器不能运行到水头损失过大的原因为：如运行到滤层污染较严重时，虽然一时还不影响出水水质，但会使反洗时不易洗净，造成滤料结块等不良后果。

2.3 滤料滤料是过滤的基础，因为过滤作用就是利用滤料层来完成的。

用作滤料的物质，应具备以下条件：化学性能稳定，不影响出水水质；机械强度好，使用中不碎裂；粒度适当。

此外，还应当是价格低廉，便于取材。

常用的滤料为石英砂、无烟煤、大理石等。

滤料选择的依据是：在确保滤料的化学稳定性的前提下，应尽量选择机械强度好、介质真密度大、粒度适中、孔隙率大的物质作滤料。

根据原水水质的选择方法为：1.对中性和酸性水，一般选用石英砂：2.对碱性水，可选用无烟煤：3.对石灰处理水，为了提高出水的安全性，可选用大理石或半煅烧白云石。

现将滤料的各种指标分述如下：1.化学稳定性滤料必须有足够的化学稳定性，在被过滤的水中不能有溶解现象，否则，一方面会造成滤料的溶解损失，另一方面还会污染水质。

为了试验滤料的稳定性，可在一定条件下，用中性、酸性和碱性水溶液浸泡各种滤料，以观察此水溶液被污染的情况。

若溶解固体物﹙TDS﹚的增加量不大于20mg/L，耗氧量﹙COD﹚增加量不大于10mgO2/L，SiO2增加量不大于10mg/L，则滤料可认为是合格。

2．机械强度滤料应有足够的机械强度，以减轻颗粒间互相摩擦而破碎的现象。

当滤料在运行中有碎末产生时，这些碎末会被反洗水冲走而造成滤料的损失；如不将碎末冲走，它淤积在滤层的表面，则会增大水流阻力，使两次冲洗的间隔时间（即过滤周期）缩短，周期制水量减少。

通常可用两个指标来衡量滤料的机械强度：一是磨损性（即反洗时颗粒与颗粒相互摩擦所造成的滤料磨损百分数）和磨碎性（由于颗粒破裂所引起的磨碎百分数）。

测定方法为：取100g 粒度在0.5~1.0mm之间的滤料样品，置于装有150mL水的瓶内，在实验室的震荡装置震荡24h,再进行筛分。

通过0.25mm筛孔的滤料重量为磨碎百分比率：0.25~0.5mm之间的滤料重量为磨损百分率。

水处理工艺的滤料要求磨损百分率不大于0.5%，磨损百分比率不大于0.4%。

3粒度滤料是由在一定范围内，大小不同的颗粒组成。

颗粒的大小，不能用一个简单的指标来表示。

一般用“粒径”表示颗粒的大小；用“不均匀系数”表示大小不同颗粒的分布概况，这两个指标可统称为“粒度”。

（1）粒径粒径的表示方法可以使用平均粒径d50和有效粒径d10。

平均粒径是指50%滤料能通过孔孔径（以mm表示）；有效粒径d10指10%滤料能通过筛孔孔径。

在现场，为了使用方便，往往只用滤料粒径的范围来表示颗粒大小。

例如，用石英砂为过滤时，其粒径一般可采用0.5~1.0mm，即小于0.5mm和大于1.0mm的颗粒筛去，只取其中间部分。

不同的过滤工艺对滤料的粒径有不同的要求，使用时应根据具体情况选取，不宜过大或过小。

滤料粒径过大时，细小的悬浮物会穿过滤层，使出水浊度增大，而且在反洗时不能使滤层充分松动，反洗不彻底，沉积物和滤料容易结块，严重时，影响水流的均匀性，致使出水水质恶化和过滤器的周期制水量降低；粒径过小，则水流阻力大，过滤是滤层中水头损失增加很快，从而缩短过滤周期，反洗水的消耗量也会增多。

因此，应选择合适的粒径。

（2）不均匀系数不均匀系数常以k80表示，是指80%（按重量计）滤料能通过的筛孔孔径（d80）与10%滤料能通过的筛孔孔径(d10)之比即k80=d80/d10粒径颗粒不均匀，有两种不良后果，一是使反洗工作困难，因为如反洗强度过大会带出小颗粒，反洗强度太小又不能松动下部的滤层；二是过滤情况恶化，因为颗粒大小不均匀意味着有细小的颗粒，反洗后，这些细小的颗粒集中在滤层表面，结果，污物堆积在滤层表面，使水头损失急剧增加，过滤周期缩短。

对于单层滤料机械过滤器，使用石英砂或无烟煤作滤料时，粒径可采用0.5~1.2mm,不均匀系数应不大于2；当使用双层粒径机械过滤器时，石英砂的粒径为0.5~1.2mm，无烟煤的粒径为0.8~1.6mm。

2.4影响过滤的因素过滤器的运行，一般是指：当运行到水通过过滤层有一定的水头损失时，为了恢复其截污能力，需要用水自下而上进行反洗，以清除滤层中的污染物质。

反洗后，用水自下而上正洗出水水质合格，再投入下一循环的过滤运行。

影响过滤器运行的主要因素是滤料的粒径、滤速、过滤周期和滤层的截污能力。

1.滤料的粒径和滤层的高度过滤是水中的悬浮颗粒在滤层中北吸附的动态过程，在过滤器的运行中，悬浮颗粒有一个向深层穿透的过程。

穿透的深度，主要取决于滤料的粒径。

在同样的运行工况下，粒径越大，穿透滤层的深度也越大。

在确定的粒径和滤层的高度时，还应考虑滤料的形状，了农村的孔隙和过滤流速的影响。

滤料的吸附表面积越大，滤层的截污能力也越大，过滤的效率也高，为此，采用多棱角的破碎粒滤料能提高滤层的过滤效果。

需指出，滤料的表面积与孔隙率程反比。

孔隙率大，滤层的截污能力大，但是过滤效率却是很低的。

2.l滤层的截污能力滤层的截污能力与滤料的粒径有关。

适当增加粒径，有利于增大滤层的截污能力。

延长运行周期。

增加滤层的高度，同样有利于增大滤层的截污能力。

但是，与之同时发生的是截污能力越大，反洗的困难也同样增大。

滤层的截污能力﹙又称泥渣容量﹚，就是单位滤层表面或单位滤料体积所能去除悬浮物的重量，可用每m2过滤截面能去除泥渣的kg数，或每m3滤料能去除泥渣的kg数表示。

滤层的截污能力也与被过滤水所经过的处理方式有关，例如，当滤料的粒径为0.5~1.0mm 时，对于未经混凝处理的水，其截污能力为0.5~1.0kg/m2:对于经石灰处理的水为1.5~2.0kg/m2;对于经混凝处理的水为2.5~3.0kg/m2。