双层滤料常见级配方法
水处理过滤技术
国内快滤池一般采用d10=0.5～0.6mm，K80=2.0～2.2 的滤料；
国外则倾向于选用稍大的d10和较小的d80。
第三节
快滤池
第三节
快滤池
双层及多层滤料级配：
第三节
快滤池
三、承托层 作用：防止滤料从配水系统中流失； 反冲时均匀配水。 （1）单层滤料或双层滤料池，采用大阻力 配水系统由天然卵石或碎石组成。
快滤池
(在冲洗过程中不因碰撞、摩擦而破碎。)
② 有足够的化学稳定性。
(不溶于水，对废水中的化学成分足够稳定，不产生有害 物质。)
③ 具有一定的大小和级配。
（粒度适中，外形近乎球形，表面粗糙，带有棱角，能提 供较大的比表面和孔隙率，满足截留悬浮物的要求。）
④ 价廉，易得。
第三节
(2)滤料的种类
快滤池
A、提高滤料颗粒的均匀性，即减小K80 ，增大d10 。 B、由单层滤料改为多层滤料； C、改变水流方向（上下双向过滤）。
出水
石英砂 石英砂
出水
无烟煤 石英砂
无烟煤 石英砂 磁铁矿
承托层 进水
承托层 进水
承托层 出水
承托层 出水
a.上向流过滤
b.双向流过滤
c.双层滤料
d.三层滤料
第二节
过滤理论
为了改变上细下粗的滤层中杂质分布严重的不均匀 现象，提高滤层含污能力，出现了双层滤料、三层滤料 或均质滤料等，见图。
第二节
过滤理论
实际工作时，往往是下层滤料截留悬浮颗粒 作用远未得到充分发挥时，过滤就得停止。
原因：滤料经反冲洗后，滤层因膨胀而分层，表层滤料粒径最 小，粘附比表面积最大，截留悬浮颗粒量最多，而孔隙尺寸又最小， 因而，过滤到一定时间后，表层滤料间孔隙将逐渐被堵塞，甚至产 生筛滤作用而形成泥膜，使过滤阻力剧增。导致结果: (1)在一定过滤水头下滤速减小（或在一定滤速下水头损失达到 极限值）; (2)或者因滤层表面受力不均匀而使泥膜产生裂缝时，大量水流 将自裂缝中流出，以致悬浮杂质穿过滤层而使出水水质恶化。 当上述两种情况之一出现时，过滤将被迫停止。
给水工程17-18课时 过滤1 讲稿
设为二级反应，r（Ci）=-kCi2，则
2、完全混合连续式反应器（ CSTR型） 物料衡算式为：
按稳态考虑，即
，于是：
设为一级反应， r（Ci）=－kCi，则
因
，故
3、推流式反应器（ PF型） 现取长为dx的微元体积，列物料平衡式：
稳态时，
，则
x=0，Ci=C0；x=t，C=Ci，积分上式得
要求，提高滤速，发展为快滤池，滤速可以达到8～10m/h。
但经过自然沉淀的水再经过快滤池的过滤，出水浊度一般
达不到用户的要求，因此，快滤池前必须有化学预处理。另外由于滤
速的加快，滤层堵塞快，一般只能运行10个小时左右，清洗砂层成为
一个问题，反冲洗技术的发展，为快滤池的应用扫除了障碍，在城镇
水厂中使用的慢滤池逐渐被快滤池所代替。
运行可靠，运行和维护费用低；
进水为自然沉淀后的水，一般不需要化学预处理；
1～3个月后堵塞，需将表层的砂刮走，重新形成滤膜，并重
新补砂，添加新砂，操作麻烦；
寒冷季节时其表层容易冰冻。
表17—1 现代慢滤池的适用的进水条件与出水水质
适用的进水条 件
出水水质
细菌的去 除效率
颗粒物去除 效率
浊度10ntu以
2．慢滤池的工作过程 慢滤池的工作经历两个阶段： 滤层的成熟期：新投入运行的滤池，出水混浊，1－2个星期后，
滤层表面生长一层致密的滤膜，出水变得清澈。滤膜是被截留的杂质， 以及在其中藻类、原生动物、细菌等微生物生长繁殖的结果。滤层表面 生成滤膜的过程，称为滤层的成熟过程。
过滤期：在过滤期间，水中的杂质被截留在滤膜上，使滤膜的阻力 增大。当滤膜的阻力增大到使滤速减小时，停止过滤，人工将表层1～ 2cm的含泥膜砂层刮去，再进水进行过滤，进入下一个周期。 工作原理
双滤料过滤器系统讲解
双滤料过滤器反洗操作
反洗准备（1min（暂定）） （1） 关闭排气气动门。 反洗排气（10min（暂定）） （1） 开启排气气动门。 （2） 开启反洗排放气动门。 （3） 开启反洗进水气动门。 （4） 启动过滤器反洗泵。 反洗(二)（10min（暂定）） （1） 关闭排气气动门。
定滤料不占有空间时水通过滤池的速度，即空塔流速。
2）过滤周期
过滤周期指二次反洗之间的实际运行时间。
3）滤层的截污能力
滤层的截污能力（又称泥渣容量），是指单位面积的滤面或单位体 积的滤料能去除悬浮物的量，单位是kg/m2或kg/m3。滤层的截污能力和滤 料粒径关系很大，粒径大的，截污能力大。滤池的截污能力也与过滤水所 经过的处理方式有关。
双滤料过滤器投运前检查
检修工作结束，工作票终结，现场清洁无杂物，各标示牌齐全。 贮气罐压力在0.5MPa以上。 电磁阀箱应送电、送气，具备操作条件。 所有检测仪表（压力表、流量计等）均处于良好的备用状态。 双滤料过滤器所有阀门应处于备用状态，进、出口手动门及正洗
排放手动门在开启状态。 罗茨风机良好备用，出口手动门、出口母管排空气动门在开位。 所有在线仪表投运正常。 控制室、现场所有照明应充足。 系统无漏水、漏气现象。 反洗排水沟道畅通、废水池有接纳废水能力。
1）粒度：滤料总是由许多大小不一的颗粒所组成，为表示其组成情 况，常用粒径和不均匀系数这两个指标。
粒径：表示滤料颗粒大小的概况 不均匀系数：表示滤料中不同粒径滤料的分布情况，粒径通常是指把 滤料包围在内的一个假想的球体直径，通常滤料粒径范围是0.5～1.2mm。
称取一定量105℃ 下烘干恒重的滤料
面积出力小，为了达到一定的出力，必须增大过滤面积，这不仅要增
加投资，而且使设备变得庞大。滤速太快会使出水水质下降，而且运
国家水处理用石英砂滤料标准
国家水处理用石英砂滤料标准
一.水处理滤料及其级配
石英砂是使用最广泛的水处理滤料。
在双层和多层滤料中，常用的还有无烟煤、柘榴石、钛铁矿、磁铁矿、金刚砂等。
在轻质滤料中，有聚苯乙烯及陶粒等。
在石灰处理系统中，常采用大理石。
滤料粒径级配是指滤料中各种粒径颗粒质量所占的比例。
粒径是指正好可通过某一筛孔的孔径。
二.各种水处理滤料标准
1. 水处理用石英砂滤料标准
(1)适用范围本标准适用生活饮用水过滤用石英砂滤料(或以含硅物质为主的天然砂)及砾石承托料(用于滤池中承托滤料的砾石)。
用于工业用水过滤的石英砂滤料和砾石承托料可参照执行。
(2)石英砂滤料的技术要求
石英砂滤料的破碎率和磨损率之和不应大于1.5%(质量分数)。
石英砂滤料的密度不应小于2.55g/cm2，使用中对密度有特殊要求者除外。
石英砂滤料应不含可见泥土、云母和有机杂质，滤料的水浸出液应不含有毒物质。
含泥量应不大于1%，密度小于2g/cm³的轻物质的含量不应大于0.2%。
石英砂滤料的灼烧减量不应大于0.7%。
石英砂滤料的盐酸可溶率不应大于3.5%。
双层及多层滤料的介1
双层及多层滤料的介绍传统的单层级配滤料因反冲洗时水力分级的影响，其粒径分布呈现上小下大的“正粒度”排列，过滤过程中就会出现无烟煤滤料表层水头损失增长迅速和滤后水中杂质颗粒提前穿透两种不利后果，其中任何一种都会缩短过滤周期、减少周期产水量，并因中下层滤料基本未发挥截污作用而造成滤料吸附能力的浪费。
单层均质滤料(K80<1. 5或K60 <1. 2)在某些程度上克服了滤料的整体或部分“正粒度”分布给过滤带来的不良情况，因而水中的悬浮杂质能渗入滤料层深处并被截留。
但在实际应用过程中，滤料需选用较大的粒径，其相应滤料层高度也需增加。
即单层均质滤料滤池在用粗滤料过滤的条件下，为保证过滤过程的正常进行，滤料层的厚度应适当增加，这种增加对新建滤池是易于实现的，但给老水厂原有生产滤池的挖潜改造带来困难，因自来水厂各处理构筑物之间的高程配合有相应的要求。
因此在不进行过多变动的情况下，经济有效地提高其过滤性能、调整滤料层结构成为给水处理提高过滤效果的重要发展方向。
为了克服传统单层级配滤料层水力分级和单层均质滤料层厚度较大的缺陷，研究人员开发了双层滤料和多层滤料。
双层滤料就是在滤层上部放置一层粒径较大、密度较小的轻质滤料。
双层滤料滤层过滤时，水先通过粗粒径滤料，之后通过细粒径滤料，这样可增加滤料层的截污容量，延长过滤周期，体现理想滤料层的概念。
使用较早也较广泛的轻质滤料是无烟煤，无烟煤滤料的密度比石英砂的密度小，粒径比石英砂大，在反冲洗后无烟煤滤料仍保持在石英砂层上面。
后来使用的轻质滤料还有人工陶粒、人工合成纤维等。
由于受到天然材料的限制，生产中所采用的仍然只有双层和三层滤料。
对于滤料粒径与滤料层厚度基本一致的两种滤料层(单层滤料与双层滤料)的优劣问题，从原理上说，双层滤料更接近于理想滤层，故在同样过滤的条件下，双层滤料比单层滤料的水头损失增长较慢，因而工作周期较长。
滤料级配名词解释
滤料级配名词解释
滤料级配是指不同粒径的滤料按照一定的比例混合，以实现最佳的过滤效果。
这种比例通常是根据过滤器的设计要求和滤料的特性来决定的。
滤料级配的合理与否直接影响到过滤器的过滤效果和寿命。
在滤料级配中，滤料的粒径是指颗粒的大小，通常用毫米或微米来表示。
滤料的粒径范围通常是根据过滤器的设计要求和滤料的特性来决定的。
一般来说，滤料的粒径范围越窄，过滤器的过滤效果越好，但滤料的阻力也会相应增大。
滤料的级配是指不同粒径的滤料按照一定的比例混合。
这种比例通常是根据过滤器的设计要求和滤料的特性来决定的。
一般来说，滤料的级配应该满足以下要求：
1. 滤料的粒径应该与过滤器的设计要求相匹配。
如果过滤器的设计要求比较高，那么滤料的粒径应该比较小，反之则应该比较大。
2. 滤料的不同粒径之间应该有合适的比例关系。
这种比例关系应该使得滤料在过滤过程中能够充分发挥作用，提高过滤效率。
3. 滤料的级配应该能够满足过滤器的反冲洗要求。
反冲洗是过滤器的一种重要功能，可以清除滤料中的杂质和污染物，恢复过滤器的性能。
如果滤料的级配不合理，反冲洗效果可能会受到影响，导致过滤器的性能下降。
综上所述，滤料级配是指不同粒径的滤料按照一定的比例混合，以实现最佳的过滤效果。
这种比例应该根据过滤器的设计要求和滤料的特性来决定，以满足过滤效率和反冲洗要求。
建筑工程给排水水处理-过滤
（b）
过滤出水
硫酸铝
聚合物
原水
混合
絮凝池
（C）
双层或三层滤料滤池
过滤出水
阳离子型聚合物
原水
混合
絮凝池
（d）
双层或三层滤料滤池
图5-5 直接过滤流程
过滤出水
5.4 过滤理论
一、过滤水力学
1.清洁滤料层的水头损失
卡曼-康采尼公式（Carman-Kozony）公式：(层流状态）
h0
180
g
•
(1 m0 )2 m03
厚度 （mm）
<2.0
700
<2.0
300~400
<2.0
400
<1.7
450
<1.5
230
<1.7
70
滤速 （m/h）
8~10
强制滤速 （m/h）
10~14
10~14
14~18
18~20
20~25
2.滤料筛选方法
例：筛分试验记录见表5-3.
表5-3 筛分试验记录
筛孔 （mm）
2.362 1.651 0.991 0.589 0.246 0.208 筛底盘 合计
1. 滤速：5~10m/h 2. 构造 （P133） 3. 工作过程
由过滤与反冲洗两部分组成。
过滤周期: 工作周期：从过滤开始到冲洗结束的一段时间称 为快滤池的工作周期。
滤池的工作周期为12~24h。
三、现代慢滤池
表5-1 现代慢滤池的适用的进水条件与出水水质
适用的进水条件
出水水质
细菌的去除效率 颗粒物去除效率
2
层
深
度
(cm)
水处理滤料填充技术要求
水处理滤料填充技术要求以水处理滤料填充技术要求为标题，本文将详细介绍水处理滤料填充技术的要求和相关内容。
一、引言水处理是指对水进行净化、处理、消毒等一系列工艺，以使水达到特定的水质要求，适合用于不同的用途，如饮用水、工业用水等。
而滤料填充技术则是水处理过程中的关键环节之一。
本文将从滤料的选择、填充方式、填充密度和填充层次等方面，对水处理滤料填充技术的要求进行详细阐述。
二、滤料的选择滤料是水处理过程中用于过滤、吸附或分离杂质的物质。
滤料的选择应根据水质特点和处理要求来确定。
常见的滤料有石英砂、活性炭、陶瓷颗粒、树脂等。
石英砂可用于过滤悬浮物和沉淀物，活性炭适用于去除有机物和臭味，陶瓷颗粒可用于精细过滤，树脂则用于离子交换。
三、填充方式滤料的填充方式有多种，常见的有单层填充和多层填充。
单层填充是指只使用一种滤料进行填充，适用于处理单一的污染物。
多层填充是指在过滤器中依次填充不同种类的滤料，用于处理多种污染物。
多层填充可充分发挥各种滤料的特性，提高水处理效果。
四、填充密度填充密度是指滤料在过滤器中的填充程度。
填充密度的选择应根据滤料的颗粒大小、水流速度和处理要求来确定。
填充密度过大会影响水的流通速度，增加水处理的阻力；填充密度过小则会导致水流速度过快，无法充分与滤料接触，影响水的处理效果。
因此，填充密度应在适当范围内调整，以保证水处理的效果和经济性。
五、填充层次填充层次是指滤料在过滤器中的布置顺序。
一般情况下，滤料的布置顺序应从粗到细，由底向上。
这样可以使水在经过滤料层时逐渐净化，达到更好的过滤效果。
同时，填充层次还应考虑到滤料的特性和处理要求，合理调整滤料的排列顺序。
六、滤料的保养与更换滤料在长时间使用后，会逐渐饱和或磨损，影响水处理效果。
因此，滤料的保养与更换也是水处理中的重要环节。
保养工作包括定期清洗滤料、除去堆积的污垢等。
而滤料的更换则应根据实际情况来决定，一般建议每年或每隔一段时间进行更换，以保证水处理的稳定性和效果。
双滤料过滤器压力容器的设计
双滤料过滤器压力容器的设计1.压力容器的材质选择：压力容器通常使用不锈钢或碳钢等材料制作。
不锈钢材质能够提供较好的耐腐蚀性能，适用于更多的液体过滤工艺。
而碳钢材质则便宜一些，对于一些非腐蚀性液体过滤工艺也可以选择。
2.压力容器的结构设计：双滤料过滤器压力容器通常采用立式结构或者卧式结构。
立式结构的优点是占地面积小，结构简单；而卧式结构则方便于操作和维护。
设计时需要根据工作环境和工艺要求，选择适合的结构。
3.压力容器的尺寸和容积计算：尺寸和容积的计算需要考虑工作流量和滤料容积。
根据工作流量，我们可以确定需要多大的直径和长度。
而根据滤料容积，可以确定加入适量滤料的方法。
4.压力容器的壁厚设计：壁厚的设计需要满足出厂压力容器的标准要求，同时要考虑操作过程中的压力波动和安全系数。
通常，壁厚设计的原则是足够强度且节约材料。
5.压力容器的连接方式：压力容器通常需要与管道系统相连接。
连接方式可以采用法兰连接、螺纹连接或者松套连接等。
设计时需要考虑连接方式的可靠性和操作的方便性。
6.压力容器的阀门和仪表选择：阀门和仪表对于压力容器的工作过程至关重要。
根据操作要求和实际需要，选择适合的阀门和仪表进行控制和监测。
7.压力容器的安全防护设计：安全防护设计包括压力表、安全阀、爆破片等。
这些设备可以保证在操作过程中发生异常情况时，能够及时发现并采取相应的措施。
设计双滤料过滤器压力容器时，还需要进行强度计算、结构分析、安全评估和材料选择等工作，确保设计满足工艺要求和安全标准。
同时，在设计过程中需要根据实际情况合理调整参数，提高过滤效率和工作稳定性。
双介质过滤器滤料装填
石英砂常用规格：0.5-0.8mm石英砂 1.0-1.2mm石英砂1-2mm石英砂2-4mm石英砂4-8mm石英砂8-16mm石英砂16-32mm石英砂。
1) 滤料粒度滤料的粒径太大，细小悬浮物容易穿透滤层，出水水质差；粒径太小，杂质的穿透能力差，滤层中的污泥局部集中，滤层堵塞快，水流阻力大，过滤能耗高，过滤周期短，所以滤料的粒径必须合适，过大过小均不好。
同时滤料的不均匀性对设备的清洗也有影响，因为滤料颗粒差别太大会使反冲洗操作发生困难，如为使冲洗流速达到粗大颗粒松动时，细小滤料可能被水流带出过滤设备而流失。
反之，若保证细滤料不流失，必须降低冲洗流速，这时粗大滤料又流化不起来，冲洗效果差。
2) 滤层厚度滤层的厚度过低，水中杂质容易穿透滤层，反冲洗周期短，操作复杂，如果滤层厚度过高，会造成过滤设备体积庞大投资高，同时反冲洗比较困难，所滤层的高度也不是越高越好。
3) 滤料的排列方式滤层根据滤料装填种类的数量分为单过滤器、双层过滤器、多介质过滤器，单层滤料过滤器在水流反冲洗水力分级以后，粒径小的滤料在上层，越往下层粒径过大。
因此由上而下滤层的截污能力逐渐减弱，水流自上而下地在滤层孔隙间行进过程中，杂质首先接触到的是截污能力最弱的细滤料，由于下层滤料比上层要粗，其截留能力不及上层，会造成污泥绝大部分堆积在上层，导致局部阻力增长过快，所以其出水水质差，过滤周期短。
双层滤料过滤器或多介质过滤器中的滤料层是密度小颗粒大的在上，密度大颗料小的在下，这种滤床水力反冲洗分层后，密度大的细滤料在底层，密度小的粗料在上层，滤料沿程从粗到细，截能力沿程渐增，因而实现了整层滤料截污能力与残留杂质除去难度的最佳匹配。
这种滤床性能优越，截污容量大，过滤周期长，出水水质好，水头损失增长速度慢，但在实际应用中滤料的层数不是越多越好，层数太多一是设备投资大二是增加反洗的难度，因而需要经济与技术的合理拾配。
标准无烟煤滤料一般用于双层和三层过滤。
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双层滤料常见级配方法
双层级配滤料为了解决单层级配滤料表层堵塞的弊端和实现“反粒度”深层过滤，改善滤料粒径的不合理分布，采用双层级配滤料在一定程度上优化了滤料层结构、提高了过滤速度、延长了过滤周期，而且出水水质、截污量和深度也都有了显著提高。
但反冲洗后，双层级配滤料中的每一层仍表现出“正粒度”的特征，这正是其最大的症结所在。
另外，双层级配滤料还存在反冲洗后两种滤料之间易相互混杂而影响过滤的情况。
目前采用的双层滤料主要有无烟煤滤料--石英砂双层滤料、活性炭--石英砂双层滤料、陶粒--石英砂双层滤料和--双层滤料等。
无烟煤滤料--石英砂双层滤料。
仲丽娟等在成都市水五厂采用无烟煤滤料--双层滤料和单层石英砂滤料进行对比试验，原水来自该水厂1#机械加速澄清池。
滤料层厚度均为80cm，双层滤料上层无烟煤滤料层厚50cm，下层石英砂滤料层厚30cm。
试验发现，在相同的过滤速度下，对于有一定有机污染的水，煤砂双层滤料的综合过滤性能优于单层石英砂滤料，煤砂双层滤料滤床对CODMn、氨氮和色度等的去除能力显著优于单层石英砂滤床，如煤砂双层滤料滤床对氨氮的平均去除率为69.47%，远高于单层石英砂滤床；煤砂双层滤料滤床对色度的平均去除率为96.99%，比单层石英砂滤床对色度的平均去除率高出20个百分点，出水色度低，平均仅为0.2cu，同时其去除状况在经历过最初的滤床成熟期后非常稳定，而石英砂滤床去除情况波动较大。
这样采用煤砂双层滤料滤床可以降低消毒需氯量，节省生产成本，并降低生产控制难度。
果壳活性炭--石英砂双层滤料。
嘉兴南门水厂建于20世纪80年代初，采用常规工艺，设计规模为5*10*40m3/d。
因原水水质较差(超标因子为氨氮、CODMn，Mn，DO等)，目前以低负荷运行，实际生产能力约为3X10*40m3/d。
为了改善和提高水厂出水水质，考虑到场地等条件的限制，在预氧化强化混凝的基础上，将原来的普通石英砂滤池改造为活性炭--石英砂双层滤料滤池，上部活性炭层高70cm，下部石英砂层高30cm。
进入稳定运行期后活性炭--石英砂双层滤料滤池可削减氨氮负荷0. 70-1.30mg/L，而原石英砂滤池去除的氨氮负荷只有0-0.30mg/L，活性炭--石英砂滤池对CODMn的去除率为15%-22%，对锰的去除率≥90%，均远高于原普通单层石英砂滤池对CODMn和锰的去除率，而制水成本仅增加约0.025元/m3；同时出水色度、嗅和味也有明显改善。
该技术改造与原有工艺能很好地衔接，运行管理方便，制水成本增加不多，比较适合老水厂技术改造。
实践证明，强化混凝---生物活性炭/砂双滤料滤池组合艺是处理低氨氮(<1.5mg/L)、低CODMn(4--6mg/L)、低锰(<0. 7mg/L)微污。