水质过滤

水通过滤料床层时，其中的悬浮颗粒和胶体就被截留在滤料的表面和内部空隙中，这种通过粒状介质层分离不溶物的方法称为粒状介质过滤。

可用于活性炭吸附和离子交换等深度处理过程之前作为预处理，也可用于化学混凝和生化处理之后作为后处理过程。

一、原理

过滤的机理通常认为有如下几种：

1．阻力截留

当原水自上而下流过粒状滤料层时，粒径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越高，结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要的过滤作用。

筛选作用的强度主要取决于表层滤料的小粒径和水中悬浮物的粒径，并与过滤速度有关。

悬浮物粒径愈大，表层滤料和滤速愈小，就容易形成表层筛滤膜，滤膜的截污能力也愈高。

2．重力沉降

原水通过滤料层时，众多的滤料表面提供了巨大的沉降面积。形成无数的小沉淀池，悬浮物极易在此沉降下来。

重力沉降的强度主要与滤料直径和过滤速度有关。

滤料愈小，沉降面积愈大；滤速愈小，则水流愈平稳，这些都有利于悬浮物的沉降。

3．接触絮凝

由于滤料具有巨大的表面积，它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。

砂粒在水中常带有表面负电荷，能吸附带正电荷的铁、铝等胶体，从而在滤料表面形成带正电荷的薄膜，并进而吸附带负电荷的黏土和多种有机物等胶体，在砂粒上发生接触絮凝。

在大多数情况下，滤料表面对尚未凝聚的胶体还祈祷接触碰撞的媒介作用，促进其凝聚过程。

二、滤料

有石英砂、无烟煤屑、大理石粒等。

除应考虑价廉易得外，还需考虑：（1）化学性质稳定；（2）机械强度足够；（3）粒度合适

三、影响过滤的因素

在过滤过程中的主要参数是滤速、过滤周期和滤池的截污能力。

1、滤速

滤速 v 的计算： V =Q / F , m/h

             式中：Q —滤池的出力，m³/h;

                      F — 滤池的过滤截面积，m²。

滤速不是水通过滤料间孔隙时的实际速度，而是假定滤料不占有空间时水通过滤池的假想速度，故也称为空池滤速。

过滤过程是过滤层逐渐被悬浮物所饱和的过程，滤速的大小对截留悬浮物有影响。

滤速太快，会促使已吸附的悬浮物剥落，导致水质恶化和水头损失增大，从而缩短过滤周期；滤速太慢，会影响滤池单位过滤面积的出力，也影响水流中悬浮物颗粒向滤层颗粒表面输送。应在具体条件下通过试验选定一个佳的滤速。对于过滤经过混凝和澄清处理的水来说，滤速一般为10～12m/h。

2、反洗效果

目的是除去已处于饱和状态的滤层上吸附的悬浮物颗粒，恢复滤料的过滤能力。靠水力的冲刷作用，而兼靠颗粒间相互摩擦和碰撞时产生的擦洗作用，使悬浮物从滤料颗粒表面脱落下来，并被反洗水流带出滤池。

滤层膨胀现象：水自下向上流动时会推动或托起滤料颗粒。

   滤层膨胀率：滤层膨胀后所增加的高度与膨胀前高度之比。--度量反洗强度。

   为了达到预期的反洗效果，需保持一定的膨胀率，一般大于18%（对一般砂滤池）。

反洗强度是指每秒时间内每平方米滤池面积所需多少升的反洗水流量，表示上升水速的大小。选用反洗强度的大小与滤料相对密度粗细及水温等因素有关。

要达到同样的膨胀率，滤料愈粗，水温愈高，滤料相对密度愈大，则要用的反洗强度就应愈大。

3、水流均匀性

排水系统对水流均匀性影响大。指安置在滤层下面，过滤时收集经过滤的水，反洗时用来送入冲洗水的装置。

小阻力排水系统：使水流到滤池各部分时压力损失的差别小。水头损失小，能耗低，节省动力。稳定性差。

大阻力排水系统：孔隙对水流的阻力远大于滤层和排水管道中的其它各种阻力。稳定性好，但动力消耗的大。

4、过滤前水质

过滤前的水，若已经混凝处理，则残留在水中的悬浮物在过滤过程中具有较好的渗透性能，即能渗入到滤层的下层，产生接触混凝过滤，从而提高了滤池的截污能力。

经混凝处理后的水，愈未经混凝处理的水相比，水流经滤层的阻力较小，约降低5%。

5、滤料污染状况

反洗时总有微量不易冲洗的污物残留在滤池内，导致滤料的污染。

滤料的污染会影响到滤池的运行，出现过滤效果不好或过滤周期缩短。

必须进行化学清洗。一般用酸（盐酸或硫酸）来清除碳酸盐类、氢氧化铝和氢氧化铁等碱性物质，用氢氧化钠或碳酸钠溶液来洗去有机物，必要时用氯水或漂白粉溶液。