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滤料粒度对过滤的影响摘要：针对近年国内新建水厂滤池多采用粗粒径滤料、滤层加厚的趋势本文结合试验研究与生产实际从唯象观点与机理分析阐述了快滤池滤料粒径的粒度对过滤性能的影响以及由此产生的滤料厚度与滤料粒径比值（L／d）的概念说明了L／d值是快滤池设计中保证过滤效能和水质的关键因素。关键词：蒯滤池滤料粒径产水量水质在以地表水为水源的给水净化工程中滤池是不可缺少的最重要的处理构筑物。由于快滤池的滤速是慢滤池的几十倍到几百倍在解决了清洗滤池的反冲洗技术后快滤池目前已取代了慢滤池。本文所谈及的内容限于快滤池。和欧洲的情况相比我国给水净化工程中所用的滤池滤层较薄、粒度较细。我国设计规范有关滤料部分单层滤料过滤只规定了石英砂粒径范围dmin～dmax为0.5～1.2mm、层厚0.7m。从本世纪六十年代起法国和苏联就开展了粗滤料过滤技术研究。其后法国开发了V型滤池通常石英砂滤料粒径范围dmin～dmax为0.9～1.35mm也可扩至0.7～2.0mm、层厚在0.95～1.50m之间。美国在八十年代则采用无烟煤滤料建成日处理水量216万3的洛杉矶水厂有效粒径d(10)达1.5mm均匀系数k(60)为1.5、层厚1.8m。由美国人设计的巴西圣保罗水厂日处理量130万3采用石英砂滤料有效粒径d(10)为1.7mm、均匀系数k(60)达1.5、层厚1.8m。中国目前滤池设计也有滤料粒度加大、滤层加厚的趋势。例如九五年建成的北京第九水厂二期工程日处理水量50万3采用无烟煤滤料有效粒径d10为1.10mm、均匀系数k(60)1.35、层厚1.5m。滤料粒度的变化对滤池的过滤性能有何影响？滤料粒度和滤层厚度如何制约着滤池的过滤能力？如何从表象和微观去分析和认识？笔者谨以此文与大家共同探讨。按唯象观点即不涉及机理认为过滤是水中悬浮物被截留的过程被截留的悬浮物充塞于滤料间的空隙。滤层孔隙尺度以及孔隙率的大小在同种滤料、相同反冲洗条件下随滤料粒度的加大而增大。即滤料粒度越粗可容纳悬浮物的空间越大。其表现为过滤能力增强纳污能力增加截污量增大。同时滤层孔隙越大水中悬浮物越能被更深地输送至下一层滤层在有足够保护厚度的条件下悬浮物可以更多地被截留使中下层滤层更好地发挥截留作用滤池截污量增加。下列表1是一组无烟煤滤料不同粒径过滤能力比较的试验数据。无烟煤滤料不同粒径过滤能力比较试验表1L／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《IntergratedDesignofWaterTreatmentFacilities》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［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