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水处理过滤中滤料的选取方法

∙ 选用天然材料为滤料时，应满足下列要求：
①有足够的机械强度。滤料如破碎后一方面使滤料粒径变小，增加滤层的水头损失，另一方面，破碎的细粒会随冲洗水流出滤池。
②具有足够的化学稳定性。严格说起来，一般滤料都有极微量的溶解现象，例如常用的石英砂有微量溶解于碱性水，如锅炉补充用水不可使用含SiO2的滤料等。
③外形接近于球状但表面粗糙有棱角。球状颗粒的孔隙比较大，表面粗糙的颗粒比表面比较大，有棱角的滤料吸附力强。

∙ 可以作滤料的材料有天然材料如石英石、无烟煤滤料、大理石、白云石、花岗石、石榴石、磁铁矿、钛铁矿；无机材料如陶粒滤料和陶瓷滤料；人工合成滤料有密度小于1的聚苯乙烯发泡塑料珠、聚苯乙烯颗粒、开孔泡沫塑料块等。
石英砂有足够的机械强度，在中性水及pH值在2.1-6.5范围内的酸性水中很稳定，但在碱性水中石英砂有溶解性。
无烟煤滤料的化学稳定性比较高，在碱性、中性、酸性水中都不溶解，机械强度适中，使用中粒径变化很小，破碎损失也较小。
大理石粒滤料的机械强度稍差，在中性水及pH值在8.5-11.8范围内碱性水中很稳定，但溶解于酸性水。

∙ 滤层的孔隙率
滤层的孔隙率指滤层中的净孔隙总体积与整个滤层的总体积的比值，孔隙率与滤料颗粒形状、粗细程度、堆积时的松密程度等有关。滤层的孔隙既是水流通道，又是贮泥空间，过大的孔隙率，悬浮杂质易穿透，过小的孔隙率，贮泥空间小，过滤周期短，水流阻力大。
均径的球状颗粒层，孔隙率在0.26-0.48之间。非均径颗粒，因小颗粒可嵌入大颗粒之间的孔隙中，孔隙率减少。颗粒越带棱角，越偏离球形，孔隙率越大。
一些常用滤料的孔隙率与有效粒径和密度的关系如表4-2所示。

一些常用滤料的孔隙率表4-2
材料	有效粒径(mm)	孔隙率	密度(kg/dm3)	材料	有效粒径(mm)	孔隙率	密度(kg/dm3)
石英砂	0.444	0.42	2.16	破碎石英	0.453	0.53	2.61
石英砂	0.489	0.45	2.65	碎石英	0.457	0.53	2.61
石英砂	0.503	0.42	2.66	碎玻璃	0.515	0.55	2.45
石英砂	0.502	0.44	红外多点触摸屏2.65	碎玻璃	0.547	0.55	2.45
无烟煤	0.632	0.51	1.63

∙ 铁硅铝滤料的比表面积
滤料的比表面积是影响滤料的一个重要参数，滤层的处理功能主要体现在滤料的比表面积上。表4-3中列出了常用的三种滤料的比表面积。

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常用的三种滤料比表面积表4-3
粒度(mm)	石英砂			无烟煤滤料		石榴石玉砂
	孔隙率	比表面积		孔隙率	比表面积 (cm2/cm3)	孔隙率	比表面积 (cm2/cm3)
	孔隙率	cm2/g	cm2/cm3	孔隙率	比表面积 (cm2/cm3)	孔隙率	比表面积 (cm2/cm3)
2.5-1.2	0.44	25.5	37.8	0.55	30.4	0.45	37.1
1.2-0.6	0.44	50.6	75.1	0.55	60.4	0.45	74.8
0.6-0.3	0.46	87.3	125	0.55	104 有筋网	0.50	116
0.3-0.15	0.46	174	249	0.55	208	0.56	203

∙ 滤料的球形度
为了把天然颗粒物折合成球体以便于进行分析，引入球形度概念。球形度就是将非球形的颗粒折合成等体积球形。
对于任何形状的颗粒，可以把它的体积V与表面积Sp的比写成下式：V/Sp=ψDp/6
式中：Dp为与颗粒的体积相等的球形颗粒的直径；ψ为球形度系数。
对球形颗粒来说，Dp就是它本来的直径，ψ=1.0；对非球形颗粒来说，Dp应小于1.0，此时V/Sp值最大。
ψ的倒数称颗粒的形状系数，以σ表示：σ=1/ψ
以等体积球V=1/6 πD3p代入上式得：σ=1/ψ=Sp/πD2p=体积为V的颗粒的表面积/体积为V的球形的表面积
形状有规则的颗粒，可以算出球形度ψ的值，对不规则形状的颗粒，只能通过实验来求球形度ψ。表4-4列出了常见颗粒滤料的ψ值和孔隙率。

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