滤料级配的意义是什么?

滤料级配是保证过滤效果的关键因素,讨论了在相同的L/d的情况下,滤料粒径及滤层高度对滤池出水效果的影响.实验结果表明,在L/d=1  300时,粒径及高度较小的滤柱处理效果好于粒径及高度较大的滤柱,但是粒径及高度较小的滤柱水头损失增加较快;预氧化可以明显改善过滤效果.在设计双层滤料滤池时,应从工程和经济角度同时出发,并结合滤前水质特点,优化出一个最佳L/d值.

均匀级配滤料　　均匀级配滤料（uniformly  graded  filtering  media）指的是粒径比较均匀，不均匀系数  (K80）一般为  1.3～1.4  ，不超过  1.6  的滤料。

一、滤料的选择  
滤料的作用在于具有吸附悬浮物的表面积。过滤过程中接触凝聚作用的好坏，除了要求滤料具有适宜的颗粒级配外，主要决定于水中粘土胶体的混凝效果。随着过滤的生产实践及理论的进展，可以做为滤料的材料种类逐渐增多了。最早的滤料只限于天然的石英砂，后来逐渐有了破碎的无烟煤粒，及其他用天然材料加工的滤料，如大理石粒、磁铁矿粒、白云石粒及花岗石粒等。最近还创造出轻质滤料(聚苯乙烯发泡塑料珠)，作为反向滤料已用于生产实践。具体分析起来，凡满足下列要求的固体颗粒，都可以作为滤料：
(1)有足够的机械强度，以免在冲洗过程中颗粒发生过度的磨损而破碎。破碎的细粒容易进入过滤水中。磨损与破碎使颗粒粒径变小，这样更增加“干净滤层的水头损失”，而且在冲洗时也将会被水流带出滤池，增加了滤料的损耗，所以必须有足够的机械强度。
(2)具有足够的化学稳定性。以免在过滤的过程中，发生溶解于过滤水的现象，引起水质的恶化。严格说起来，一般滤料都有极微量的溶解现象，但不影响普通用水的水质要求。例如石英砂有微量溶解于水，但在生活用水中，对SiO2没有严格的含量要求，所以作为滤料是没有问题的。但在某些工业用水中(如锅炉补充用水)对于SiO2的含量有严格要求时，用无烟煤代替石英砂作为滤料就比较合适一些了。
(3)能就地取材、价靡。在水处理中最常用的滤料是石英砂，它可以是河砂或海砂，也可以是采砂场取得的砂。  
(4)外形接近与球状，表面比较粗糙而有棱角，这样吸附表面比较大，棱角处吸附力最强。
  按机械强度及化学稳定性来比较石英砂、无烟煤粒及大理石粒的性能：石英砂有足够的机械强度，并且在中性水、酸性水(pH值在2.1～6.5范围)中都很稳定，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，在一般碱性、中性、酸性水中都不溶解，它的机械强度可见表3.1。试验用门头沟无烟煤粒及用阳泉无烟媒粒，装入有机玻璃模型滤池(d＝50毫米)内，以膨胀滤为50％的冲洗强度连续冲洗了407小时(相当于生产滤池四年半的冲洗时间)，然后检查其磨损程度。从表3.1可以看出，经试验后这两种煤的粒径变化都很小，破碎损失也很小。  
理石粒滤料，机械强度稍差，在中性水及碱性水中(pH值在8.5～11.8范围)都很稳定，但能溶解于酸性水。
　
　
二、滤料的粒径与级配
  滤料颗粒的大小用“粒径”表示，粒径是指能把滤料颗粒包围在内的一个假想球面的直径，如图3.7所示。滤料颗粒间的数量关系由筛分试验求得，具体方法如下。
  取砂样约300克，置于105℃的恒温箱中烘干，从干砂样中称取100—200克(准至0.01克)，放于一组筛中过筛，最后称出留在每一筛上的颗粒重量，得表3.2的筛分结果。表3.2的结果可以绘成图3.8的曲线，称为沙样的级配曲线。  
有了这个级配曲线，就可以了解许多有关滤料级配的术语。例如曲线与纵座标10％交点的横座标筛孔就叫做d10，同样的关系可以得d80、d10称为有效粒径，指小于它的颗粒是产生水头损失的主要部分。d80/d10的比值叫做不均匀系数。从图中得：有效粒径d10＝0.53毫米，d80＝1.05毫米，并算得不均匀系数K80»2。
  d10反映了沙样中小颗粒的大小，K80反映砂样颗粒大小不均匀程度，所以这两个指标对于砂样颗粒的大小关系基本上给出了一个全面的概念。
  不均匀系数越大。则大小颗粒间的差别越大，大小颗粒掺杂的结果，会降低滤料层的孔隙率，影响滤料层的含污能力和增加过滤时的阻力。
  什么叫滤料层的孔隙率?滤料层的孔隙率是指滤料颗粒间空隙的体积与滤料层的体积(它等于滤料颗粒的总体积与滤料颗粒间空隙的体积之和)的比值。目前常用的砂滤料的孔隙率约为0.40。无烟煤的孔隙率约为0.5。  
什么叫滤料的含污能力?滤料的含污能力是指在保持滤池的出水水质的条件下，在整个工作周期内，单位体积滤料内的含泥量。可用公斤/米3或克/厘米3表示。在同样的水质条件下，滤料的含污能力降低，则滤池的工作周期要缩短。  
上边介绍的方法是一般的表示筛分资料的方法，在生产中应用是比较方便的。但是为了得到更好的滤料粒度的数据，特别是用于有关理论的计算时，这样得出的粒径的大小有两个缺点：(1)筛子孔径在制造及使用上有较大误差，(2)由于滤料形状是不规则的，所以只能反映颗粒能通过筛孔，反映不了它的形状，但实际的颗粒也可能是扁的，也可能是长条的，它们的重量及体积可能差得很远。为了解决上述矛盾，另有一种表示粒度的方法，就是用“筛的校准孔径”代替筛子的名义孔径。校准孔径d¢的求法如下：将滤料砂样放在筛孔为d的筛里面，筛掉那些细沙。筛完后将筛放在另一张纸上，并用盖将筛盖好。用劲将筛振动几下，这样又有一些颗粒筛落下来。这些颗粒代表恰好通过筛孔d的颗粒，从这些颗粒中取出n个，在分析天平上称其重量(通常称出100毫克)数出其粒数，再用下式计算筛的校准孔径