在單層、雙層及多層層濾料濾池設(shè)計(jì)中，濾池的優(yōu)化設(shè)計(jì)是以濾池運(yùn)行處于最佳工作條件為原則。為此可調(diào)整各種工藝參數(shù)，使濾池的壓力周期等于它的水質(zhì)周期。以調(diào)整濾層厚度為例，增加濾層厚度會(huì)提高整個(gè)濾層的含污能力，延長(zhǎng)水質(zhì)周期。但濾層水頭損大也相應(yīng)增大，從而縮短了壓力周期。
石英砂單層濾料除鐵濾柱軸向分布,采用石英砂單層濾料做除鐵試驗(yàn)，濾柱采用D＝100mm透明有機(jī)玻璃管，石砂濾料d＝0.6～1.2mm，濾層厚度1000～1500mm不等，濾速8m/h，反沖洗強(qiáng)度12～14L／s.m2，原水含鐵量10～12mg／L。濾后水含鐵量＜0.3mg／L?？梢?，鐵高于主要是在上層約300mm范圍內(nèi)被去除的，相應(yīng)工作周期只有8小時(shí)。 可見，大部分濾層含污能力未被充分利用。實(shí)驗(yàn)中觀察：每次反沖洗結(jié)束，回落到濾層最上部的是細(xì)小的顆粒和破碎的鐵質(zhì)氧化物，厚度約80～150mm，其比表面積大、孔隙率小、附著物鏡檢微生物十分活躍，具有極強(qiáng)的吸附氧化能力，致使大部分鐵質(zhì)在此層被去除。但濾層也因此很快被堵塞，很快到達(dá)期終水頭損失值，迫使周期結(jié)束，不得不進(jìn)行反沖洗，在利用石英砂單層濾料進(jìn)行地面水除濁也有類似情況。在濾層厚度確定以后如何使整個(gè)濾層含污能力充分發(fā)揮作用至關(guān)重要。
無煙煤濾料一石英砂雙層濾料濾池因其顯而易見的優(yōu)點(diǎn),含污能力強(qiáng)，而廣泛地應(yīng)用于給水處理工藝?，F(xiàn)今，甚至研制三層濾料濾池，以期更大程度地利用整個(gè)濾層的含污能力。這是石英砂單層濾料所無法比擬的。但是，有一利必有一弊，雙層濾料、三層濾料濾池也有其不足之處：1、濾層構(gòu)造復(fù)雜2、對(duì)各層濾料篩分要求精確，操作麻煩，如級(jí)配不當(dāng)，投產(chǎn)后常有煤砂混雜現(xiàn)象發(fā)生。3、施工中，對(duì)墊層、各層濾料裝填要求嚴(yán)格，操作也麻煩。使用中，濾層一旦翻混或定期更換濾料更是令人頭疼。4、運(yùn)行中要求更高的管理水平。如管理不當(dāng)，反沖洗強(qiáng)度控制不好，會(huì)產(chǎn)生無煙煤濾料嚴(yán)重流失現(xiàn)象。要經(jīng)常補(bǔ)充新的濾料。
為此，人們又進(jìn)行了新的探索和大膽的實(shí)踐，以期尋求一種新的濾料，它既具有單層石英砂濾料和煤一砂雙層濾料的優(yōu)點(diǎn)，又避免了它們的不足，無煙煤?jiǎn)螌訛V料就是其中的姣姣者。
無煙煤濾料單層濾料用于地下水除錳的實(shí)驗(yàn)研
1、原水(深井)水質(zhì) [Mn2+]＝9.3mg／L ［Fe總］=14mg／L PH=6.5
2、工藝參數(shù):曝氣設(shè)備采用表面曝氣池，平板葉輪。除鐵濾柱共5個(gè)，分別裝填濾料：錳砂、石英砂、錳砂和無煙煤濾料,石英砂雙層濾料。濾層厚度1000mm。除錳濾柱共8個(gè)，分別裝填濾料：馬山錳砂、樂平錳砂、湘潭錳砂、錦西錳砂、無煙煤(6＃濾柱)石英砂和石灰石等。濾層厚度1500mm左右。濾料粒徑，無煙煤d=1.5～2.0mm，其余d＝0.6～1.4mm。濾速7.5m／h，反沖洗強(qiáng)度：無煙煤、石英砂、石灰石為12～14L／s m2，錳砂為16～18L／s.m2。
3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果:a、曝氣效果良好，曝氣后溶解氧飽和度達(dá)60～70％，CO2散除率達(dá)76～87％，H2S散除率達(dá)76～79％，PH由6.4～6.6提高到7.4-7.6。b、一級(jí)過濾除鐵效果良好，出水總鐵一直穩(wěn)定在0.1mg／L以下。工作周期一般為24小時(shí)，但無煙煤濾料-石英砂雙層濾料柱工作周期長(zhǎng)達(dá)48小時(shí)，較其他濾料工作周期延長(zhǎng)了一倍。C、二級(jí)過濾，各種濾料均需經(jīng)歷一個(gè)成熟期，成熟期長(zhǎng)短隨濾料不同而各異。樂平錳砂36天，馬山錳砂51天，無煙煤濾料為71大，石英砂和錦西錳砂為96天，成熟后的各種濾料均能穩(wěn)定地將［Mn2+］降0.1mg／L以下，在實(shí)驗(yàn)水質(zhì)條件下，各種濾料在成熟后均起著錳質(zhì)活性濾膜載體的作用。實(shí)驗(yàn)中觀察到，無煙煤濾料的工作周期長(zhǎng)達(dá)6～8天，而其他濾料的工作周期只有4?6天。而且無煙煤的工作周期還可延長(zhǎng)(水頭損失增長(zhǎng)較慢)，實(shí)驗(yàn)中怕濾層板結(jié)，影響實(shí)驗(yàn)，故人為地提前結(jié)束過濾周期。無煙煤?jiǎn)螌訛V料作為除錳濾料具有以下優(yōu)點(diǎn)：a、成熟期較短，成熟后除錳效果良好。b、粒徑大d=1.5-2.0mm，孔隙率大，含污能力強(qiáng)。c、工作周期長(zhǎng)達(dá)6?8天，表明整個(gè)濾層含污能力得到充分利用。d、無煙煤密度較小，需較小的反沖洗強(qiáng)度，節(jié)約反沖洗水量。 E、易于篩分、易于裝填、易于管理。三、無煙煤?jiǎn)螌訛V料用于地下水除鐵的生產(chǎn)實(shí)踐。
4、生產(chǎn)性實(shí)驗(yàn)：以無煙煤為濾料的除鐵實(shí)驗(yàn)。濾池面積12.5m2，無煙煤濾料d=0.6～2.0mm，濾層厚度為1000mm，濾速7～10m/h，工作周期人為地控制在48小時(shí)。實(shí)驗(yàn)運(yùn)行一個(gè)月，濾后水［Fe］一直穩(wěn)定在0.3mg／L以下，效果良好。實(shí)驗(yàn)期間，還與同期安裝的成熟錳砂濾料濾池進(jìn)行了各種濾速的穩(wěn)定工作時(shí)間的對(duì)比測(cè)試，在相同濾速條件下，無煙煤濾料的穩(wěn)定工作時(shí)間長(zhǎng)于錳砂，如濾速為10m／h。
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