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石英砂濾料在污水處理中的應用

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石英砂濾料在污水處理中應用
石英砂在水處理方面起到越來越重要的作用,去除懸浮物起到過濾作用,作為一項技術手段,在任何水處理工程運用時,應先了解其的一些特性和技術指標,下面從石英砂濾料本身特征和石英砂過濾器運行流程簡述其在水處理中的應用。
第一部分 石英砂濾料
一、   石英砂濾料的簡介
石英砂濾料是采用天然石英礦石,經破碎,水洗,篩選,酸洗,烘干,二次篩選而成的一種水處理濾料; 石英砂主要成分是二氧化硅,含有氧化鐵、粘土和有機雜質。石英砂濾料外觀呈多棱形、球狀,純白色,硬度大,抗腐蝕性好,密度大,機械強度高,載污能力線使用周期長的特點,是化學水處理的理想材料。在單層、雙層過濾池、過濾器和離子交換器中適用,其各項指標均達到了(CJ/T43-1999)標準。
石英砂濾料起到過濾作用,就像水經過砂石滲透到地下一樣,將水中的那些懸浮的物阻攔下來,主要針對那些細微的懸浮物。
石英砂作為過濾料的應用,石英砂與過濾容器結合,用于截留水中懸浮物膠體等顆粒雜質,從而起到過濾的作用。
二、   石英砂濾料的工作原理
在石英砂過濾的過程中,懸浮顆粒的去除,主要是由顆粒和濾料之間以及顆粒與顆粒之間的吸附粘附作用而被去除的。這就涉及到兩方面的原理:第一是被水攜帶的懸浮顆粒物發生遷移,脫離水流流線向濾料表面靠近,既遷移機理;第二就是當懸浮顆粒與濾料接觸時,依靠某種或某幾種力(其中有范德華力、表面張力及庫侖力)的作用使得它們粘附在濾料表面上,這就是顆粒的粘附機理,在這一機理中,要保證過濾出水水質,就保證濾層濾料一定的表面積,為懸浮顆粒吸附在表面上提供足夠的吸附空間,以便懸浮顆粒物有效的被吸附在濾料表面。懸浮顆粒物在濾層空隙水流中遷移輸送由沉淀、慣性、阻截、擴散、動力效應等基本作用的過程,至于顆粒受到哪些力的作用,取決于濁質粒度的大小。在過濾過程中,濾料的表面積起到最重要的作用,濾料所提供的顆粒表面越大,對水中懸浮物的附著力越強,為要達到一定的預期的出水水質要求,濾料所提供的表面積應滿足某一最小值。
三、     石英砂濾料的分類
石英按品質可分為普通石英砂,精制石英砂,高純石英砂,熔融石英砂。 但在水處理這種中,一般只用到兩種,普通石英砂濾料和精制石英砂濾料,而精制石英砂適用于純水中,污水處理一般只用普通石英砂。普通石英砂的理化性質如下:
表一:石英砂的理化性能
分析項目
鑒定數據
分析項目
鑒定數據
分析項目
鑒定數據
SiO2含量
90-99%
容重
1.75t/m3
鹽酸
可溶率
0.4%
莫氏硬度
7.5
磨損率
0.3%
耐酸度
耐強酸
沸點
2550℃
破碎率
0.35%
耐堿度
耐堿性良好
溶點
1480℃
灰粉率
0.25%
Zn含量
0.005%
比重
2.67
空隙率
43%
其它金屬
含量
不超過國家飲用水標準
其中Fe2O3≤0.06—0.02%,耐火度1750---1800,外觀部分大顆粒,表面有黃皮包囊。在污水處理中,用三五年都沒問題,只要防止石英砂流失就行,即使被污染了不要緊,因為污水處理中,污泥可以進行好氧或者厭氧呼吸,將污水中的污染物降解。 
四、     石英砂濾料的技術要求
石英砂濾料的破碎率和磨損率之和不應大于1.5%(百分率按質量計,下同)。
石英砂濾料的密度不應小于2.55g/cm3,使用中對密度有特殊要求都除外。
石英砂濾料應不含可見泥土、云母和有機雜質,濾料的水浸出液不含有毒物質。含泥量不應大于1%,密度小于2g/cm3的輕物質的含量不應大于0.2%。
石英砂濾料的灼燒減量不應大于0.7%。
石英砂濾料的鹽酸可溶率不應大于3.5%。
單層或雙層濾料濾池的石英砂濾料粒徑范圍,一般為0.5~1.2mm。三層濾料濾池的石英砂濾料粒徑范圍,一般為0.5~0.8mm。
⑺ 在各種粒徑范圍的石英砂濾料中,小于指定下限粒徑的不應大于3%,大于指定上限粒徑的不應大于2%。
⑻ 石英砂濾料的有效粒徑和不均勻系數,由使用單位確定。
五、     影響石英砂濾料過濾的因素
1、          水質的溫度
溫度對濾料過濾的影響是明顯的,溫度高,水的粘度高,有利于過濾,溫度低,水的粘度低,不利于過濾。溫度一般控制在20-30.不同水質不同情況,最佳溫度在使用石英砂過濾時,可以現在實驗室里進行小試,然后再行確定。
2、          pH
普通石英砂在pH中性及值范圍內的酸性水中都很穩定,但在堿性條件下有微溶現象。化學水處理中SiO2增量不應超過2mg/L。
3、          運行周期
石英砂濾料在使用過程中,使用周期隨不同水質而不同,為了保證出水水質的達標,要及時檢驗石英砂濾料的運行狀況,并且要隨時檢驗出水的濁度,當出水不在清澈,水質濁度高時,要及時進行反沖洗濾料,在日常的試驗中,把握石英砂濾料的使用周期。一般可以以水頭損失為石英砂濾料是否到期為依據,當水頭損失為1.5~1.8m時,說明濾料周期已到,停止過濾,進行反沖洗。
4、          石英砂濾料的孔徑
常用規格有:0.5-1.0mm、 0.6-1.2mm、 1-2mm 、2-4mm 、4-8mm 、8-16mm 16-32mm
在研究均質石英砂過濾性能研究中發現,不同粒徑的均質石英砂進行直接過濾,在單位面積濾層濾料表面積相等的條件下,進行過濾性能比較,經過試驗證明,單位濾層濾料顆粒表面積相等的條件及運行參數相同的情況下,過濾以后,出水的濁度等基本相同,粗石英砂過濾的水頭損失小于細石英砂的過濾的水頭損失。主要是因為粗粒徑的有效孔隙率優于細粒徑的有效孔隙率,粗粒徑濾料截留濁質后濾層內部水流變化比細粒徑濾料截留濁質后濾層內部水流變化慢且小,在處理污水過程中,一般采用較粗粒徑的濾料。
5、          石英砂濾料濾層的厚度
石英砂濾料濾層的厚度本沒有硬性的規定,各單位或企業可根據不同的水質自行制定濾層厚度,但根據我國許多生產過程中水處理的實際情況試驗中,有一定的經驗,可以借鑒一下:如:單濾層濾料過濾中,使用石英砂粒徑為0.5~1.2mm,而濾層厚度為0.7m;發過使用的石英砂濾料,粒徑為0.7~2.0mm,濾層厚度為0.95~1.5m;美國日處理污水130萬方,粒徑1.7mm,濾層后1.8m;中國北京的第九水廠二期工程日處理水量為50萬方,粒徑為1.1mm,濾層厚度為1.5m。
綜合4、5兩條,石英砂濾料的粒徑和厚度對過濾性能的好壞有著重要的作用。在使用濾層過濾中,濾料的濾徑越大,可容納的懸浮物空間越大,過濾能力強,截污量大;而同樣的足夠保護厚度的條件下,懸浮物可以更多地被截留,使中下層濾料更好的發揮作用。所以粒徑與濾層厚度的選擇,是衡量過濾器性能的重要指標,一般認為,濾層厚度和粒徑的比值越大越好,據中國《城市供水行業2000年技術進步發展規劃》提出:“為保證水質,濾層厚度粒徑比應大于800。”當然,在各企業中,可根據自己污水性質,在實驗中尋求二者的最佳關系值。
六、     石英砂濾料的貯存
石英砂濾料包裝袋上應印字表明產品名稱、粒徑范圍、生產廠名,字體的顏色一般為棕色。
 石英砂濾料宜用耐用織物袋包裝運輸,粒徑大于16mm的濾料包裝可以適當降低。石英砂濾料在運輸和貯存期間應防止包裝袋破損,以漏失和混入雜物。
石英砂濾料不宜與承托料及其它濾料一起堆放。 石英砂濾料和其它濾料不宜與其它有毒有害物品個污染物品一起堆放。不能漏天存放,防塵防污染存放,一般質保期為十年。
七、     石英砂濾料過濾的注意事項
1、進水中不能含有大于5mm的顆粒物,如有,應在砂濾前安裝一張濾網,避免大顆粒物對砂濾過程產生危害;
2、禁止污泥膨脹,污泥浮渣類廢水進入砂濾系統;
3、為提高砂濾去除SS的效果,可配合加入FeCl3或者是PAC,但禁止加入PAM,防止砂子板結;
4、禁止污泥脫水機水和氣浮系統出水直接進入砂濾系統;
5、水力負荷,注意砂濾承擔的水力負荷,根據不同的砂濾器或是快濾池的設備本身要求,定制進水量;
 

 

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