現(xiàn)代過濾理論研究認(rèn)為,在快濾池中,懸浮顆粒的去除,主要是由顆粒與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。這就涉及到兩個(gè)方面的問題:第一是被水挾帶的懸浮顆粒如何脫離水流流線向?yàn)V料表面靠近的顆粒遷移機(jī)理。第二是當(dāng)懸浮顆粒與濾料表面接觸時(shí),依靠哪些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(jī)理,在這一機(jī)理中,要保證過濾出水水質(zhì),就必須保證濾層濾料具有一定的表面積,為懸浮顆粒被吸附在濾料表面提供足夠的吸附空間,以便懸浮顆粒有效地被吸附在濾料表面。直接過濾是混凝與過濾過程有機(jī)結(jié)合而形成的新的單元處理過程,原水在濾前預(yù)處理中,仍然依靠壓縮雙電層、電性中和作用以及吸附架橋、表面絡(luò)合作用,使原水中懸浮物質(zhì)脫穩(wěn)或凝聚成具有良好過濾性能的微絮體,當(dāng)帶脫穩(wěn)膠體的水流通過濾料表面時(shí),脫穩(wěn)的膠體與宏觀的濾料表面接觸從水中分離出去,相當(dāng)于微觀顆粒與宏觀濾料間的絮凝,當(dāng)宏觀濾料所提供的表面積越大,脫穩(wěn)的膠體與宏觀的濾料表面接觸的機(jī)率越大,這種微觀顆粒與宏觀濾料間的總體絮凝效果越好,出水水質(zhì)越好。由此可見,在過濾過程中整個(gè)濾層濾料表面積的大小對(duì)濾出水水質(zhì)的影響很大。
懸浮顆粒在濾層空隙水流中的遷移、輸送是由沉淀、慣性、阻截、擴(kuò)散、動(dòng)力效應(yīng)等基本作用的過程,對(duì)于一個(gè)顆粒來說,可能同時(shí)受幾種作用,但占主導(dǎo)作用的只是一種或兩種,主要取決于濁質(zhì)粒度的大小。對(duì)于濾料截除懸浮物質(zhì)的確切作用過程,目前還不十分清楚,但一般認(rèn)為必須通過微顆粒間濾料表面“輸送”以及在濾料表面的“附著”兩個(gè)階段才能達(dá)到。在“附著”過程中,濾料除濁質(zhì)能力的好壞不僅與濁質(zhì)粒子的物理化學(xué)特性有關(guān),并且濾料本身的表面物理和化學(xué)特性也具有很大的關(guān)系。然而單位面積濾層濾料表面積的大小對(duì)這整個(gè)濾后水水質(zhì)的好壞具有很大的影響。
從嚴(yán)格的理論上講,濾料所具有的對(duì)懸浮物的截留能力的濾料所提供的表面積,快濾池的過濾能力主要來自濾料顆粒表面吸附作用。在過濾過程中,濾料所提供的顆粒表面越大,對(duì)水中懸浮物的附著力越強(qiáng),為要達(dá)到一定的預(yù)期的出水水質(zhì)要求,濾料所提供的表面積應(yīng)滿足某小值,濾料所具有的截留能力還與濾料本身的表面特性有關(guān)。
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