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多介質(zhì)過濾器石英砂的過濾原理是怎樣的？

日期：2025-06-27 瀏覽：

一、機(jī)械篩分（直接攔截）

  • 原理：石英砂過濾器石英砂顆粒按一定粒徑級配堆積形成濾層，顆粒間的孔隙構(gòu)成 “篩網(wǎng)”，當(dāng)水流通過時，大于孔隙直徑的懸浮物被直接攔截。

  • 關(guān)鍵特性：

    • 石英砂粒徑越小、堆積越緊密，孔隙直徑越小，對細(xì)微顆粒的攔截精度越高（如 0.5mm 粒徑砂層可攔截≥5μm 顆粒）；

    • 濾層上層孔隙因先接觸水流，易被大顆粒堵塞，形成 “初始濾餅層”，進(jìn)一步提升篩分效率。

  • 應(yīng)用場景：適用于去除原水中可見懸浮物（如泥沙、藻類殘骸），是過濾初期的主要機(jī)制。

二、慣性碰撞與攔截

  • 原理：水流中的顆粒隨水流繞過石英砂顆粒時，因慣性保持原有運(yùn)動軌跡，與砂粒發(fā)生碰撞而被截留；部分顆粒雖未直接碰撞，但貼近砂粒表面時被吸附攔截。

  • 影響因素：

    • 顆粒粒徑越大、流速越高，慣性作用越明顯（如 10μm 以上顆粒易因慣性碰撞被截留）；

    • 石英砂表面粗糙度越高，碰撞攔截概率越大（天然石英砂比光滑石英砂攔截效率高 10%-20%）。

  • 典型案例：在地下水除鐵工藝中，F(xiàn)e (OH)?膠體顆粒（粒徑 1-5μm）通過慣性碰撞被石英砂捕獲。

三、擴(kuò)散沉積（布朗運(yùn)動）

  • 原理：微小顆粒（＜1μm）因布朗運(yùn)動隨機(jī)運(yùn)動，與石英砂表面接觸后被吸附，該機(jī)制在低流速條件下更顯著。

  • 關(guān)鍵參數(shù)：

    • 水流速度≤5m/h 時，擴(kuò)散沉積效率提升 30%-50%（如電子超純水預(yù)處理需控制低流速）；

    • 石英砂比表面積越大（如細(xì)粒徑砂），擴(kuò)散沉積作用越強(qiáng)。

  • 應(yīng)用場景：用于去除水中膠體硅、細(xì)菌等微小顆粒，是深層過濾的主要機(jī)制。

四、吸附與絮凝作用

  • 物理吸附：石英砂表面存在范德華力，對水中帶電膠體（如黏土顆粒）產(chǎn)生吸附作用，尤其當(dāng)砂粒表面帶負(fù)電荷時，可吸附水中陽離子膠體。

  • 化學(xué)吸附（催化作用）：

    • 石英砂若含有微量金屬氧化物（如 Fe?O?），可催化水中溶解氧與鐵錳離子反應(yīng)，生成沉淀物被截留（如地下水除鐵錳工藝）；

    • 當(dāng)原水投加絮凝劑（如 PAC）時，石英砂表面可作為絮凝核心，促進(jìn)絮體長大并被截留。

  • 案例：在市政水處理中，投加 PAC 后形成的 Al (OH)?絮體，通過石英砂的吸附 - 架橋作用被高效去除。

五、深層過濾與截污分布

  • 濾層深度與截污規(guī)律：

    • 上層濾層（0-300mm）：主要截留大顆粒（＞50μm），形成 “粗過濾區(qū)”，易堵塞；

    • 中層濾層（300-800mm）：通過慣性碰撞和吸附截留中等顆粒（10-50μm）；

    • 下層濾層（800mm 以下）：依靠擴(kuò)散沉積和吸附去除細(xì)微顆粒（＜10μm），為 “精過濾區(qū)”。

  • 級配設(shè)計的作用：
    采用 “上細(xì)下粗” 級配（如上層 0.5-0.8mm 石英砂，下層 1.0-2.0mm）時，截污分布更均勻，濾層利用率提升 40% 以上（對比單層等粒徑濾料）。


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