1、前言

我國水資源不足，全國有70%的城市缺水，而水資源被污染也很嚴重，據前二年統計，全國污水排放量240億噸/年，其中80%以上未經任何處理直接排入水域，使可利用水資源愈來愈少，許多國家廢水利用率高達50-60%，我國的一些大企業里廢水利用率僅20-30%，許多企業根本不回收利用廢水，全國廢水利用率約2.5%。有些廢水僅需要去除懸浮物即可重復使用，因此以無煙煤濾料為(wei)主(zhu)的(de)(de)雙層或三層濾池價廉的(de)(de)處理方法(fa)已引起人(ren)們的(de)(de)注意。在(zai)此(ci)我們僅以自己的(de)(de)實踐經驗(yan)介紹給大家。

2、凈水作用

含有懸浮(fu)顆粒(li)(li)的(de)水流經濾(lv)料（石英砂或無煙煤），懸浮(fu)顆粒(li)(li)被截留，水得到澄(cheng)清(qing)，隨(sui)著(zhu)過濾(lv)時間的(de)延伸(shen)和濾(lv)料層中沉(chen)積(ji)物的(de)積(ji)累，濾(lv)層被沉(chen)積(ji)物所飽和，就不能再(zai)澄(cheng)清(qing)了。

雙層(ceng)(ceng)機(ji)械(xie)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器是指(zhi)在一(yi)臺濾(lv)(lv)(lv)器筒(tong)體中(zhong)裝有無(wu)(wu)(wu)煙(yan)煤(mei)、石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)二種顆粒(li)(li)(li)材質為(wei)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)，上層(ceng)(ceng)為(wei)較粗(cu)粒(li)(li)(li)徑（1.2-2.0mm）的(de)無(wu)(wu)(wu)煙(yan)煤(mei)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)，下層(ceng)(ceng)為(wei)較細粒(li)(li)(li)徑（0.5-1.2mm）的(de)石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)。過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)時，水(shui)(shui)(shui)流(liu)首先(xian)通過(guo)(guo)無(wu)(wu)(wu)煙(yan)煤(mei)濾(lv)(lv)(lv)層(ceng)(ceng)，水(shui)(shui)(shui)中(zhong)所含的(de)懸浮雜(za)質機(ji)械(xie)地被(bei)截留在無(wu)(wu)(wu)煙(yan)煤(mei)表面(mian)(mian)，有的(de)細小(xiao)顆粒(li)(li)(li)被(bei)水(shui)(shui)(shui)流(liu)逐漸帶向(xiang)下層(ceng)(ceng)，同時懸浮顆粒(li)(li)(li)除了(le)在較細的(de)石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)層(ceng)(ceng)堆(dui)積外，大量的(de)懸浮粒(li)(li)(li)子在無(wu)(wu)(wu)煙(yan)煤(mei)層(ceng)(ceng)中(zhong)被(bei)吸附截留，逐漸形(xing)成(cheng)立體沉淀物層(ceng)(ceng)，過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)過(guo)(guo)程中(zhong)同樣(yang)起(qi)著過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)作(zuo)用。由此(ci)可(ke)知，雙層(ceng)(ceng)機(ji)械(xie)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)器運行中(zhong)，過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)效果較單層(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)好，處(chu)理水(shui)(shui)(shui)量也隨之增加(jia)(jia)。單層(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)（石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)）過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)主要(yao)是在石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)表面(mian)(mian)濾(lv)(lv)(lv)層(ceng)(ceng)內進行，過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)層(ceng)(ceng)面(mian)(mian)積小(xiao)，水(shui)(shui)(shui)頭(tou)損(sun)失大，懸浮粒(li)(li)(li)子容易穿透(tou)(tou)，雙層(ceng)(ceng)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)（無(wu)(wu)(wu)煙(yan)煤(mei)-石(shi)英(ying)(ying)砂(sha)）過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)主要(yao)依靠較粗(cu)顆粒(li)(li)(li)無(wu)(wu)(wu)煙(yan)煤(mei)層(ceng)(ceng)的(de)吸附截留作(zuo)用，形(xing)成(cheng)沉淀物過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)層(ceng)(ceng)，增加(jia)(jia)了(le)過(guo)(guo)濾(lv)(lv)(lv)面(mian)(mian)積，水(shui)(shui)(shui)頭(tou)損(sun)失小(xiao)，流(liu)速(su)可(ke)以增加(jia)(jia)，又不(bu)易穿透(tou)(tou)，產水(shui)(shui)(shui)工作(zuo)周期長。

煤碳是天然形成的(de)(de)(de)，主要(yao)成份是有(you)(you)(you)(you)機碳化合(he)物(wu)(wu)，煤粒基本上是非極性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)，其表(biao)面(mian)有(you)(you)(you)(you)許許多多大(da)(da)大(da)(da)小(xiao)小(xiao)的(de)(de)(de)孔(kong)(kong)隙，實踐證明，非極性(xing)的(de)(de)(de)固體(ti)表(biao)面(mian)親非極性(xing)的(de)(de)(de)液(ye)體(ti)，而(er)(er)疏(shu)極性(xing)液(ye)體(ti)，又由于毛細管的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)，過濾時(shi)容(rong)易吸附截留水中的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)(you)機物(wu)(wu)，懸浮微(wei)粒，絮凝物(wu)(wu)等雜質(zhi)，而(er)(er)非極性(xing)烴類(lei)油脂，油污等可以輕而(er)(er)易舉地擠(ji)掉煤孔(kong)(kong)隙中原(yuan)有(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)極性(xing)水分子，取而(er)(er)代之，使(shi)水得到了凈化。同時(shi)，無煙(yan)煤還具有(you)(you)(you)(you)一定除味脫色的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)，無煙(yan)煤所具有(you)(you)(you)(you)的(de)(de)(de)優異特性(xing)，使(shi)其成為(wei)工業凈水中價(jia)廉物(wu)(wu)美(mei)的(de)(de)(de)優良濾材(cai)。

3、濾料選擇

3.1 濾料的基本性能

（1）粒度(du)：粒徑(jing)和不(bu)(bu)均(jun)勻系數(shu)這(zhe)兩個指標是影響過濾(lv)器正(zheng)常(chang)工(gong)作的(de)重要參數(shu)，粒徑(jing)大(da)，懸(xuan)浮物易穿透濾(lv)層，反洗(xi)強度(du)大(da)，否則殘留沉淀物與濾(lv)料結塊影響水流分(fen)布，粒徑(jing)小(xiao)，阻力增(zeng)加，水頭(tou)損(sun)失(shi)亦大(da)，濾(lv)料顆(ke)粒大(da)小(xiao)不(bu)(bu)均(jun)勻同樣(yang)影響反洗(xi)和濾(lv)層過濾(lv)，因此，根據設計要求，選取合適的(de)粒徑(jing)，一(yi)般無煙煤濾(lv)料粒徑(jing)0.8-2.0毫(hao)米(mi)，石英砂0.5-1.2毫(hao)米(mi)，不(bu)(bu)均(jun)勻系數(shu)1.3-1.5，密度(du)1.4-1.6。

（2）機(ji)械(xie)強度：可(ke)以(yi)用(yong)磨(mo)損性和(he)磨(mo)碎(sui)性兩個指標來衡量，在反(fan)洗過程中(zhong)濾(lv)(lv)料顆粒(li)間(jian)不斷(duan)的(de)碰撞和(he)磨(mo)擦，就會發生顆粒(li)的(de)磨(mo)碎(sui)和(he)磨(mo)損，從而改變濾(lv)(lv)料原(yuan)有的(de)特性，影響過濾(lv)(lv)效果(guo)，水處理工(gong)藝中(zhong)要求濾(lv)(lv)料磨(mo)損率＜0.5%，磨(mo)碎(sui)率＜4%。

（3）化學(xue)穩定性：若(ruo)溶解(jie)固形物的增加(jia)(jia)量(liang)＜20毫(hao)克/升，耗氧量(liang)增加(jia)(jia)＜10毫(hao)克/升，硅酸增加(jia)(jia)量(liang)＜10毫(hao)克/升，則(ze)此濾料可(ke)以認(ren)為是(shi)化學(xue)穩定的。

（4）其它雜質含量

無煙煤濾料(liao)中若含(han)硫量偏高，會腐蝕(shi)設(she)備、管道、容器，減少使用壽命(ming)，含(han)量應以＜0.25%為(wei)佳，其余(yu)如Pb、Cu、Zn等(deng)重金屬(shu)含(han)量愈低(di)愈好(hao)。

表1 濾料的化(hua)學穩定性

名稱	中性pH6.7			酸性pH2.1			堿性pH11.8
	溶解固形物mg/l	耗氧量mg/l	SiO2mg/l	溶解固形物mg/l	耗氧量mg/l	SiO2mg/l	溶解固形物mg/l	耗氧量mg/l	SiO2mg/l
石英砂	2-4	1-2	1-3	4	2	0	10-16	2-3	5.7-8
無煙煤	6	6	1	4	3	0	10	4	1

3.2 我(wo)國(guo)無煙煤濾料特(te)性

我(wo)國(guo)無(wu)煙煤產地分布廣，蘊藏量大，品(pin)質(zhi)優，適(shi)宜于加工(gong)成(cheng)濾料(liao)使用，如：北京門頭溝（比重(zhong)(zhong)1.8），河南焦作(zuo)（比重(zhong)(zhong)1.43），四川永川，長江（比重(zhong)(zhong)1.45），貴州納雍縣（比重(zhong)(zhong)1.43），寧夏銀(yin)川（比重(zhong)(zhong)1.5，低硫，材(cai)質(zhi)好(hao)），福建(jian)龍巖（密度1.7，破(po)碎率(lv)(lv)0.24%，磨損率(lv)(lv)0.2%，鹽酸(suan)可溶性2%）等等，均可采用制(zhi)作(zuo)。

3.3 濾層級配組成

濾(lv)料(liao)(liao)是過(guo)(guo)濾(lv)裝(zhuang)置的(de)(de)重(zhong)要部(bu)分，正確地選擇濾(lv)料(liao)(liao)，確定(ding)濾(lv)料(liao)(liao)顆(ke)粒大小的(de)(de)級配以及濾(lv)料(liao)(liao)層的(de)(de)高度是過(guo)(guo)濾(lv)裝(zhuang)置設計(ji)中的(de)(de)一項重(zhong)要內容，它對過(guo)(guo)濾(lv)裝(zhuang)置的(de)(de)正常運(yun)行有(you)重(zhong)要意義(yi)，我們在(zai)水(shui)處理工(gong)程中設計(ji)的(de)(de)雙層機(ji)械過(guo)(guo)濾(lv)器(qi)濾(lv)層級配組成如圖1。

上層無煙(yan)煤濾層粒徑(jing)1.2-2毫(hao)米，厚度600-900毫(hao)米，下(xia)層為(wei)石英(ying)砂濾層粒徑(jing)0.5-1.2毫(hao)米，厚度400-600毫(hao)米，承托(tuo)層組(zu)成，如下(xia)表：

層次（由上到下）	粒徑（mm）	厚度（mm）
1	2-4	150-200
2	4-6	150-200
3	6-12	150-200
4	12-25	150-200

3.4 合理操(cao)作

合(he)理操作(zuo)主要(yao)是指反沖洗操作(zuo)，當過(guo)濾器出(chu)水水質(zhi)超過(guo)給(gei)定(ding)的水質(zhi)要(yao)求(qiu)或達(da)到上限允許水頭損失(shi)（壓力(li)差超過(guo)0.05MPa）時，此時濾層已(yi)處于飽(bao)和(he)狀態(tai)，過(guo)濾器需要(yao)停止運(yun)行，進行反洗。

因雙層過(guo)濾(lv)(lv)器濾(lv)(lv)層厚，截污量大，故配以(yi)壓(ya)(ya)(ya)縮空(kong)氣反沖(chong)洗(xi)系(xi)統，先空(kong)氣擦洗(xi)（氣壓(ya)(ya)(ya)0.25-0.5MPa，反沖(chong)3-5min），使壓(ya)(ya)(ya)實的(de)濾(lv)(lv)層松動，粘附著的(de)懸(xuan)浮顆粒(li)脫落下來(lai)，然(ran)后，用水(shui)反沖(chong)（反洗(xi)強度14-16L/m·s，膨脹度30-50%，反沖(chong)3-5min），待反洗(xi)出(chu)水(shui)澄清為(wei)止，反沖(chong)洗(xi)效果對過(guo)濾(lv)(lv)效率(lv)影響甚大，因反洗(xi)不(bu)好，濾(lv)(lv)層內污染物(wu)累積起來(lai)，與濾(lv)(lv)料顆粒(li)粘結在一起，形(xing)成塊狀(zhuang)，惡化(hua)過(guo)濾(lv)(lv)過(guo)程，嚴重的(de)會(hui)使過(guo)濾(lv)(lv)器失(shi)去工作(zuo)能力。

4、經濟價值

雙層(ceng)濾(lv)料與單層(ceng)濾(lv)料相(xiang)比，歸納于表3：

表3 雙(shuang)層(ceng)濾料與(yu)單層(ceng)濾料相比

項目	無煙煤·石英砂	石英砂
制水工作周期	32-40時/周期	12-30時/周期
反沖次數	少	多
反沖洗	容易，用水量少	不易，用水量大
水頭損失	小	大
濾速	＞15米/時	＜10米/時
出水濁度	1度左右	3度左右
除色除臭	有作用	無作用
廢料利用	無煙煤作燃料	丟棄
截污量	大	小
更換期	5-7年	2-3年

由此可見，無(wu)煙煤組成的(de)雙層(ceng)過濾器，增加了濾料層(ceng)的(de)吸(xi)附面積，降低水頭損失，提(ti)高(gao)濾層(ceng)含污能力，濾速高(gao)，單位產水量提(ti)高(gao)50%以上，除(chu)濁效果也好(hao)，是挖潛改造解決供水緊(jin)缺的(de)有效途(tu)徑。

例如(ru)上海第三(san)鋼鐵廠轉(zhuan)爐分廠，壓力濾器挖(wa)潛改造，對(dui)原有(you)設備換上雙層(ceng)濾料，既(ji)提高了(le)產(chan)水量，滿足了(le)鑄造生產(chan)的(de)用水，又降低了(le)濁度。（見(jian)表4 ）

表4 1989年改(gai)造(zao)前后比較數(shu)據

項目	出水T/H	濁度mg/l	用水狀況
投產前	120	40-50	用水緊張
投產后	250	10以下	正常供水

1992年11月中(zhong)國城鎮供(gong)(gong)水(shui)(shui)協公企管委在涌江(jiang)召開水(shui)(shui)廠管理(li)現場會(hui)，介(jie)紹(shao)了寧波(bo)自來水(shui)(shui)公司科學(xue)管理(li)經(jing)(jing)驗，對舊的供(gong)(gong)水(shui)(shui)系統進行(xing)改(gai)造，采(cai)用無煙煤雙層(ceng)濾池，成為在同行(xing)業(ye)中(zhong)供(gong)(gong)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)居(ju)較(jiao)前地位，效(xiao)益也是同行(xing)業(ye)中(zhong)佼佼者，是目前全(quan)國城鎮供(gong)(gong)水(shui)(shui)系統中(zhong)實現自動化(hua)，現代化(hua)程度較(jiao)高的一(yi)家(jia)，改(gai)造前后的經(jing)(jing)濟效(xiao)益也是顯而易見(jian)的（見(jian)表5 ）。

表(biao)5 寧波自來水公司水廠改造情(qing)況

項目		較高	較低	平均值
投產前	原水濁度（度）	120	11	23.5
	處理后濁度（度）	10	2	3.5
	礬耗（kg/千噸）	53.7	30.27	41.9
投產后	原水濁度（度）	70	11	25.77
	處理后濁度（度）	2	0.1	0.4
	礬耗（kg/千噸）	41.6	15.5	26

5、結論

（1）雙層(ceng)濾(lv)料過濾(lv)器(qi)比單層(ceng)濾(lv)料過濾(lv)器(qi)優越，濾(lv)速(su)大：15m/h，出水濁度：1mg/l，增加產水量50%以上。

（2）雙層濾料(liao)級配，如下表：

項目		粒徑mm	厚度mm
無煙煤層		1.2-2	600-900
石英砂層		0.5-1.2	400-600
承托層	石英砂	2-4	150-200
	石英砂	4-6	150-200
	粗砂	6-12	150-200
	礫石	12-25	150-200

（3）是改(gai)造(zao)挖潛的(de)有效途徑，提(ti)高設備的(de)利(li)用率(lv)，提(ti)高經濟效益。

（4）我國無煙煤產地遼闊，品(pin)質優(you)，蘊藏量大，加工方(fang)便，價廉，是優(you)良(liang)的濾材。