為探究雙介質(zhì)和單介質(zhì)過濾器在渾水條件下的水力特性,對(duì)石塑混合、石英砂與PVC塑料3種不同介質(zhì)進(jìn)行了室內(nèi)物理模型試驗(yàn),并對(duì)各介質(zhì)濾料進(jìn)行分析。結(jié)果表明:石英砂介質(zhì)水力性能最差,堵塞快,水頭損失大,但除砂率最好,表面堵塞嚴(yán)重;PVC塑料介質(zhì)水力性能最好,但過濾效果差,堵塞很慢,導(dǎo)致除砂率低,并且不穩(wěn)定,基本存在表面過濾;石塑混合介質(zhì)的水力性能介于石英砂與PVC塑料介質(zhì)之間,變化趨勢(shì)跟PVC塑料介質(zhì)大致相同,并且很接近,除砂率相對(duì)較好,濾層整體攔截泥沙,不存在大面積的表面過濾。石塑混合介質(zhì)充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),水力性能接近PVC塑料介質(zhì),達(dá)到節(jié)能減耗,克服了單一介質(zhì)使用的缺點(diǎn),優(yōu)化了過濾器內(nèi)部濾層結(jié)構(gòu),避免濾層的表面過濾,分層攔截泥沙。試驗(yàn)為探索更多的多層復(fù)合介質(zhì)過濾器提供技術(shù)支撐。 

【文章來源】：節(jié)水灌溉. 2020,(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

顆分曲線

表1 濾料顆粒結(jié)構(gòu)尺寸及空隙比Tab.1 Structure size and void ratio of filter particles 序號(hào) 濾料種類 粒徑/mm 球形系數(shù) 孔隙率/% 比重 1 PVC塑料薄片 6.5 0.90 45 1.27 2 石英砂 4.5 0.71 40 2.652.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

圖3中(a)、(b)和(c)分別表示石英砂的流量變化與時(shí)間的關(guān)系、石英砂的水頭損失變化與時(shí)間的關(guān)系和石英砂除砂率的變化與時(shí)間的關(guān)系。由圖3(a)所示,3種流量隨著時(shí)間的變化趨勢(shì)相同,初始流量越大,在相同的時(shí)間內(nèi),流量減少的越快,是因?yàn)榱髁吭酱?攜帶沙能力越強(qiáng),過濾器內(nèi)部泥沙越多,堵塞的就越快。小流量,攜帶沙能力較弱,流量變化緩慢,堵塞的也較慢。在過濾的后期流量減少變化緩慢,是因?yàn)檫^濾器堵塞,流量小,攜帶沙能力弱等原因。圖3(b)所示,3種水頭損失隨著時(shí)間的變化趨勢(shì)相同,初始流量越大,初始水頭損失越大,水頭損失增加也越快。初始流量越大,過濾器堵塞的越快,壓力也隨之增加越快。在過濾的后期水頭損失增加變化緩慢,同樣是因?yàn)檫^濾器堵塞,流量小,挾沙能力弱,堵塞緩慢等原因。圖3(c)是除砂率時(shí)間的變化,3種流量下的除砂率變化趨勢(shì)相同,初始流量越大,過濾前期除砂率越小,過濾后期除砂率相對(duì)越大。是因前期過濾流量越大,流水速度大,動(dòng)力也越大,攜帶泥沙穿過介質(zhì)濾層的能力越強(qiáng),導(dǎo)致過濾前期除砂率較小。過濾后期,在過濾20 min時(shí),因泥沙被石英砂介質(zhì)吸附,攔截等作用,在介質(zhì)濾層表面,形成一層泥沙雜質(zhì),構(gòu)成了“濾餅過濾”,提高了過濾精度,還因流量減小,挾沙能力減弱,進(jìn)口含沙量較少,導(dǎo)致出口含砂量也越小等原因。由圖3可以看出,初始流量越小,流量減少變化緩慢,水頭損失增加也緩慢,前期除砂率相對(duì)比較大且趨于穩(wěn)定。后期除砂率急劇增加,是因石英砂介質(zhì)堵塞太快,水頭損失也相對(duì)很大。即石英砂介質(zhì)濾料,過濾效果較好,但是水頭損失大,過濾時(shí)間短,堵塞太快,導(dǎo)致反沖洗頻繁,耗能費(fèi)水,不利于當(dāng)下節(jié)能減排的趨勢(shì)。探索能耗低,抗堵塞強(qiáng)和反沖洗效率高的新濾料和新過濾技術(shù),是當(dāng)下和以后長(zhǎng)期的發(fā)展思慮。過濾后表面積沙情況如圖4所示,石英砂介質(zhì)過濾25 min左右,濾層表面已堆積了一層泥沙,由圖3(a)和圖3(b)可以看出,濾層早已發(fā)生堵塞,表面積沙只是濾層進(jìn)一步堵塞,流量迅速減少,壓力也快速上升,除砂率也快速提升,此時(shí)已形成“濾餅過濾”。即后期濾層表面不斷積累泥沙,到60 min左右逐漸累積有3～4 cm厚。所以石英砂介質(zhì)存在表面過濾,下層濾料介質(zhì)還未發(fā)生作用,上層濾料已經(jīng)堵塞,這是石英砂介質(zhì)最主要的缺點(diǎn)之一。

【參考文獻(xiàn)】：
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