水处理滤料的基本要求和检验方法及现行标准

 水处理滤料一般应满足以下要求：

①机械强度高，生物滤池的运行过程中，存在着不同强度的水力剪切作用以及滤料之间的滚动摩擦过程，所以生物滤料必须具有可以满足在不同强度的水力剪切作用以及滤料之间摩擦碰撞过程中破损率低的机械强度要求。如果生物滤料本身不具有一定的机械强度，那么在运行过程中势必引起不同程度的破损而丧失其功能，使滤池内的生物量呈现不规律变化，其直接后果会导致出水水质扰动，布水布气短路。

②具有较大的比表面积，能提供黏着水中悬浮固体所需要的面积。

③较强的化学稳定性和抗腐蚀性，废水中含有各种化学成分或腐蚀性物质，所以滤料要有较高的化学稳定性，以免在运行过程中因滤料其中的物质溶于水而影响水质及降低滤料使用寿命，或因投加其他水处理药剂而使滤料的材质结构发生变异而解体。

④具有一定的颗粒级配和适当的空隙率。

⑤过滤速度大，过滤周期长，纳污量大。

⑥能保证适宜的密度，滤料密度过大，造成在反冲洗时滤料悬浮困难或使反冲洗时能耗增加密度过小，又不易于滤料在反应器中的运行工况，且易引起跑料，因此滤料密度需在一定范围之内。 

水处理用滤料检验方法

A.1　总则

  A.1.1　本检验方法适用于石英砂滤料、无烟煤滤料和高密度矿石滤料，以及砾石承托料、高密度矿石承托料。

  A.1.2　称取滤料和承托料样品时应准确至所称样品质量的0.1％。样品用量与测定步骤，应按照本方法的规定进行。

  A.1.3　本方法所用的仪器、容量器皿，应进行校正。

  A.1.4　本方法所用的试验筛，按照GB/T 6003.1、GB/T 6003.2和GB/T 6003.3标准的规定执行。

  A.1.5　本方法所用的水系指蒸馏水，当对水有特殊要求时，则另加说明。

A.2　取样

  A.2.1　堆积滤料的取样

    在滤料堆上取样时，应将滤料堆表面划分成若干个面积相同的方形块，于每一方块的中心点用采样器或铁铲伸入到滤料表面150mm以下采取。然后将从所有方块中取出的等量（以下取样均为等量合并）样品置于一块洁净、光滑的塑料布上，充分混匀，摊平成一正方形，在正方形上划对角线，分为四块，取相对的两块混匀，作为一份样品（即四分法取样），装入一个洁净容器内。样品采取量不应少于4kg。

   A.2.2　袋装滤料的取样

    取袋装滤料样品时，由每批产品总袋数的5％中取样，批量小时不少于3袋。用取样器从袋口中心垂直插入二分之一深度处采取。然后将从每袋中取出的样品合并，充分混匀，用四分法缩减至4kg，装入一个洁净容器内。砾石承托料的取样量可根据测定项目计算。

   A.2.3　试验室样品的制备

  试验室收到滤料试样后，根据试验目的和要求进行筛选和缩分。然后在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量1)，置于磨口瓶中保存。

   A.3　检验方法 

    A.3.1　破碎率和磨损率

   A.3.1.1　操作

   称取经洗净干燥并截留于筛孔径0.5mm筛上的样品50g（石英砂滤料）或28g（无烟煤滤料），置于内径50mm 、高150mm的金属圆筒内。加入6颗直径8mm的轴承钢珠，盖紧筒盖，在行程为140mm、频率为150次/min的振荡机上振荡15min。取出样品，分别称量通过筛孔径0.5mm而截留于筛孔径0.25mm筛上的样品质量，以及通过筛孔径0.25mm的样品质量。

A.3.1.2　计算　

破碎率和磨损率分别按式(A1)和式(A2)计算。

      C1=G1／G×100  ………………………（A1）

1)本方法中的“灼烧或干燥至恒量”，系指灼烧或烘干，并于干燥器中冷却至室温后称量，重复进行至最后两次称量之差不大于所称样品质量的0.1％时，即为恒量，取最后一次质量作为计量依据。

       C2=G2／G×100   ………………………（A2）

式中：

C1——破碎率，％；

C2——磨损率，％；

G1——通过筛孔径0.5mm而截留于筛孔径0.25mm筛上的样品质量，g；

G2——通过筛孔径0.25mm的样品质量，g；

G——样品的质量，g。

A.3.2　密度

A.3.2.1　操作

向李氏比重瓶中加入煮沸并冷却至约20℃的水至零刻度，塞紧瓶盖。在(20±1)℃的恒温水槽中静置1h后，调整水面准确对准零刻度，擦干瓶颈内壁附着水，通过长颈玻璃漏斗慢慢加入洗净干燥的滤料样品约53g(石英砂滤料)或约30g(无烟煤滤料)或约90g(高密度矿石滤料)，边加边向上提升漏斗，避免漏斗附着水及瓶颈内壁粘附样品颗粒。旋转并用手轻拍比重瓶，以驱除气泡。塞紧瓶盖，在(20±1)℃的恒温水槽中静置1h后，再用手轻拍比重瓶，以驱除气泡，记录瓶中水面刻度体积。

测定无烟煤滤料时，最好用煤油代替水。

A.3.2.2　计算

样品的密度按式(A3)计算。

                             ρ=G／V  …………………………（A3）

式中：

ρ——样品的密度，g/cm3；

G——样品的质量，g；

V——加样品后瓶中水面刻度体积，cm3。

A.3.3　含泥量

A.3.3.1　操作　　

称取干燥滤料样品500g，置于1000mL洗砂筒中，加入水，充分搅拌5min，浸泡2h，然后在水中搅拌淘洗样品，约1min 后，把浑水慢慢倒入孔径为0.08mm的筛中。测定前，筛的两面先用水湿润。在整个操作过程中，应避免砂粒损失。再向筒中加入水，重复上述操作，直至筒中的水清澈为止。用水冲洗截留在筛上的颗粒，并将筛放在水中来回摇动，以充分洗除小于0.08mm颗粒。然后将筛上截留的颗粒和筒中洗净的样品一并倒入已恒量的搪瓷盘中，置于105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

A.3.3.2　计算

含泥量按式(A4)计算。

                     C=（G－G1 ）／G×100 …………………………（A4）

式中：

C——含泥量，％；

G——淘洗前样品的质量，g；

G1——淘洗后样品的质量，g。

A.3.4　密度小于2g/cm3的轻物质含量（用于石英砂滤料的检验）

A.3.4.1　配制氯化锌溶液（相对密度为2.0g/cm3）

向1000mL的量杯中加水至500mL刻度处，再加入1500g氯化锌，用玻璃棒搅拌使氯化锌全部溶解（氯化锌在溶解过程中将放热使溶液温度升高），待冷却至室温后，取部分溶液倒入250mL量筒中，用比重计测其相对密度。如溶液相对密度大于要求值，则再加入一定量的水，搅拌、混合均匀，再测其相对密度，直至溶液相对密度达到要求数值为止。

A.3.4.2　操作

称取干燥滤料样品150g，置于盛有氯化锌溶液（约500mL）的1000mL烧杯中，用玻璃棒充分搅拌5min后，将浮起的轻物质连同部分氯化锌溶液倒入0.08mm筛网中（剩余的氯化锌溶液与滤料表面相距2cm～3cm时即停止倒出），轻物质留在筛网上，而氯化锌溶液通过筛网流入另一容器，再将通过筛网的氯化锌溶液倒回烧杯中。重复上述过程，直至无轻物质浮起为止。

  用水洗净留在筛网中的轻物质，然后将其移入已恒量的蒸发皿中，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

A.3.4.3　计算   

密度小于2g/cm3的轻物质含量按式(A5)计算。

                 C=G1 ／G×100   ………………………（A5）

式中：

C——密度小于2g/cm3的轻物质含量，％；

G——干燥滤料样品的质量，g；

G1——干燥的轻物质的质量，g。

A.3.5　灼烧减量（用于石英砂滤料的检验）

A.3.5.1　操作

称取干燥滤料样品10g，置于已灼烧至恒量的瓷坩埚中，将盖斜置于坩埚上，从低温升起，在(850±10)℃高温下灼烧30min ，冷却后称量。

A.3.5.2　计算

灼烧减量按式(A6)计算。

                   C=（G－G1 ）／G×100    ………………………（A6）

式中：

C——灼烧减量，％；

G——灼烧前干燥样品的质量，g；

G1——灼烧后干燥样品的质量，g。

A.3.6　盐酸可溶率

A.3.6.1　操作

将滤料样品用水洗净，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。称取洗净干燥样品50g，置于500mL烧杯中，加入1+1盐酸（1体积分析纯盐酸与1体积水混合）160mL（使样品完全浸没）。在室温下静置，偶作搅拌，待停止发泡30min后，倾出盐酸溶液，用水反复洗涤样品（注意不要让样品流失），直至用pH试纸检查洗净水呈中性为止。把洗净后的样品移入已恒量的称量瓶中，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

A.3.6.2　计算

盐酸可溶率按式(A7)计算。

                C=（G－G1 ）／G×100  ………………………（A7）

式中：

C——盐酸可溶率，％；

G——加盐酸前样品的质量，g；

G1——加盐酸后样品的质量，g。

A.3.7　筛分

称取干燥的滤料样品100g，置于一组试验筛（按筛孔由大至小的顺序从上到下套在一起，底盘放在最下部）的最上的筛上，然后盖上顶盖。在行程140mm、频率150次/min的振荡机上振荡20 min，以每分钟内通过筛的样品质量小于样品的总质量的0.1％，作为筛分终点。然后称出每只筛上截留的滤料质量，按表A1填写和计算所得结果，并以表A1中筛的孔径为横坐标，以通过该筛孔样品的百分数为纵坐标绘制筛分曲线。根据筛分曲线确定滤料样品的有效粒径（d10）、均匀系数（K60）和不均匀系数（K80）。

表A1　筛分记录

筛孔径

mm

截留在筛上的样品质量

g

通过筛的样品

质量，g

百分数，％

d1

d2

d3

d4

d5

d6

g1

g2

g3

g4

g5

g6

g7

g8

g9

g10

g11

g12

g7／G×100

g8／G×100

g9／G×100

g10／G×100

g11／G×100

g12／G×100

注：G——滤料样品总质量，g。

A.3.8　砾石密度

A.3.8.1　操作

砾石密度的测定，按照砾石承托料的铺料层次及粒径范围分组测定。测定前将样品洗净和干燥至恒量，并按下述步骤分别测定。

粒径2mm～4mm的样品，按照本检验方法A.3.2的规定测定。

粒径4mm～8mm或8mm～16mm的样品，称取300g，慢慢加入盛有250mL（V1）煮沸并冷却至(20±1)℃水的500mL量筒中，旋转并用手轻拍量筒，以驱除气泡。在(20±1)℃的恒温水槽中静置1h后，再用手轻拍量筒，以驱除气泡，记录量筒中水面刻度体积（V2）。

粒径16mm～32mm的样品，称取量为1000g，用1000mL量筒，加500mL水。粒径32mm～64mm的样品，称取量为1500g，用2000mL量筒，加1000mL水，按照上述方法测定。

A.3.8.2　计算

砾石的密度按式(A8)计算。

                 ρ=G／（V2－V1）×100   ………………………（A8）

式中：

ρ——样品的密度，g/cm3；

G——样品的质量，g；

V1——加样品前量筒中水面刻度体积，cm3；

V2——加样品后量筒中水面刻度体积，cm3；

A.3.9　砾石含泥量

　　将样品在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

称取表A2中规定的样品质量，置于搪瓷盆中并加入水浸泡2h后，在水中搅拌淘洗样品。以下操作按照本检验方法A.3.3做。其含泥量按式(A4)计算。 

表A2  不同粒径样品的检验样品量

样品粒径mm

2～4

4～8

8～16

16～32

32～64

样品质量g

500

1500

2500

5000

5000

A.3.10　砾石盐酸可溶率

将样品用水洗净，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

表A3  不同粒径样品的检验样品量和盐酸量

样品粒径mm

2～4

4～8

8～16

16～32

32～64

样品质量g

100

100

250

250

500

1+1盐酸量mL

320

320

800

800

1600

称取表A3中规定的样品质量，置于1000mL的烧杯中（样品质量500g用2000mL烧杯），加入表A3中规定的盐酸量，在室温下静置，待停止发泡30min后，倾出盐酸溶液，用水反复洗涤样品（注意不要让样品损失），直至用pH试纸检查洗净水呈中性为止，把洗净后的样品在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

盐酸可溶率按照式(A7)计算。

A.3.11　明显扁平、细长颗粒含量（用于承托料的检验）

A.3.11.1　操作

将样品在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

称取表A2中规定的样品质量（粒径小于2mm的样品，称取100g），找出扁平、细长的颗粒。用游标卡尺测出各扁平、细长颗粒的最大长度和中央处的最小厚度，然后称出明显扁平、细长（长度超过5倍厚度）颗粒的质量。

A.3.11.2　计算

明显扁平、细长颗粒含量按式(A9)计算。

                          C=G1／G×100 …………………………（A9）

式中：

C——明显扁平、细长颗粒含量，％；

G——干燥承托料样品的质量，g；

G1——干燥的明显扁平、细长颗粒质量，g。

A.3.12　密度大于1.8g/cm3的重物质含量（用于无烟煤滤料的检验）

A.3.12.1　配制氯化锌水溶液（相对密度为1.8g/cm3）

    向1000mL的量杯中加水至500mL刻度处，再加入1500g氯化锌，用玻璃棒搅拌使氯化锌全部溶解（氯化锌在溶解过程中将放热使溶液温度升高），待冷却至室温后，取部分溶液倒入250mL量筒中，用比重计测其相对密度。如溶液相对密度大于要求值，则再加入一定量的水，搅拌、混合均匀，再测其相对密度，直至溶液相对密度达到要求数值为止。

A.3.12.2　操作

      称取洗净干燥至恒量滤料样品50g，置于盛有氯化锌溶液（约500mL）的1000mL烧杯中，用玻璃棒充分搅拌5min，静置10min使密度大于1.8g/cm3的物质沉淀下来，然后用网勺按一定方向小心捞取漂浮物，反复操作直至捞尽为止。捞取时应注意，勿使沉淀物搅起混入飘浮物中。

  将烧杯中的氯化锌溶液慢慢倾入另一容器中（注意不要让沉淀物倾出）。用温水冲洗烧杯中沉淀物上残存的氯化锌，然后将沉淀物倒入已恒量的称量瓶中，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

A.3.12.3　计算  

密度大于1.8g/cm3的重物质含量按式(A10)计算。

                          C=G1／G×100 …………………………（A10）

式中：

C——密度大于1.8g/cm3的重物质含量，％；

G——干燥滤料样品的质量，g；

G1——干燥的沉淀物质的质量，g。

A.3.13　含硅物质（用于石英砂滤料的检验）

含硅物质以SiO2计，按照GB 178—1977《水泥强度试验用标准砂》附录一的规定检验。

附　录　B

(规范性附录)

水处理用滤料铺装方法

B.1　适用范围

本铺装方法适用于单层和多层滤料滤池。

B.2　铺装方法

B.2.1　准备

    a)  在滤池铺装承托料和滤料以前，应先清除滤池内一切部位的全部杂物，并清洗干净；应先检查配水配气的管系是否水平、孔眼或缝隙是否畅通无阻；再按设计冲洗方法用水或气水冲洗，观察冲洗时配水配气系统的水或气水分布是否均匀和有无渗漏。

    b)  在滤池内壁按承托料和滤料的各层设计顶高画水平线，作为铺装高度标记。

    c)  分别清洗各种粒径范围的承托料。

B.2.2　铺装

 a)  铺装承托料时，应避免损坏滤池的配水配气系统。应均匀轻撒承托料，严禁由高向低把承托料倾倒至配水配气系统或下一层承托料之上。铺装人员不应直接在承托料上站立或行走，而应站在平板上操作，以免造成承托料的移动。

    b)  使滤池充水并使水面符合池内壁水平线，以校核铺装的承托层顶高。承托层顶面与水面的高度差值应小于10mm，承托层顶面高于与低于水面的面积之和应小于10％。

    c）在下层承托料顶面符合要求后，再开始铺装上一层承托料。铺毕粒径等于或小于2mm～4mm的承托层后，应用该滤池设计上限冲洗强度进行冲洗。开始冲洗时必须使用小冲洗强度，以便排除配水系统中的空气。气排完后，再逐渐提高冲洗强度。达到设计上限冲洗强度以前的历时不应少于3min。冲洗水中夹带大空气泡时，极易搅乱分级的承托料。停止冲洗前应先逐渐降低冲洗强度。排水后，细心刮除该层承托料表面的轻物质和细颗粒。

    d）承托料全部分层铺装完成后，使滤池充水至洗砂排水槽以下。由槽顶向水中撒入预计数量的滤料(包括应刮除的轻细杂物)。应尽量使撒入滤料均布全池，不应形成滤料丘。排水后，先将滤料整理平再进行冲洗。冲洗后，刮除轻细杂物。按上述方法操作后，如滤料层顶面未达到设计顶高水平线，应重复上述撒料、整平、冲洗、刮除操作，直到滤料符合要求为止。如果是双层或三层滤料滤池，则应在下层滤料完成上述四步操作并且该层滤料顶面达到水平线后，再铺装上一层滤料。无烟煤滤料装入滤池后，应在水中浸泡24h以后，方可进行冲洗和刮除的操作。

    e)  对于大厚度的单一滤料滤床，一次铺装滤料厚度不应超过0.9m。在下面0.9m厚滤料完成上述四步操作后，再进行上部滤料的四步操作。

f)  刮除：刮除步骤应进行几次，以便去除全部轻细杂物。刮除工具可用灰刀、平锹等。两次刮除步骤之间，一般冲洗1次～3次，每次冲洗历时不应少于5min。 

水处理滤料现行国家标准及对照表

水处理滤料现行国家标准对照表

　　水处理用人工陶粒滤料：CJ/T 299-2008

　　水处理用天然锰砂滤料：CJ/T 3041-1995

　　水处理用滤料：CJ/T 43-2005

　　石英砂滤料的检测与评价：DL/T 336-2010

　　陶粒滤料：QB/T 4383-2012

　　空气过滤器用滤料：JG/T 404-2013

　　注：

　　GB：国家标准

　　CJ：城市建设标准

　　DL：电力部标准

　　QB：质量标准

　　JG：建工行业标准

滤料和承托料规格的几项规定