水處理濾料的基本要求和檢驗方法及現行標準

 水處理濾料一般應滿足以下要求：

①機械強度高，生物濾池的運行過程中，存在著不同強度的水力剪切作用以及濾料之間的滾動摩擦過程，所以生物濾料必須具有可以滿足在不同強度的水力剪切作用以及濾料之間摩擦碰撞過程中破損率低的機械強度要求。如果生物濾料本身不具有一定的機械強度，那么在運行過程中勢必引起不同程度的破損而喪失其功能，使濾池內的生物量呈現不規律變化，其直接后果會導致出水水質擾動，布水布氣短路。

②具有較大的比表面積，能提供黏著水中懸浮固體所需要的面積。

③較強的化學穩定性和抗腐蝕性，廢水中含有各種化學成分或腐蝕性物質，所以濾料要有較高的化學穩定性，以免在運行過程中因濾料其中的物質溶于水而影響水質及降低濾料使用壽命，或因投加其他水處理藥劑而使濾料的材質結構發生變異而解體。

④具有一定的顆粒級配和適當的空隙率。

⑤過濾速度大，過濾周期長，納污量大。

⑥能保證適宜的密度，濾料密度過大，造成在反沖洗時濾料懸浮困難或使反沖洗時能耗增加密度過小，又不易于濾料在反應器中的運行工況，且易引起跑料，因此濾料密度需在一定范圍之內。 

水處理用濾料檢驗方法

A.1　總則

  A.1.1　本檢驗方法適用于石英砂濾料、無煙煤濾料和高密度礦石濾料，以及礫石承托料、高密度礦石承托料。

  A.1.2　稱取濾料和承托料樣品時應準確至所稱樣品質量的0.1％。樣品用量與測定步驟，應按照本方法的規定進行。

  A.1.3　本方法所用的儀器、容量器皿，應進行校正。

  A.1.4　本方法所用的試驗篩，按照GB/T 6003.1、GB/T 6003.2和GB/T 6003.3標準的規定執行。

  A.1.5　本方法所用的水系指蒸餾水，當對水有特殊要求時，則另加說明。

A.2　取樣

  A.2.1　堆積濾料的取樣

    在濾料堆上取樣時，應將濾料堆表面劃分成若干個面積相同的方形塊，于每一方塊的中心點用采樣器或鐵鏟伸入到濾料表面150mm以下采取。然后將從所有方塊中取出的等量（以下取樣均為等量合并）樣品置于一塊潔凈、光滑的塑料布上，充分混勻，攤平成一正方形，在正方形上劃對角線，分為四塊，取相對的兩塊混勻，作為一份樣品（即四分法取樣），裝入一個潔凈容器內。樣品采取量不應少于4kg。

   A.2.2　袋裝濾料的取樣

    取袋裝濾料樣品時，由每批產品總袋數的5％中取樣，批量小時不少于3袋。用取樣器從袋口中心垂直插入二分之一深度處采取。然后將從每袋中取出的樣品合并，充分混勻，用四分法縮減至4kg，裝入一個潔凈容器內。礫石承托料的取樣量可根據測定項目計算。

   A.2.3　試驗室樣品的制備

  試驗室收到濾料試樣后，根據試驗目的和要求進行篩選和縮分。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　檢驗方法 

    A.3.1　破碎率和磨損率

   A.3.1.1　操作

   稱取經洗凈干燥并截留于篩孔徑0.5mm篩上的樣品50g（石英砂濾料）或28g（無煙煤濾料），置于內徑50mm 、高150mm的金屬圓筒內。加入6顆直徑8mm的軸承鋼珠，蓋緊筒蓋，在行程為140mm、頻率為150次/min的振蕩機上振蕩15min。取出樣品，分別稱量通過篩孔徑0.5mm而截留于篩孔徑0.25mm篩上的樣品質量，以及通過篩孔徑0.25mm的樣品質量。

A.3.1.2　計算　

破碎率和磨損率分別按式(A1)和式(A2)計算。

      C1=G1／G×100  ………………………（A1）

1)本方法中的“灼燒或干燥至恒量”，系指灼燒或烘干，并于干燥器中冷卻至室溫后稱量，重復進行至最后兩次稱量之差不大于所稱樣品質量的0.1％時，即為恒量，取最后一次質量作為計量依據。

       C2=G2／G×100   ………………………（A2）

式中：

C1——破碎率，％；

C2——磨損率，％；

G1——通過篩孔徑0.5mm而截留于篩孔徑0.25mm篩上的樣品質量，g；

G2——通過篩孔徑0.25mm的樣品質量，g；

G——樣品的質量，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卻至約20℃的水至零刻度，塞緊瓶蓋。在(20±1)℃的恒溫水槽中靜置1h后，調整水面準確對準零刻度，擦干瓶頸內壁附著水，通過長頸玻璃漏斗慢慢加入洗凈干燥的濾料樣品約53g(石英砂濾料)或約30g(無煙煤濾料)或約90g(高密度礦石濾料)，邊加邊向上提升漏斗，避免漏斗附著水及瓶頸內壁粘附樣品顆粒。旋轉并用手輕拍比重瓶，以驅除氣泡。塞緊瓶蓋，在(20±1)℃的恒溫水槽中靜置1h后，再用手輕拍比重瓶，以驅除氣泡，記錄瓶中水面刻度體積。

測定無煙煤濾料時，最好用煤油代替水。

A.3.2.2　計算

樣品的密度按式(A3)計算。

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

式中：

ρ——樣品的密度，g/cm3；

G——樣品的質量，g；

V——加樣品后瓶中水面刻度體積，cm3。

A.3.3　含泥量

A.3.3.1　操作　　

稱取干燥濾料樣品500g，置于1000mL洗砂筒中，加入水，充分攪拌5min，浸泡2h，然后在水中攪拌淘洗樣品，約1min 后，把渾水慢慢倒入孔徑為0.08mm的篩中。測定前，篩的兩面先用水濕潤。在整個操作過程中，應避免砂粒損失。再向筒中加入水，重復上述操作，直至筒中的水清澈為止。用水沖洗截留在篩上的顆粒，并將篩放在水中來回搖動，以充分洗除小于0.08mm顆粒。然后將篩上截留的顆粒和筒中洗凈的樣品一并倒入已恒量的搪瓷盤中，置于105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

A.3.3.2　計算

含泥量按式(A4)計算。

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

式中：

C——含泥量，％；

G——淘洗前樣品的質量，g；

G1——淘洗后樣品的質量，g。

A.3.4　密度小于2g/cm3的輕物質含量（用于石英砂濾料的檢驗）

A.3.4.1　配制氯化鋅溶液（相對密度為2.0g/cm3）

向1000mL的量杯中加水至500mL刻度處，再加入1500g氯化鋅，用玻璃棒攪拌使氯化鋅全部溶解（氯化鋅在溶解過程中將放熱使溶液溫度升高），待冷卻至室溫后，取部分溶液倒入250mL量筒中，用比重計測其相對密度。如溶液相對密度大于要求值，則再加入一定量的水，攪拌、混合均勻，再測其相對密度，直至溶液相對密度達到要求數值為止。

A.3.4.2　操作

稱取干燥濾料樣品150g，置于盛有氯化鋅溶液（約500mL）的1000mL燒杯中，用玻璃棒充分攪拌5min后，將浮起的輕物質連同部分氯化鋅溶液倒入0.08mm篩網中（剩余的氯化鋅溶液與濾料表面相距2cm～3cm時即停止倒出），輕物質留在篩網上，而氯化鋅溶液通過篩網流入另一容器，再將通過篩網的氯化鋅溶液倒回燒杯中。重復上述過程，直至無輕物質浮起為止。

  用水洗凈留在篩網中的輕物質，然后將其移入已恒量的蒸發皿中，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

A.3.4.3　計算   

密度小于2g/cm3的輕物質含量按式(A5)計算。

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

式中：

C——密度小于2g/cm3的輕物質含量，％；

G——干燥濾料樣品的質量，g；

G1——干燥的輕物質的質量，g。

A.3.5　灼燒減量（用于石英砂濾料的檢驗）

A.3.5.1　操作

稱取干燥濾料樣品10g，置于已灼燒至恒量的瓷坩堝中，將蓋斜置于坩堝上，從低溫升起，在(850±10)℃高溫下灼燒30min ，冷卻后稱量。

A.3.5.2　計算

灼燒減量按式(A6)計算。

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

式中：

C——灼燒減量，％；

G——灼燒前干燥樣品的質量，g；

G1——灼燒后干燥樣品的質量，g。

A.3.6　鹽酸可溶率

A.3.6.1　操作

將濾料樣品用水洗凈，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。稱取洗凈干燥樣品50g，置于500mL燒杯中，加入1+1鹽酸（1體積分析純鹽酸與1體積水混合）160mL（使樣品完全浸沒）。在室溫下靜置，偶作攪拌，待停止發泡30min后，傾出鹽酸溶液，用水反復洗滌樣品（注意不要讓樣品流失），直至用pH試紙檢查洗凈水呈中性為止。把洗凈后的樣品移入已恒量的稱量瓶中，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

A.3.6.2　計算

鹽酸可溶率按式(A7)計算。

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

式中：

C——鹽酸可溶率，％；

G——加鹽酸前樣品的質量，g；

G1——加鹽酸后樣品的質量，g。

A.3.7　篩分

稱取干燥的濾料樣品100g，置于一組試驗篩（按篩孔由大至小的順序從上到下套在一起，底盤放在最下部）的最上的篩上，然后蓋上頂蓋。在行程140mm、頻率150次/min的振蕩機上振蕩20 min，以每分鐘內通過篩的樣品質量小于樣品的總質量的0.1％，作為篩分終點。然后稱出每只篩上截留的濾料質量，按表A1填寫和計算所得結果，并以表A1中篩的孔徑為橫坐標，以通過該篩孔樣品的百分數為縱坐標繪制篩分曲線。根據篩分曲線確定濾料樣品的有效粒徑（d10）、均勻系數（K60）和不均勻系數（K80）。

表A1　篩分記錄

篩孔徑

mm

截留在篩上的樣品質量

g

通過篩的樣品

質量，g

百分數，％

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——濾料樣品總質量，g。

A.3.8　礫石密度

A.3.8.1　操作

礫石密度的測定，按照礫石承托料的鋪料層次及粒徑范圍分組測定。測定前將樣品洗凈和干燥至恒量，并按下述步驟分別測定。

粒徑2mm～4mm的樣品，按照本檢驗方法A.3.2的規定測定。

粒徑4mm～8mm或8mm～16mm的樣品，稱取300g，慢慢加入盛有250mL（V1）煮沸并冷卻至(20±1)℃水的500mL量筒中，旋轉并用手輕拍量筒，以驅除氣泡。在(20±1)℃的恒溫水槽中靜置1h后，再用手輕拍量筒，以驅除氣泡，記錄量筒中水面刻度體積（V2）。

粒徑16mm～32mm的樣品，稱取量為1000g，用1000mL量筒，加500mL水。粒徑32mm～64mm的樣品，稱取量為1500g，用2000mL量筒，加1000mL水，按照上述方法測定。

A.3.8.2　計算

礫石的密度按式(A8)計算。

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

式中：

ρ——樣品的密度，g/cm3；

G——樣品的質量，g；

V1——加樣品前量筒中水面刻度體積，cm3；

V2——加樣品后量筒中水面刻度體積，cm3；

A.3.9　礫石含泥量

　　將樣品在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

稱取表A2中規定的樣品質量，置于搪瓷盆中并加入水浸泡2h后，在水中攪拌淘洗樣品。以下操作按照本檢驗方法A.3.3做。其含泥量按式(A4)計算。 

表A2  不同粒徑樣品的檢驗樣品量

樣品粒徑mm

2～4

4～8

8～16

16～32

32～64

樣品質量g

500

1500

2500

5000

5000

A.3.10　礫石鹽酸可溶率

將樣品用水洗凈，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

表A3  不同粒徑樣品的檢驗樣品量和鹽酸量

樣品粒徑mm

2～4

4～8

8～16

16～32

32～64

樣品質量g

100

100

250

250

500

1+1鹽酸量mL

320

320

800

800

1600

稱取表A3中規定的樣品質量，置于1000mL的燒杯中（樣品質量500g用2000mL燒杯），加入表A3中規定的鹽酸量，在室溫下靜置，待停止發泡30min后，傾出鹽酸溶液，用水反復洗滌樣品（注意不要讓樣品損失），直至用pH試紙檢查洗凈水呈中性為止，把洗凈后的樣品在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

鹽酸可溶率按照式(A7)計算。

A.3.11　明顯扁平、細長顆粒含量（用于承托料的檢驗）

A.3.11.1　操作

將樣品在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

稱取表A2中規定的樣品質量（粒徑小于2mm的樣品，稱取100g），找出扁平、細長的顆粒。用游標卡尺測出各扁平、細長顆粒的最大長度和中央處的最小厚度，然后稱出明顯扁平、細長（長度超過5倍厚度）顆粒的質量。

A.3.11.2　計算

明顯扁平、細長顆粒含量按式(A9)計算。

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

式中：

C——明顯扁平、細長顆粒含量，％；

G——干燥承托料樣品的質量，g；

G1——干燥的明顯扁平、細長顆粒質量，g。

A.3.12　密度大于1.8g/cm3的重物質含量（用于無煙煤濾料的檢驗）

A.3.12.1　配制氯化鋅水溶液（相對密度為1.8g/cm3）

    向1000mL的量杯中加水至500mL刻度處，再加入1500g氯化鋅，用玻璃棒攪拌使氯化鋅全部溶解（氯化鋅在溶解過程中將放熱使溶液溫度升高），待冷卻至室溫后，取部分溶液倒入250mL量筒中，用比重計測其相對密度。如溶液相對密度大于要求值，則再加入一定量的水，攪拌、混合均勻，再測其相對密度，直至溶液相對密度達到要求數值為止。

A.3.12.2　操作

      稱取洗凈干燥至恒量濾料樣品50g，置于盛有氯化鋅溶液（約500mL）的1000mL燒杯中，用玻璃棒充分攪拌5min，靜置10min使密度大于1.8g/cm3的物質沉淀下來，然后用網勺按一定方向小心撈取漂浮物，反復操作直至撈盡為止。撈取時應注意，勿使沉淀物攪起混入飄浮物中。

  將燒杯中的氯化鋅溶液慢慢傾入另一容器中（注意不要讓沉淀物傾出）。用溫水沖洗燒杯中沉淀物上殘存的氯化鋅，然后將沉淀物倒入已恒量的稱量瓶中，在105℃～110℃的干燥箱中干燥至恒量。

A.3.12.3　計算  

密度大于1.8g/cm3的重物質含量按式(A10)計算。

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

式中：

C——密度大于1.8g/cm3的重物質含量，％；

G——干燥濾料樣品的質量，g；

G1——干燥的沉淀物質的質量，g。

A.3.13　含硅物質（用于石英砂濾料的檢驗）

含硅物質以SiO2計，按照GB 178—1977《水泥強度試驗用標準砂》附錄一的規定檢驗。

附　錄　B

(規范性附錄)

水處理用濾料鋪裝方法

B.1　適用范圍

本鋪裝方法適用于單層和多層濾料濾池。

B.2　鋪裝方法

B.2.1　準備

    a)  在濾池鋪裝承托料和濾料以前，應先清除濾池內一切部位的全部雜物，并清洗干凈；應先檢查配水配氣的管系是否水平、孔眼或縫隙是否暢通無阻；再按設計沖洗方法用水或氣水沖洗，觀察沖洗時配水配氣系統的水或氣水分布是否均勻和有無滲漏。

    b)  在濾池內壁按承托料和濾料的各層設計頂高畫水平線，作為鋪裝高度標記。

    c)  分別清洗各種粒徑范圍的承托料。

B.2.2　鋪裝

 a)  鋪裝承托料時，應避免損壞濾池的配水配氣系統。應均勻輕撒承托料，嚴禁由高向低把承托料傾倒至配水配氣系統或下一層承托料之上。鋪裝人員不應直接在承托料上站立或行走，而應站在平板上操作，以免造成承托料的移動。

    b)  使濾池充水并使水面符合池內壁水平線，以校核鋪裝的承托層頂高。承托層頂面與水面的高度差值應小于10mm，承托層頂面高于與低于水面的面積之和應小于10％。

    c）在下層承托料頂面符合要求后，再開始鋪裝上一層承托料。鋪畢粒徑等于或小于2mm～4mm的承托層后，應用該濾池設計上限沖洗強度進行沖洗。開始沖洗時必須使用小沖洗強度，以便排除配水系統中的空氣。氣排完后，再逐漸提高沖洗強度。達到設計上限沖洗強度以前的歷時不應少于3min。沖洗水中夾帶大空氣泡時，極易攪亂分級的承托料。停止沖洗前應先逐漸降低沖洗強度。排水后，細心刮除該層承托料表面的輕物質和細顆粒。

    d）承托料全部分層鋪裝完成后，使濾池充水至洗砂排水槽以下。由槽頂向水中撒入預計數量的濾料(包括應刮除的輕細雜物)。應盡量使撒入濾料均布全池，不應形成濾料丘。排水后，先將濾料整理平再進行沖洗。沖洗后，刮除輕細雜物。按上述方法操作后，如濾料層頂面未達到設計頂高水平線，應重復上述撒料、整平、沖洗、刮除操作，直到濾料符合要求為止。如果是雙層或三層濾料濾池，則應在下層濾料完成上述四步操作并且該層濾料頂面達到水平線后，再鋪裝上一層濾料。無煙煤濾料裝入濾池后，應在水中浸泡24h以后，方可進行沖洗和刮除的操作。

    e)  對于大厚度的單一濾料濾床，一次鋪裝濾料厚度不應超過0.9m。在下面0.9m厚濾料完成上述四步操作后，再進行上部濾料的四步操作。

f)  刮除：刮除步驟應進行幾次，以便去除全部輕細雜物。刮除工具可用灰刀、平鍬等。兩次刮除步驟之間，一般沖洗1次～3次，每次沖洗歷時不應少于5min。 

水處理濾料現行國家標準及對照表

水處理濾料現行國家標準對照表

　　水處理用人工陶粒濾料：CJ/T 299-2008

　　水處理用天然錳砂濾料：CJ/T 3041-1995

　　水處理用濾料：CJ/T 43-2005

　　石英砂濾料的檢測與評價：DL/T 336-2010

　　陶粒濾料：QB/T 4383-2012

　　空氣過濾器用濾料：JG/T 404-2013

　　注：

　　GB：國家標準

　　CJ：城市建設標準

　　DL：電力部標準

　　QB：質量標準

　　JG：建工行業標準

濾料和承托料規格的幾項規定