2,Filter media
2.1 Types of media
? 石英砂
? 无烟煤
? 石榴石
? 钛铁矿
? 粒状活性炭 (GAC)*
American Water Works Association Standard B100-96 (AWWA,
1996)
* American Water Works Association Standard B604-90 (AWWA,
1991)
过滤作用
过滤和吸附作用
Garnet（石榴石）,
石榴石一般是几种不同矿物质的总称，包括：
Almandite（铁铝榴石或贵榴石）,andradite（钙铁
榴石）,和 grossularite（钙铝榴石），系铁、铝、钙
混合物的硅酸盐，石榴石的比重,3.6～ 4.2。
Ilmenite（钛铁矿）,
钛铁矿是一种铁钛矿石, 总是和 hematite （赤铁矿）、
magnetite（磁铁矿）伴生，钛铁矿的比重,4.2～ 4.6。
2.2 粒状滤料的重要性质
滤料的很多性质直接影响其过滤的性能，并且也是区
分滤料类型的标志，这些性质包括：粒径，形状，密
度，硬度、表面电性以及堆积密度和孔隙率等。
? 粒径大小和粒径分布
滤料的粒径直接影响过滤的效果和滤层的反冲洗，一
般采用筛分曲线来表述滤料的粒径大小和分布。
描述指标包括：
有效粒径（ effective size,ES） ? d10,d60,d90
均匀系数（ uniformity coefficient,UC） ? d60/d10
d90 = d10(10 1.67 log UC)
两种滤料的筛分曲线
举例：滤料筛分结果
筛 孔 筛的标准孔径 剩在筛上的砂重 通过该号筛的砂重
筛 号
（ mm ） （ mm ） （ g ） 重量（ g ） 百分数（％）
12 1, 6 8 1, 5 1 0 100 100
14 1, 4 1 1, 2 3 1, 5 9 8, 5 9 8, 5
16 1, 1 9 1, 0 1 5, 6 9 2, 9 9 2, 5
18 1, 0 0 0, 8 2 1 7, 8 7 5, 1 7 5, 1
25 0, 7 1 0, 6 4 3 6, 7 3 8, 4 3 8, 4
35 0, 5 0 0, 4 9 3 3, 4 5, 0 5, 0
60 0, 2 5 0, 2 4 3, 2 1, 8 1, 5
80 0, 1 7 7 0, 1 7 1, 0 0, 8 0, 8
几种特征粒径
滤层滤料的当量粒径,
滤料的等体积球直径：
?
=
i
i
e
d
pd
1
? ? ? ? 100/1221 21 iiiiii pppddd ?=?=
3 6 ?? ??= nGd V
?滤料的形状和球度
滤料的形状和球度影响滤床的反冲洗强度、滤层孔隙率、
水头损失、过滤效果以及滤料筛分的难易。
描述指标包括：
球形度系数（ sphericity ?）
形状系数（ shape factor ）
颗粒的球形度和形状系数
粒子表面积等体积球表面积=?
?? 1=
材 料 球形度 ψ 形状系数 α 材 料 球形度 ψ 形状系数 α
球 形 1, 0 1, 0 锐角石英砂 0, 6 7 ~ 0, 6 1, 5 0 ~ 1, 6 7
立方八面体 0, 9 0 6 1, 1 0 颗粒异常杂乱的砂 0, 5 9 ~ 0, 5 3 1, 7 0 ~ 1, 8 7
正八面体 0, 8 4 6 1, 1 8 无烟煤粒 0, 6 1 ~ 0, 4 0 1, 6 4 ~ 2, 5 2
立方体 0, 8 0 6 1, 2 4 焦 炭 0, 3 5 2, 8 6
正四面体 0, 6 7 0 1, 4 9 页岩屑 0, 3 2 ~ 0, 2 9 3, 1 7 ~ 3, 5 0
河 砂 0, 8 5 1, 1 7 煤 末 0, 6 2 ~ 0, 3 9 1, 6 2 ~ 2, 5 8
海 砂 0, 8 6 1, 1 6
?滤料的密度和比重
颗粒的密度主要影响滤层的反冲洗，比重越大，反冲洗时
最小流态化速度越大。
根据 ASTM 标准监测方法 C128-93测定比重，然后推算密度。
方法有,①, bulk specific gravity,saturated surface dry”（饱和表面
干燥）
②, apparent specific gravity” （烘干）
?颗粒的硬度
颗粒的硬度直接影响到滤料长期使用中的耐磨性，是滤料基本
的性能之一。
描述指标：
MOH 硬度数（刮擦试验）
Case,(Standard B604-90,AWWA,1991) for Granular ctivated
Carbon
?堆积床的孔隙率
孔隙率影响滤层的反冲洗、水头损失和纳污能力。
影响因素包括：滤料粒径，颗粒的球形度，滤层的密实性
测定方法,① 比重瓶
② 模型滤柱实测（密实程度和边壁效应的影响）
滤料级配及流速
滤料组成
类 别 粒 径
（ mm ）
不均匀系数
K
80
厚 度
（ mm ）
滤 速
（ m/h ）
强制滤速
（ m/h ）
单层石英砂滤料
d
m a x
＝ 1, 2
d
m i n
＝ 0, 5
? 2.0 700 8 ～ 10 10 ～ 14
无烟煤
d
m a x
＝ 1, 8
d
m i n
＝ 0, 8
? 2.0 300 ～ 400
双层滤料
石英砂
d
m a x
＝ 1, 2
d
m i n
＝ 0, 5
? 2.0 400
10 ～ 14 14 ～ 18
无烟煤
d
m a x
＝ 1, 6
d
m i n
＝ 0, 8
? 1.7 450
石英砂
d
m a x
＝ 0, 8
d
m i n
＝ 0, 5
? 1.5 230 三层滤料
重质矿石
d
m a x
＝ 0, 5
d
m i n
＝ 0, 2 5
? 1.7 70
18 ～ 20 20 ～ 25
?进行滤料筛分的要求
有筛分标准（ ASTM Standard Test C136-92），但没有确
定筛分的操作时间和摇筛的装置。
要求：“足够的时间，完成后，手筛一分钟，通过单个筛
网的颗粒重量占筛网上截留颗粒重量的比重不超过 1%”。
如无烟煤、颗粒活性炭等这种稍“软”的滤料可能不满足此要求。
取样和筛网制造的困难，促使在具体的滤料粒径规格上有
± 10%的公差。
2.1 Types of media
? 石英砂
? 无烟煤
? 石榴石
? 钛铁矿
? 粒状活性炭 (GAC)*
American Water Works Association Standard B100-96 (AWWA,
1996)
* American Water Works Association Standard B604-90 (AWWA,
1991)
过滤作用
过滤和吸附作用
Garnet（石榴石）,
石榴石一般是几种不同矿物质的总称，包括：
Almandite（铁铝榴石或贵榴石）,andradite（钙铁
榴石）,和 grossularite（钙铝榴石），系铁、铝、钙
混合物的硅酸盐，石榴石的比重,3.6～ 4.2。
Ilmenite（钛铁矿）,
钛铁矿是一种铁钛矿石, 总是和 hematite （赤铁矿）、
magnetite（磁铁矿）伴生，钛铁矿的比重,4.2～ 4.6。
2.2 粒状滤料的重要性质
滤料的很多性质直接影响其过滤的性能，并且也是区
分滤料类型的标志，这些性质包括：粒径，形状，密
度，硬度、表面电性以及堆积密度和孔隙率等。
? 粒径大小和粒径分布
滤料的粒径直接影响过滤的效果和滤层的反冲洗，一
般采用筛分曲线来表述滤料的粒径大小和分布。
描述指标包括：
有效粒径（ effective size,ES） ? d10,d60,d90
均匀系数（ uniformity coefficient,UC） ? d60/d10
d90 = d10(10 1.67 log UC)
两种滤料的筛分曲线
举例：滤料筛分结果
筛 孔 筛的标准孔径 剩在筛上的砂重 通过该号筛的砂重
筛 号
（ mm ） （ mm ） （ g ） 重量（ g ） 百分数（％）
12 1, 6 8 1, 5 1 0 100 100
14 1, 4 1 1, 2 3 1, 5 9 8, 5 9 8, 5
16 1, 1 9 1, 0 1 5, 6 9 2, 9 9 2, 5
18 1, 0 0 0, 8 2 1 7, 8 7 5, 1 7 5, 1
25 0, 7 1 0, 6 4 3 6, 7 3 8, 4 3 8, 4
35 0, 5 0 0, 4 9 3 3, 4 5, 0 5, 0
60 0, 2 5 0, 2 4 3, 2 1, 8 1, 5
80 0, 1 7 7 0, 1 7 1, 0 0, 8 0, 8
几种特征粒径
滤层滤料的当量粒径,
滤料的等体积球直径：
?
=
i
i
e
d
pd
1
? ? ? ? 100/1221 21 iiiiii pppddd ?=?=
3 6 ?? ??= nGd V
?滤料的形状和球度
滤料的形状和球度影响滤床的反冲洗强度、滤层孔隙率、
水头损失、过滤效果以及滤料筛分的难易。
描述指标包括：
球形度系数（ sphericity ?）
形状系数（ shape factor ）
颗粒的球形度和形状系数
粒子表面积等体积球表面积=?
?? 1=
材 料 球形度 ψ 形状系数 α 材 料 球形度 ψ 形状系数 α
球 形 1, 0 1, 0 锐角石英砂 0, 6 7 ~ 0, 6 1, 5 0 ~ 1, 6 7
立方八面体 0, 9 0 6 1, 1 0 颗粒异常杂乱的砂 0, 5 9 ~ 0, 5 3 1, 7 0 ~ 1, 8 7
正八面体 0, 8 4 6 1, 1 8 无烟煤粒 0, 6 1 ~ 0, 4 0 1, 6 4 ~ 2, 5 2
立方体 0, 8 0 6 1, 2 4 焦 炭 0, 3 5 2, 8 6
正四面体 0, 6 7 0 1, 4 9 页岩屑 0, 3 2 ~ 0, 2 9 3, 1 7 ~ 3, 5 0
河 砂 0, 8 5 1, 1 7 煤 末 0, 6 2 ~ 0, 3 9 1, 6 2 ~ 2, 5 8
海 砂 0, 8 6 1, 1 6
?滤料的密度和比重
颗粒的密度主要影响滤层的反冲洗，比重越大，反冲洗时
最小流态化速度越大。
根据 ASTM 标准监测方法 C128-93测定比重，然后推算密度。
方法有,①, bulk specific gravity,saturated surface dry”（饱和表面
干燥）
②, apparent specific gravity” （烘干）
?颗粒的硬度
颗粒的硬度直接影响到滤料长期使用中的耐磨性，是滤料基本
的性能之一。
描述指标：
MOH 硬度数（刮擦试验）
Case,(Standard B604-90,AWWA,1991) for Granular ctivated
Carbon
?堆积床的孔隙率
孔隙率影响滤层的反冲洗、水头损失和纳污能力。
影响因素包括：滤料粒径，颗粒的球形度，滤层的密实性
测定方法,① 比重瓶
② 模型滤柱实测（密实程度和边壁效应的影响）
滤料级配及流速
滤料组成
类 别 粒 径
（ mm ）
不均匀系数
K
80
厚 度
（ mm ）
滤 速
（ m/h ）
强制滤速
（ m/h ）
单层石英砂滤料
d
m a x
＝ 1, 2
d
m i n
＝ 0, 5
? 2.0 700 8 ～ 10 10 ～ 14
无烟煤
d
m a x
＝ 1, 8
d
m i n
＝ 0, 8
? 2.0 300 ～ 400
双层滤料
石英砂
d
m a x
＝ 1, 2
d
m i n
＝ 0, 5
? 2.0 400
10 ～ 14 14 ～ 18
无烟煤
d
m a x
＝ 1, 6
d
m i n
＝ 0, 8
? 1.7 450
石英砂
d
m a x
＝ 0, 8
d
m i n
＝ 0, 5
? 1.5 230 三层滤料
重质矿石
d
m a x
＝ 0, 5
d
m i n
＝ 0, 2 5
? 1.7 70
18 ～ 20 20 ～ 25
?进行滤料筛分的要求
有筛分标准（ ASTM Standard Test C136-92），但没有确
定筛分的操作时间和摇筛的装置。
要求：“足够的时间，完成后，手筛一分钟，通过单个筛
网的颗粒重量占筛网上截留颗粒重量的比重不超过 1%”。
如无烟煤、颗粒活性炭等这种稍“软”的滤料可能不满足此要求。
取样和筛网制造的困难，促使在具体的滤料粒径规格上有
± 10%的公差。
