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石英砂过滤器滤头滤帽怎么选:缝隙宽度、承托层与反冲洗流量核算

石英砂过滤器的滤头滤帽要同时拦砂、过水和反冲洗布水。本文依据 GB 50013-2018 对石英砂滤料组成、承托层、开孔比和冲洗强度的规定,说明排水帽缝隙宽度、布置数量和单只反洗流量怎么核算,并列出本站可对照的型号。

石英砂是最常用的滤料,GB 50013-2018《室外给水设计标准》第 9.5.1 条列出的滤料就是石英砂、无烟煤和重质矿石等。在石英砂过滤器里,滤头滤帽装在滤板上:过滤时集水,反冲洗时布水,还要把砂挡在上面。下面按“滤料 → 缝隙 → 数量 → 反冲洗 → 型号”的顺序,把排水帽该核的几笔账讲清楚。

先说明一点:GB 50013-2018 针对的是城镇水厂等室外给水工程的滤池,压力式石英砂过滤器可以参考其中的原则和数值,具体仍以设备设计为准。

一、先看滤料:有效粒径不等于最小粒径

GB 50013-2018 表 9.5.9 给出的石英砂滤料组成如下:

滤料种类有效粒径均匀系数厚度正常滤速强制滤速
单层细砂滤料石英砂 d10=0.55mmK80<2.0700mm6~9 m/h9~12 m/h
均匀级配粗砂滤料石英砂 d10=0.9~1.2mmK60<1.61200~1500mm6~10 m/h10~13 m/h

表注还规定:石英砂相对密度为 2.50~2.70;实际采购的滤料粒径与设计粒径的允许偏差为 ±0.05mm。

有效粒径 d10 是筛分时累计通过 10%(按质量)滤料的筛孔孔径,也就是说约有 10% 的砂比这个值还细。所以 d10=0.55mm 不代表最细的砂就是 0.55mm。定缝隙时,要向滤料供货方要筛分报告,看最小粒径。

二、滤头滤帽缝隙:对着最细的砂和承托层定

GB 50013-2018 第 9.5.11 条规定:采用滤头配水(气)系统时,承托层可采用粒径 2~4mm 粗砂,厚度不宜小于 100mm。条文说明解释:滤头滤帽的缝隙通常都小于滤料最小粒径,从这一点讲可以不设承托层;但为使冲洗配水更均匀、不扰动滤料,习惯上仍设厚 100mm、粒径 2~4mm 的粗砂承托层。

所以选缝隙要看两件事:一是石英砂的最小粒径,缝隙要比它小;二是在这个缝隙下,过水面积够不够。本站缝隙档位从 0.25mm 到 3mm,《长柄滤头与短柄滤头的区别及适用场景详解》提到常规水处理多选 0.25~0.4mm。这只是常见范围,最终按滤料筛分数据定。缝隙越小阻力越大、越容易堵,缝隙偏大又可能漏砂,具体见《缝隙宽度、过滤面积及日常维护怎么看》。

三、布置数量:用开孔比反������

GB 50013-2018 第 9.5.13 条:小阻力滤头配水系统缝隙总面积与滤池面积之比宜为 1.25%~2.00%。条文说明举例:缝宽 0.25mm、缝隙面积 250mm² 的滤头,每平方米设 50 只,开孔比为 1.25%。

以 T8832A/ABS 为例做示意估算(实际数量以设计和厂家确认为准):页面公布 0.25mm 和 0.4mm 两档的过滤面积分别为 400mm² 和 640mm²。每平方米为 1000000mm²,1.25%~2.00% 对应 12500~20000mm² 的缝隙总面积:

缝隙宽度单只过滤面积反推每平方米只数(示意)
0.25mm400mm²约 32~50 只(12500÷400≈31.3,20000÷400=50)
0.4mm640mm²约 20~31 只(12500÷640≈19.5,20000÷640≈31.3)

反推出的数量还要校核帽径和间距能不能排下。另外要先确认页面的“过滤面积”和设计所用的“缝隙面积”是不是同一口径,口径不一致时以厂家确认为准。

四、反冲洗:核对单只排水帽分到的流量

GB 50013-2018 表 9.5.16 规定:单层细砂级配滤料可用水冲,或先气冲、后水冲;单层粗砂均匀级配滤料用气冲—气水同时冲—水冲。表 9.5.17、表 9.5.18 给出的冲洗强度(水温 20℃)如下:

滤料冲洗方式冲洗强度与时间
单层细砂级配滤料单水冲洗12~15 L/(m²·s),膨胀率 45%,7~5min
单层细砂级配滤料先气冲、后水冲气 15~20 L/(m²·s),3~1min;后水 8~10 L/(m²·s),7~5min
单层粗砂均匀级配滤料气冲—气水同时冲—水冲先气冲 13~17 L/(m²·s),2~1min;气水同时冲 气 13~17、水 3~4 L/(m²·s),4~3min;后水冲 4~8 L/(m²·s),8~5min

示意估算(仅说明方法,实际以厂家确认为准):1 L/(m²·s) 等于每平方米每小时 3.6m³,所以 12~15 L/(m²·s) 相当于每平方米每小时 43.2~54m³。若每平方米布 50 只,单水冲洗时单只滤头滤帽约要通过 0.86~1.08m³/h;只数越少,单只分到的越多。

本站页面上的流量档(如 0.5 吨/小时、1 吨/小时)对应的压差等测试条件页面没有写明,算出的单只反洗流量要交给厂家确认能否满足。反洗流量明显大于过滤流量时,可以对照本站双流速系列:页面标注“正流 1 吨、反洗 2 吨”,适用工况写的是反洗流量明显大于过滤流量、气水联合反冲洗的过滤器。

采用气冲时,排水帽还要能配气。GB 50013-2018 第 9.5.12 条:采用气水冲洗时,可选用长柄滤头、塑料滤砖、穿孔管等配水、配气系统。长柄与短柄怎么区分,见《长柄滤头与短柄滤头的区别及适用场景详解》。

五、本站可对照的滤头滤帽

本站 88三层塔型、90三层塔型、100三层塔型系列共 43 个规格,产品页适用工况写的是“树脂、均质石英砂、活性炭、无烟煤等压力式过滤器、过滤罐、机械过滤器……”。部分示例(页面公布值):

型号流量连接螺纹总长 L帽径缝隙宽度过滤面积
T8832A/ABS1 吨/小时外螺纹M32100mm88mm0.25/0.4/1mm400/640/1120mm²
T8832B/PPGV1 吨/小时外螺纹M32145mm88mm0.25/0.4/1mm400/640/1120mm²
TS8824/ABS1 吨/小时承插式(适用孔板厚度 20≤L≤50mm)M24不适用88mm0.25/0.4/1mm400/640/1120mm²
T9032A/ABS1 吨/小时外螺纹M32125mm90mm0.25/0.4/1/2mm360/576/1440/2169mm²
T10032A/ABS2 吨/小时外螺纹M32155mm100mm0.25/0.4/1mm490/784/1960mm²
S9024B/PPGV正流 1 吨、反洗 2 吨外螺纹M24170mm90mm0.25/0.5mm305/610mm²

外螺纹款还要核对螺纹长度(L2)与滤板厚度,螺纹段要长于板厚才能拧紧;承插式以“适用孔板厚度”为准。型号和尺寸怎么读,见《排水帽型号、螺纹与尺寸参数怎么看:读懂型号数字、螺纹长度与孔板厚度,一次说清询价》。

六、跑砂了,按这个顺序查

  1. 缝隙和砂的粒径是否匹配,尤其是细颗粒比例是否增加
  2. 反冲洗强度是否过高
  3. 排水帽分布、集水腔和管路是否造成布水不均
  4. 垫片、紧固件与滤板开孔配合处是否漏水
  5. 滤层厚度和级配是否发生变化

这份排查顺序来自《过滤器塑料排水帽的作用、结构与选型:缝隙、材质和流量怎么确定》,同类问题也可以对照那篇文章。

七、询价清单

  • 过滤器类型、直径或滤池面积
  • 石英砂筛分报告(d10、最小粒径),是否有承托层及其粒径
  • 冲洗方式(单水冲洗,或先气冲、后水冲)和设计冲洗强度
  • 滤板厚度、开孔尺寸和连接方式
  • 水温、pH 等水质条件
  • 按开孔比核算出的数量
  • 完整型号:短型号/材质/缝隙,例如 T8832A/ABS/0.25mm

如果过滤器里用的是无烟煤和石英砂双层滤料,见《无烟煤双层滤料过滤器:排水帽怎么选,反冲洗怎么配》;材质怎么选,见《塑料排水帽材质怎么选:ABS、PP、PPGV、PPH、PVDF 与食品级的差别和选用边界》。

常见问题

石英砂 d10=0.55mm,排水帽缝隙能不能选 0.5mm?

不建议只按 d10 定。d10 是累计通过 10% 滤料的筛孔孔径,约有 10% 的砂比它更细。缝隙要对照筛分报告里的最小粒径,再兼顾过水面积。

石英砂过滤器要不要承托层?

GB 50013-2018 第 9.5.11 条条文说明认为,滤头滤帽缝隙通常小于滤料最小粒径,从这点讲可以不设;但为了冲洗配水更均匀、不扰动滤料,习惯上仍设厚 100mm、粒径 2~4mm 的粗砂承托层。

单层石英砂过滤器的反冲洗强度一般取多少?

按 GB 50013-2018 表 9.5.17,单层细砂级配滤料单水冲洗强度为 12~15 L/(m²·s),膨胀率 45%,冲洗时间 7~5min(水温 20℃)。压力过滤器以设备设计为准。

延伸阅读

各型号的缝隙档位、过滤面积和带标注尺寸图,可在赛滤查官网 www.sailvcha.com 对应产品详情页查看。