本發(fā)明涉及一種顆粒材料過(guò)濾中濾料優(yōu)化配選方法，屬于工業(yè)污水處理領(lǐng)域，以油田污水處理為主。
背景技術(shù)：
：在工業(yè)污水處理過(guò)程中，過(guò)濾環(huán)節(jié)已經(jīng)成為必備環(huán)節(jié)，而過(guò)濾環(huán)節(jié)主要目的是為除去污水中懸浮物(粒徑處于0.1～100μm)，過(guò)濾可以分為顆粒材料過(guò)濾和多孔介質(zhì)材料過(guò)濾，其原理均為利用過(guò)濾材料(簡(jiǎn)稱濾料)喉道對(duì)懸浮物的攔截卡堵作用和過(guò)濾材料表面對(duì)懸浮物的吸附及粘附作用。將污水通過(guò)由多種球狀顆粒材料(石英砂、鐵礦石，纖維球等)以不同粒徑及不同質(zhì)量比(厚度比)組合堆積的多孔介質(zhì)以去除污水中懸浮物的水處理技術(shù)，稱為顆粒材料過(guò)濾。針對(duì)顆粒材料過(guò)濾，其主要通過(guò)顆粒濾料之間的喉道對(duì)污水中懸浮物的攔截卡堵作用去除污水中懸浮物，由此顆粒濾料之間喉道與污水中懸浮物粒徑的匹配關(guān)系對(duì)濾料過(guò)濾效果起著決定性作用。當(dāng)懸浮物粒徑遠(yuǎn)小于顆粒濾料之間喉道時(shí)，顆粒濾料將無(wú)法充分發(fā)揮其對(duì)污水中懸浮物的攔截卡堵作用，顆粒濾料的過(guò)濾效果將大大打折扣。污水中懸浮物粒徑是由來(lái)源污水特征確定的，而顆粒濾料之間喉道主要由顆粒的質(zhì)量比(厚度比)、顆粒的粒徑及顆粒的堆積形式?jīng)Q定。顆粒的堆積形式對(duì)多孔介質(zhì)的喉道大小有著直接影響作用，進(jìn)而影響到對(duì)污水中懸浮物的去除效果。當(dāng)球狀顆粒以最緊密形式堆積時(shí)，其形成多孔介質(zhì)的喉道更小，對(duì)污水中懸浮物的過(guò)濾效果要更好。在等徑球狀顆粒最緊密堆積多孔介質(zhì)中，各球體直徑相同，進(jìn)行緊密堆積。圖1為等徑球狀顆粒最緊密堆積多孔介質(zhì)第一層的堆積形式示意圖，各等徑球狀顆粒之間以最大能力地相互接觸才是最緊密堆積；同時(shí)標(biāo)注出第二層(第三層以上類似)球狀顆粒只可能堆積的三種類型的位置，不可能再有其他位置，a位即第一層球所在位、b位即三角尖向上的空隙、c位即三角尖向下的空隙；第二層(第三層以上類似)只有在空隙b位或c位上重復(fù)堆積才是最緊密的，由此形成了僅abc和aba兩種組合的重復(fù)形式；對(duì)等徑球狀顆粒多孔介質(zhì)簡(jiǎn)化模型最小單元體幾何結(jié)構(gòu)為由4個(gè)球組成，如圖2所示。而通常情況下，要達(dá)到最佳的懸浮物去除效果，濾料的堆積是以不等徑球狀顆粒最緊密堆積形式呈現(xiàn)。在顆粒材料過(guò)濾中的濾料均以最緊密方式堆積前提下，顆粒濾料之間喉道主要由顆粒的質(zhì)量比(厚度比)、顆粒的粒徑?jīng)Q定。工業(yè)污水的處理工藝制定主要依據(jù)其來(lái)源污水的水質(zhì)特征，而其中涉及到污水中懸浮物的去除環(huán)節(jié)，多優(yōu)先選用價(jià)格便宜、性質(zhì)穩(wěn)定、可重復(fù)沖洗利用的填充顆粒材料的過(guò)濾罐工藝。例如油田污水處理站目前主要以“一級(jí)沉降罐→二級(jí)沉降罐→一級(jí)石英砂濾料過(guò)濾罐→二級(jí)石英砂濾料過(guò)濾罐”的四段處理工藝為主。其中兩級(jí)的石英砂濾料過(guò)濾罐主要為去除油田污水中懸浮物。當(dāng)前，顆粒材料過(guò)濾技術(shù)中顆粒的選取，多數(shù)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)方法為主，未能根據(jù)污水中懸浮物粒徑特征針對(duì)性地篩選顆粒材料濾料。由此當(dāng)前工業(yè)污水處理過(guò)程中，由于顆粒濾料篩選不恰當(dāng)而達(dá)不到原設(shè)計(jì)方案中去除懸浮物的效果的現(xiàn)象非常普遍。在工業(yè)污水處理環(huán)節(jié)中，提高顆粒濾料過(guò)濾效果已經(jīng)成為當(dāng)前工業(yè)污水處理過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中未能根據(jù)污水中懸浮物粒徑特征針對(duì)性地篩選顆粒材料濾料的不足之處，提出一種顆粒材料過(guò)濾中濾料優(yōu)化配選方法。本發(fā)明結(jié)合工業(yè)污水中懸浮物粒徑特征，針對(duì)性地篩選出合適的粒徑顆粒濾料，從而獲取較高的懸浮物去除效果，大大提高了工業(yè)污水中懸浮物的處理效率。本發(fā)明提出的一種顆粒材料過(guò)濾中濾料優(yōu)化配選方法，具體包括以下步驟：1)確定污水取水樣點(diǎn)；確定需要進(jìn)行顆粒材料過(guò)濾的污水處理點(diǎn)的去除懸浮物設(shè)備，在每個(gè)去除懸浮物設(shè)備的來(lái)水口設(shè)立一個(gè)污水取水樣點(diǎn)；2)測(cè)定懸浮物粒徑；；具體步驟如下：2-1)在步驟1)確定的任一污水取水樣點(diǎn)處取體積為v的污水水樣；2-2)利用若干張孔徑0.1mm的濾膜對(duì)步驟2-1)采集的污水水樣進(jìn)行緩慢一次過(guò)濾；每張濾膜過(guò)濾的污水水樣小于等于50ml，保存過(guò)濾后的污水水樣，過(guò)濾后的污水水樣總體積仍為v；2-3)重復(fù)步驟2-1)至2-2)，獲取每個(gè)污水取水樣點(diǎn)污水水樣并進(jìn)行緩慢一次過(guò)濾；2-4)從經(jīng)過(guò)步驟2-3)一次過(guò)濾后的任一污水水樣中取5～10ml，利用激光粒度儀測(cè)定步驟2-3)獲取的該污水水樣中懸浮物的粒徑分布曲線及平均粒徑d平均；3)對(duì)濾料優(yōu)化配選；具體步驟如下：3-1)污水水樣中懸浮物平均粒徑d平均和不等徑球狀顆粒最緊密堆積多孔介質(zhì)的喉道d喉道平均滿足如式(2)所示的表達(dá)式：d喉道平均≈d平均(2)根據(jù)式(2)，d喉道平均取值為步驟2)得到的污水水樣中懸浮物的平均粒徑d平均；3-2)根據(jù)式(3)，針對(duì)確定的d喉道平均，首先確定濾料的種類，再根據(jù)濾料的種類，分別確定每種濾料的質(zhì)量和對(duì)應(yīng)的喉道；表達(dá)式如下：式中，n為濾料的種類數(shù)，m1、m2、m3、……、mn為每種濾料的質(zhì)量；d喉道1、d喉道2、d喉道3、……、d喉道n為每種濾料的喉道；3-3)濾料的喉道d喉道與球狀顆粒直徑dp存在如下關(guān)系式，表達(dá)式如式(4)所示：根據(jù)式(4)，結(jié)合步驟3)得到的每種濾料的喉道d喉道1、d喉道、d喉道3、……、d喉道n，分別計(jì)算出每種濾料對(duì)應(yīng)的粒徑dp1、dp2、dp3、……、dpn；由此確定了該污水水樣所對(duì)應(yīng)的去除懸浮物設(shè)備的優(yōu)化濾料的配選方案為：質(zhì)量m1、粒徑dp1；質(zhì)量m2、粒徑dp2；質(zhì)量m3、粒徑dp3；……；質(zhì)量mn、粒徑dpn所構(gòu)成的濾料組合。本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果在于：本發(fā)明的一種顆粒材料過(guò)濾中濾料優(yōu)化配選方法，首次提出了球形顆粒堆積多孔介質(zhì)喉道算法，根據(jù)球形顆粒堆積多孔介質(zhì)喉道公式，合理搭配所需要濾料的質(zhì)量和粒徑，為針對(duì)性地篩選適合去除工業(yè)污水中懸浮物的顆粒濾料提供了依據(jù)。該算法針對(duì)工業(yè)污水中懸浮物特征，篩選出適合的顆粒濾料，提高顆粒濾料對(duì)工業(yè)污水中懸浮物的去除效果。本方法克服了以往過(guò)濾技術(shù)中依靠?jī)H僅依靠人工經(jīng)驗(yàn)選取濾料可能無(wú)法達(dá)到理想效果的不足，所選取的濾料有針對(duì)性地去除水中懸浮物，有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。附圖說(shuō)明圖1為等徑球體顆粒多孔介質(zhì)堆積形式示意圖。圖2為等徑球狀顆粒多孔介質(zhì)模型最小單元體示意圖。圖3為本發(fā)明方法的流程框圖。圖4為等徑球狀顆粒多孔介質(zhì)模型最小單元體簡(jiǎn)化幾何結(jié)構(gòu)圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例中二級(jí)石英砂過(guò)濾罐來(lái)水和出水中懸浮物濃度曲線圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例中二級(jí)石英砂過(guò)濾罐對(duì)懸浮物的去除率曲線圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例中污水中懸浮物粒徑分布曲線圖。具體實(shí)施方式本發(fā)明提出的一種顆粒材料過(guò)濾中濾料優(yōu)化配選方法，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明如下。本發(fā)明提出的一種顆粒材料過(guò)濾中濾料優(yōu)化配選方法，整體流程如圖3所示，包括以下步驟：1)確定污水取水樣點(diǎn)；根據(jù)需要進(jìn)行顆粒材料過(guò)濾的污水處理點(diǎn)的污水處理工藝現(xiàn)狀，確定污水處理工藝中去除懸浮物設(shè)備，在每個(gè)去除懸浮物設(shè)備的來(lái)水口和出水口各設(shè)立一個(gè)污水取水樣點(diǎn)。例如：在去除懸浮物設(shè)備1的來(lái)水口設(shè)立污水取水樣點(diǎn)記為1-1，在去除懸浮物設(shè)備1的出水口設(shè)立污水取水樣點(diǎn)記為1-2，在去除懸浮物設(shè)備2的來(lái)水口設(shè)立污水取水樣點(diǎn)記為2-1，在去除懸浮物設(shè)備2的出水口設(shè)立污水取水樣點(diǎn)記為2-2。以油田污水處理工藝“一級(jí)沉降罐→二級(jí)沉降罐→一級(jí)石英砂濾料過(guò)濾罐→二級(jí)石英砂濾料過(guò)濾罐”為例，在一級(jí)石英砂濾料過(guò)濾罐的來(lái)水口設(shè)立污水取水樣點(diǎn)1-1，出水口設(shè)立污水取水樣點(diǎn)1-2；在二級(jí)石英砂濾料過(guò)濾罐的來(lái)水口設(shè)立污水取水樣點(diǎn)2-1、出水口設(shè)立污水取水樣點(diǎn)2-2。2)分析污水中懸浮物特征；具體步驟如下：2-1)測(cè)定懸浮物濃度；具體步驟如下：顆粒材料過(guò)濾主要為了去除污水中懸浮物(粒徑處于0.1μm～100μm)，而污水中粒徑大于100μm的固相顆粒不在此環(huán)節(jié)內(nèi)去除。2-1-1)在步驟1)確定的任一污水取水樣點(diǎn)處取體積為v的污水水樣，v一般為500ml～1000ml；2-1-2)利用若干張孔徑0.1mm的濾膜對(duì)步驟2-1-1)采集的污水水樣進(jìn)行緩慢一次過(guò)濾；每張濾膜過(guò)濾小于等于50ml的污水水樣，以防在過(guò)濾過(guò)程中，孔徑0.1mm的濾膜表面形成致密過(guò)濾層，造成污水中懸浮物(粒徑處于0.1μm～100μm)遺失；保存過(guò)濾后的污水水樣，忽略粒徑＞100μm的固體顆粒的體積，過(guò)濾后的污水水樣總體積仍為v。備注：為了盡可能去除粒徑＞100μm的固體顆粒，同時(shí)盡可能地防止污水水樣中懸浮物的遺失，每張濾膜對(duì)應(yīng)的過(guò)濾污水體積應(yīng)盡量小，≤50ml為宜。2-1-3)將一張孔徑為0.1μm濾膜放入表面皿，將濾膜和表面皿一起在40℃烘箱內(nèi)烘8h后，對(duì)濾膜和表面皿整體稱重記為g1(本實(shí)施稱重采用梅特勒托利多ms205du電子天平，量程0～82g，精度0.01mg)。2-1-4)從表面皿里取出烘干后的孔徑0.1μm濾膜，利用烘干后孔徑0.1μm濾膜對(duì)經(jīng)過(guò)步驟2-1-2)一次過(guò)濾后保留下的體積為v污水水樣進(jìn)行緩慢二次過(guò)濾；2-1-5)將經(jīng)過(guò)二次過(guò)濾后的孔徑0.1μm濾膜(此時(shí)在孔徑0.1μm濾膜上將附著體積為v污水水樣中的粒徑處于0.1μm～100μm懸浮物)放入原表面皿里，然后將濾膜和表面皿一起在40℃烘箱內(nèi)烘12h后，對(duì)濾膜和表面皿整體稱重記為g2。2-1-6)利用公式(1)計(jì)算出污水水樣中懸浮物濃度c，表達(dá)式如下：2-1-7)重復(fù)步驟2-1-1)至2-1-6)，獲取所有污水取水樣點(diǎn)的污水水樣并計(jì)算相應(yīng)的懸浮物濃度；2-2)測(cè)定懸浮物粒徑；具體步驟如下：2-2-1)重復(fù)步驟2-1-1)至2-1-2)，獲取任一污水取水樣點(diǎn)的污水水樣并進(jìn)行緩慢一次過(guò)濾；2-2-2)從經(jīng)過(guò)步驟2-2-1)一次過(guò)濾后保留下的污水水樣中取5～10ml，利用激光粒度儀(激光粒度儀的型號(hào)和精度越高效果越好；本實(shí)施例采用winner2000zd激光粒度儀))測(cè)定步驟2-2-1)獲取的污水水樣中懸浮物的粒徑分布曲線及平均粒徑d平均。3)對(duì)濾料優(yōu)化配選；具體步驟如下：3-1)為了利用顆粒濾料之間的喉道對(duì)污水中懸浮物的攔截卡堵作用去除污水中懸浮物，污水中懸浮物平均粒徑d平均和不等徑球狀顆粒最緊密堆積多孔介質(zhì)的喉道d喉道平均滿足如式(2)所示的表達(dá)式：d喉道平均≈d平均(2)根據(jù)式(2)，d喉道平均的取值為步驟2)得到的污水水樣中懸浮物的平均粒徑d平均。3-2)顆粒材料過(guò)濾中濾料由多種不同粒徑、不同質(zhì)量比(厚度比)的球狀顆粒以最緊密堆積形式堆積而成。根據(jù)式(3)，對(duì)由不同質(zhì)量和粒徑的不等徑球狀顆粒所構(gòu)成的濾料，濾料由質(zhì)量m1、粒徑dp1；質(zhì)量m2、粒徑dp2；質(zhì)量m3、粒徑dp3；……；質(zhì)量mn、粒徑dpn等不等徑球狀顆粒最緊密堆積而成。將多孔介質(zhì)由不等徑球狀顆粒最緊密堆積轉(zhuǎn)變?yōu)榈葟角驙铑w粒最緊密堆積，即每一種粒徑的顆粒按照等徑等徑球狀顆粒最緊密堆積后，形成的多孔介質(zhì)的喉道直徑為d喉道，例如粒徑dpn的顆粒對(duì)應(yīng)的即為d喉道n。針對(duì)確定的d喉道平均，首先確定濾料的種類(顆粒粒徑的種類)，即確定n的具體數(shù)值；根據(jù)n的取值，分別確定n種濾料的質(zhì)量和對(duì)應(yīng)的喉道；選取濾料的過(guò)程由人工完成，具體有兩種實(shí)施方法：3-2-1)先分別確定n種濾料的質(zhì)量，即質(zhì)量m1、質(zhì)量m2、質(zhì)量m3、……、質(zhì)量mn；然后確定n種濾料按照等徑球狀顆粒最緊密堆積對(duì)應(yīng)的喉道，即喉道d喉道1、喉道d喉道2、喉道d喉道3、……、喉道d喉道n。3-2-2)先分別確定n種濾料按照等徑球狀顆粒最緊密堆積對(duì)應(yīng)的喉道，即喉道d喉道1、喉道d喉道2、喉道d喉道3、……、喉道d喉道n；然后確定n種濾料對(duì)應(yīng)的質(zhì)量m1、質(zhì)量m2、質(zhì)量m3、……、質(zhì)量mn。3-3)將等徑球狀顆粒最緊密堆積多孔介質(zhì)的最小單元體為4個(gè)球分兩層最緊密堆積而成，如圖2所示。將最小單元體進(jìn)一步簡(jiǎn)化為由4個(gè)球心相連而組成一個(gè)正四面體的三棱錐體，如圖4(a)所示，進(jìn)一步取正四面體的一個(gè)面，如圖4(b)所示。圖4(b)中，中間空白處原型的直徑即為等徑球狀顆粒最緊密堆積多孔介質(zhì)對(duì)應(yīng)的喉道。由圖4(b)推導(dǎo)出等徑球狀顆粒最緊密堆積多孔介質(zhì)對(duì)應(yīng)的喉道d喉道與球狀顆粒直徑dp存在如下關(guān)系式，表達(dá)式如式(4)所示：根據(jù)式(4)，結(jié)合步驟3)得到的每種濾料按照等徑球狀顆粒最緊密堆積對(duì)應(yīng)的的喉道d喉道1、喉道d喉道2、喉道d喉道3、……、喉道d喉道n，分別計(jì)算出每種濾料對(duì)應(yīng)的粒徑dp1、粒徑dp2、粒徑dp3、……、粒徑dpn。由此確定了該污水水樣所對(duì)應(yīng)的去除懸浮物設(shè)備的優(yōu)化濾料的配選方案為：質(zhì)量m1、粒徑dp1；質(zhì)量m2、粒徑dp2；質(zhì)量m3、粒徑dp3；……；質(zhì)量mn、粒徑dpn所構(gòu)成的濾料組合。備注：工程中，對(duì)于同一個(gè)過(guò)濾罐，其橫截面積是一定的，相同材質(zhì)的濾料，其鋪設(shè)厚度即可代表質(zhì)量。同時(shí)根據(jù)公式(3)求粒徑dpn，無(wú)需知道對(duì)應(yīng)的確切的質(zhì)量mn，在質(zhì)量百分比的條件下，即可求取喉道d喉道n，進(jìn)而可求取粒徑dpn。4)評(píng)價(jià)濾料優(yōu)化配選效果；為了能夠衡量污水中懸浮物的去除效果，定義懸浮物去除率α，表達(dá)式如式(5)所示：式(5)中，c來(lái)水為步驟(2)得到的任一去除懸浮物設(shè)備的來(lái)水口污水水樣的懸浮物濃度，單位mg/l；c出水為該去除懸浮物設(shè)備的出水口污水水樣的懸浮物濃度，單位mg/l；α值越大，表示此環(huán)節(jié)懸浮物去除效果越好，說(shuō)明按照本方法所選取的顆粒濾料組合越適合去除此類污水中懸浮物。對(duì)于改進(jìn)前出水口污水中懸浮物的粒徑分布曲線，以密閉面積((粒徑曲線與橫坐標(biāo)軸所圍合起來(lái)的封閉面積)的2/3為界，確定改進(jìn)前污水中懸浮物主要集中區(qū)域，即粒徑主要區(qū)域[ab]。對(duì)于改進(jìn)后出水口污水中懸浮物的粒徑分布曲線，以密閉面積的2/3為界，確定改進(jìn)后污水中懸浮物主要集中區(qū)域，即粒徑主要區(qū)域[cd]。對(duì)比分析改進(jìn)前后粒徑所屬區(qū)域的變化，當(dāng)出現(xiàn)c＜a且d＜b時(shí)，說(shuō)明改進(jìn)后的濾料對(duì)污水中的懸浮物去除效果要更好一些，且這差值越大，表示去除效果越好。實(shí)施例本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例將本發(fā)明提出的一種顆粒材料過(guò)濾中濾料優(yōu)化配選方法應(yīng)用于油田采出水的污水過(guò)濾。某油田當(dāng)前采出水污水處理站處理工藝及顆粒濾料現(xiàn)狀如下：該油田污水處理站污水處理工藝為“一級(jí)沉降罐→二級(jí)沉降罐→一級(jí)石英砂濾料過(guò)濾罐→二級(jí)石英砂濾料過(guò)濾罐”；工藝中“一級(jí)石英砂濾料過(guò)濾罐”和“二級(jí)石英砂濾料過(guò)濾罐”為典型的顆粒材料過(guò)濾環(huán)節(jié)，其主要功能為去除油田采出水中懸浮物。在此工藝中，二級(jí)石英砂過(guò)濾罐原始濾料參數(shù)，見(jiàn)表1。表1二級(jí)石英砂過(guò)濾罐原始濾料參數(shù)表石英砂種類1234粒徑/μm300500600800厚度/mm150150250250質(zhì)量百分比/％18.7518.7531.2531.25本實(shí)施例中，工藝改進(jìn)前，對(duì)二級(jí)石英砂過(guò)濾罐來(lái)水和出水2種污水水樣，分別從2015年11月到2016年5月共7個(gè)月，每個(gè)月10號(hào)、20號(hào)及30號(hào)共計(jì)檢測(cè)21次。得到的二級(jí)石英砂過(guò)濾罐來(lái)水和出水中懸浮物濃度示意圖如圖5所示。圖中，三角形數(shù)據(jù)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的連線為來(lái)水的懸浮物濃度曲線，正方形數(shù)據(jù)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的連線為出水的懸浮物濃度曲線，每條曲線上均有21個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)21次檢測(cè)；由圖5看出：二級(jí)石英砂過(guò)濾罐來(lái)水和出水的曲線之間落差較小，以第21次檢測(cè)結(jié)果為例，來(lái)水中懸浮物濃度為150.64mg/l、出水中懸浮物濃度為127.69mg/l，懸浮物濃度僅下降了22.95mg/l。圖6為二級(jí)石英砂過(guò)濾罐對(duì)懸浮物的去除率曲線圖，由圖6看出：二級(jí)石英砂過(guò)濾罐懸浮物去除率處于10.44％～18.87％，去除率較小，以第21次檢測(cè)結(jié)果為例，懸浮物去除率僅為15.23％。圖7為污水中懸浮物粒徑分布曲線圖，由圖7看出：對(duì)于“二級(jí)石英砂過(guò)濾罐來(lái)水—第21次”和“二級(jí)石英砂過(guò)濾罐改進(jìn)前出水—第21次”中懸浮物粒徑分布曲線基本相似；以密閉面積(粒徑曲線與橫坐標(biāo)軸所圍合起來(lái)的封閉面積)的2/3為界，2種水樣的懸浮物粒徑主要區(qū)域均在35～80μm；相對(duì)于來(lái)水曲線，出水曲線只稍微向左偏移一點(diǎn)；來(lái)水的平均粒徑為61.09μm；出水的平均粒徑為56.33μm。以上綜合可得：二級(jí)石英砂過(guò)濾罐對(duì)懸浮物去除效果較差，濾料基本處于無(wú)效狀態(tài)。本發(fā)明提出的一種顆粒材料過(guò)濾中濾料優(yōu)化配選方法，包括以下步驟：1)確定污水取水樣點(diǎn)；本實(shí)施例中，對(duì)污水處理工藝中二級(jí)石英砂過(guò)濾罐的來(lái)水口和出水口各設(shè)立一個(gè)污水取樣點(diǎn)。2)分析污水中懸浮物特征；具體步驟如下：2-1)測(cè)定懸浮物濃度；具體步驟如下：2-1-1)在步驟1)確定的任一污水取水樣點(diǎn)處(本實(shí)施例為二級(jí)石英砂過(guò)濾罐的來(lái)水口和出水口)取體積為v的污水水樣，本實(shí)施例v為500ml；2-1-2)利用10張孔徑0.1mm的濾膜對(duì)步驟2-1-1)采集的污水水樣進(jìn)行緩慢一次過(guò)濾；每張濾膜僅過(guò)濾50ml的污水水樣，以防在過(guò)濾過(guò)程中，孔徑0.1mm的濾膜表面形成致密過(guò)濾層，造成污水中懸浮物(粒徑處于0.1μm～100μm)遺失；保存過(guò)濾后的污水，忽略粒徑＞100μm的固體顆粒的體積，過(guò)濾后的污水水樣總體積仍為v。2-1-3)將一張孔徑為0.1μm濾膜放入表面皿，將濾膜和表面皿一起在40℃烘箱內(nèi)烘8h后，對(duì)濾膜和表面皿整體稱重記為g1(本實(shí)施稱重采用梅特勒托利多ms205du電子天平，量程0～82g，精度0.01mg)。2-1-4)從表面皿里取出烘干后的孔徑0.1μm濾膜，利用烘干后孔徑0.1μm濾膜對(duì)經(jīng)過(guò)步驟2-1-2)一次過(guò)濾后保留下的體積為v污水水樣進(jìn)行緩慢二次過(guò)濾；2-1-5)將經(jīng)過(guò)二次過(guò)濾后的孔徑0.1μm濾膜(此時(shí)在孔徑0.1μm濾膜上將附著體積為v污水水樣中的粒徑處于0.1μm～100μm懸浮物)放入原表面皿里，然后將濾膜和表面皿一起在40℃烘箱內(nèi)烘12h后，對(duì)濾膜和表面皿整體稱重記為g2。2-1-6)利用公式(1)計(jì)算出污水水樣中懸浮物濃度c，表達(dá)式如下：2-1-7)重復(fù)步驟2-1-1)至2-1-6)，獲取所有污水取水樣點(diǎn)的污水水樣并計(jì)算相應(yīng)的懸浮物濃度；2-2)測(cè)定懸浮物粒徑；具體步驟如下：2-2-1)重復(fù)步驟2-1-1)至2-1-2)，獲取任一污水取水樣點(diǎn)的污水水樣并進(jìn)行緩慢一次過(guò)濾；2-2-2)從一次過(guò)濾后保留下的污水水樣中取5～10ml，利用激光粒度儀(激光粒度儀的型號(hào)和精度越高效果越好；本實(shí)施例采用winner2000zd激光粒度儀))測(cè)定步驟2-2-1)獲取的污水水樣中懸浮物的粒徑分布曲線及平均粒徑d平均。本實(shí)施例中，以第21次檢測(cè)的數(shù)據(jù)為例，得到二級(jí)石英砂過(guò)濾罐的來(lái)水和出水(第21次)的平均粒徑，如圖7所示。3)對(duì)濾料優(yōu)化配選；具體步驟如下：3-1)為了利用顆粒濾料之間的喉道對(duì)污水中懸浮物的攔截卡堵作用去除污水中懸浮物，污水中懸浮物平均粒徑d平均和不等徑球狀顆粒最緊密堆積多孔介質(zhì)的喉道d喉道平均滿足如式(2)所示的表達(dá)式：d喉道平均≈d平均(2)根據(jù)式(2)，,d喉道平均的取值為步驟2)得到的污水水樣中懸浮物的平均粒徑d平均。本實(shí)施例中，二級(jí)石英砂過(guò)濾罐來(lái)水—第21次”中懸浮物的濃度為150.64mg/l、平均粒徑d平均為61.09μm。3-2)根據(jù)式(3)，針對(duì)確定的d喉道平均，首先確定濾料的種類(顆粒粒徑的種類)，即確定n的具體數(shù)值；根據(jù)n的取值，分別確定n種濾料的質(zhì)量和對(duì)應(yīng)的喉道；本實(shí)施例中，先確定4種不同粒徑的石英砂顆粒濾料，即n＝4。然后確定此4種不同粒徑石英砂的質(zhì)量，首先確定4種不同粒徑石英砂鋪設(shè)厚度分別為160mm、160mm、240mm、240mm，由于材質(zhì)相同，且填充的過(guò)濾罐橫截面面積相同，所以每種粒徑的石英砂在總體石英砂厚度百分比，即表示質(zhì)量百分比。由此確定這4種不同粒徑石英砂的質(zhì)量百分比分別為20％、20％、30％、30％。最后確定此4種不同粒徑石英砂按照等徑球狀顆粒最緊密堆積對(duì)應(yīng)的喉道，即喉道d喉道1＝46.40μm、喉道d喉道2＝54.13μm、喉道d喉道3＝61.87μm、喉道d喉道4＝77.33μm。3-3)等徑球狀顆粒最緊密堆積多孔介質(zhì)對(duì)應(yīng)的喉道d喉道與球狀顆粒直徑dp存在如下關(guān)系式，表達(dá)式如式(4)所示：根據(jù)式(4)，結(jié)合步驟3)得到的每種濾料按照等徑球狀顆粒最緊密堆積對(duì)應(yīng)的的喉道d喉道1、喉道d喉道2、喉道d喉道3、……、喉道d喉道n，分別計(jì)算出每種濾料對(duì)應(yīng)的粒徑dp1、粒徑dp2、粒徑dp3、……、粒徑dpn。由此確定了該污水水樣所對(duì)應(yīng)的去除懸浮物設(shè)備的優(yōu)化濾料的配選方案為：質(zhì)量m1、粒徑dp1；質(zhì)量m2、粒徑dp2；質(zhì)量m3、粒徑dp3；……；質(zhì)量mn、粒徑dpn所構(gòu)成的濾料組合。本實(shí)施例中，結(jié)合喉道d喉道1＝46.40μm、喉道d喉道2＝54.13μm、喉道d喉道3＝61.87μm、喉道d喉道4＝77.33μm，分別計(jì)算出對(duì)應(yīng)的粒徑dp1＝300μm、粒徑dp2＝350μm、粒徑dp3＝400μm、粒徑dp4＝500μm。由此確定出了濾料優(yōu)化配選方案見(jiàn)表2。表2二級(jí)石英砂過(guò)濾罐改進(jìn)后濾料參數(shù)表石英砂種類1234粒徑/μm300350400500厚度/mm160160240240質(zhì)量百分比/％202030304)評(píng)價(jià)濾料優(yōu)化配選效果；為了能夠衡量污水中懸浮物的去除效果，定義懸浮物去除率α，表達(dá)式如式(5)所示：式(5)中：c來(lái)水為步驟(2)得到的任一去除懸浮物設(shè)備的來(lái)水口污水水樣的懸浮物濃度，單位mg/l；c出水為該去除懸浮物設(shè)備的出水口污水水樣的懸浮物濃度，單位mg/l；α值越大，表示此環(huán)節(jié)懸浮物去除效果越好，說(shuō)明按照本方法所選取的顆粒濾料組合越適合去除此類污水中懸浮物。4-2)利用激光粒度儀((激光粒度儀的型號(hào)和精度越高效果越好；本實(shí)施例采用本實(shí)施例采用winner2000zd激光粒度儀)測(cè)定改進(jìn)前后出水口的污水中懸浮物的粒徑分布曲線。對(duì)于改進(jìn)前出水口污水中懸浮物的粒徑分布曲線，以密閉面積(粒徑曲線與橫坐標(biāo)軸所圍合起來(lái)的封閉面積)的2/3為界，確定改進(jìn)前污水中懸浮物主要集中區(qū)域，即粒徑主要區(qū)域[ab]。對(duì)于改進(jìn)后出水口污水中懸浮物的粒徑分布曲線，以密閉面積的2/3為界，確定改進(jìn)后污水中懸浮物主要集中區(qū)域，即粒徑主要區(qū)域[cd]。對(duì)比分析改進(jìn)前后粒徑所屬區(qū)域的變化，當(dāng)出現(xiàn)c＜a且d＜b時(shí)，說(shuō)明改進(jìn)后的濾料對(duì)污水中的懸浮物去除效果要更好一些，且這差值越大，表示去除效果越好。本實(shí)施例，二級(jí)石英砂過(guò)濾罐改進(jìn)前后出水情況對(duì)比表如表3所示：表3：二級(jí)石英砂過(guò)濾罐改進(jìn)前后出水情況對(duì)比表由表3看出：按照本發(fā)明的方法對(duì)二級(jí)石英砂過(guò)濾罐濾料改進(jìn)后，出水中懸浮物濃度由127.69mg/l降到了18.65mg/l；懸浮物去除率由15.23％提升到了87.62％。由圖6看出：出水中懸浮物粒徑主要區(qū)域由35～80μm降至10～45μm；懸浮物平均粒徑由56.23微米降至19.29微米。改進(jìn)后懸浮物去除效果提升原因分析：由式(3)和式(4)計(jì)算出改進(jìn)后二級(jí)石英砂過(guò)濾罐濾料的平均喉道為61.87μm，其相對(duì)于為改進(jìn)前平均喉道90.86μm而言，降低了28.99μm，且相對(duì)于來(lái)水中懸浮平均粒徑61.09，相差僅僅0.78μm。改進(jìn)后濾料能夠?qū)?lái)水中粒徑處于61.87～90.86μm的懸浮物去除掉了。改進(jìn)后濾料所組成多孔介質(zhì)的喉道與來(lái)水中懸浮物粒徑更接近，匹配程度更大，改進(jìn)后濾料對(duì)懸浮物的攔截卡堵作用更加顯著，由此提升了整個(gè)工藝的懸浮物去除效果。由此證明：按照本發(fā)明的方法對(duì)顆粒濾料優(yōu)化配選，可以實(shí)現(xiàn)提高顆粒材料過(guò)濾方式對(duì)懸浮物去除率的目的。當(dāng)前第1頁(yè)12