盘式过滤器工艺性能对比试验研究-上海联兵环保免费电话：400-600-5030

摘要:设计了并联式的过滤系统,将国产、进口的盘式过滤器进行了工艺性能对比试验。针对不同过滤精度的盘片在不同的加药量下,对比研究了两种过滤器进出水的浊度和悬浮固体含量、周期产水量、FPI值、水头损失、流量、反洗等工艺性能参数的差异。试验结果表明:在相同试验条件下,两种过滤器的工艺性能和出水水质参数都相近。
关键词:盘式过滤器;过滤精度;水头损失;悬浮固体;反洗
中图分类号:TU991.2 文献标识码:A 文章编号:1009-2455(2008)02-0086-03
盘式过滤器具有占地面积小、自动化程度高、运行维护费用低的特点,是当前水处理领域先进的过滤设备[1]。盘式过滤器的过滤机理是原水从外面通过盘片,过滤盘片在弹簧力和水力的作用下被紧紧地压在一起,杂质颗粒被截留在盘片交叉点,经过过滤的水从过滤器流出。其核心技术就是盘片,它由一组双面带不同方向沟槽的聚丙烯盘片构成,每个盘片正反面均有专门设计的微细沟纹,相邻两盘片叠加形成了许多交叉点,不同规格的盘片其沟纹交叉点的个数也不相同,从12~32个不等。这些交叉点构成了大量的空腔和不规则的通路,这些通路由外向里是不断缩小的,最终促使水中的杂质被拦截在各交叉点上。
当盘片之间的沟纹累积了大量杂质后,过滤器装置通过改变进出水流方向,自动打开压紧的盘片,并喷射压力水驱动盘片高速旋转,通过压力水的冲刷和旋转的离心力使盘片得到清洗。然后反洗阀门恢复过滤位置,过滤芯上的弹簧力再次压紧盘片,回复到过滤状态。
盘式过滤器可处理各种工业用水、污水、地表水和井水等水质。本文将国产盘式过滤器与国外生产的盘式过滤器工艺性能进行了对比试验,为改进和推广应用提供科学依据。
1测试项目及方法
1.1浊度
浊度采用MONITEK公司制造的NTU浊度仪测定。
1.2水头损失
水头损失采用压力表测定,压力表采用两点校正法。
1.3滤速
滤速采用LZB-50玻璃转子流量计测定,用排水-时间法校正。
1.4悬浮物
悬浮物采用重量法测定。
1.5过滤器性能评价指标
对过滤性能的评价,由于目前还无统一指标来衡量[2],因此,一般认为,过滤时间长,水头损失小,则过滤性能好,否则就差。本文采用杰米特(Gamet)和雷德美哈尔(Rademacher)提出的过滤性能的评价指标FPI:

FPI为一无量纲数。它实际上是用单位滤池面积的周期产量与过滤终期的水头损失的比值来评价过滤性能的。此指标值越大,说明过滤性能越好。
即消耗最少的能量,获取最多的制水。但是FPI过滤器评价指标不涉及进出水水质的评价,所以只能片面地反应过滤器性能。
2 过滤器性能对比试验
2.1 过滤效果对比
因为是对比试验,所以设计了并联式的过滤系统。在不同进水条件下,进行了盘片为20、55、100、200μm的过滤器的对比试验,结果见表1。

总体上55μm过滤器的运行效果和20μm恰好相反。对于国产过滤器来说,它的制水周期长,制水量大,FPI值大(进水ρ(SS)为48 mg/L时例外),但其SS的去除率低于进口过滤器;进口过滤器制水周期短,制水量小,FPI值小,但其SS的去除率高于国产过滤器。相同点是两种过滤器对浊度的去除效果都非常差。可见对于盘式过滤器来说,它的制水周期和出水效果是呈反比的。
100μm和200μm的效果类似于55μm和20μm,进口过滤器的制水周期长,制水量大,FPI值大,但其SS去除率不如国产过滤器;国产过滤器制水周期短,制水量小,FPI值小,但其SS去除率好于进口过滤器。同样两者对浊度的去除效果都非常差。
2.2 过滤器运行压降-时间与流量-时间曲线以20μm为例,将进水ρ(SS)配制为3.5、8.8、10 mg/L时,分别测定国产和进口过滤器的过滤压降曲线、过滤流量曲线,如图1、图2所示。
由图1、图2可见,对同种过滤器来说进水的SS含量越小,制水周期越长;对于相同的进水条件下,进口过滤器的运行周期要长于国产过滤器。
流量和压力的图形都存在拐点,并且拐点的产生条件是相对稳定的,即压力约为15 kPa、流量约为1.3 m³/h。所测定的55、100、200μm盘片过滤器的阻力曲线都基本类似,只是产生拐点时的压力和流量值与20μm的不同。

2.3 出水水质变化特点比较
为了比较两种过滤器出水水质变化情况,对过滤精度为100μm的过滤器进行试验。进水ρ(SS)严格控制在(111.0±2.0)mg/L的范围,试验结果如图3所示。

由图3可见,两种过滤器的出水水质都是逐渐变好,国产过滤器出水SS下降较快,进口过滤器下降较慢,可见盘式过滤器的过滤作用机理不仅存在表面过滤,而且存在其他的作用。
3 过滤器盘片性能的测定
3.1 交叉试验
选取过滤精度为55μm盘片进行交叉试验,即将国产过滤器的盘片放入进口过滤器中运行,反之将进口过滤器的盘片放入国产过滤器中运行。试验所得的过滤压降、流量图形类似,相应的出水数据见表2,两者的区别不大。可见盘片是影响过滤性能的主要因素。

3.2 过滤器盘片表面观察分析
对过滤器盘片的表面观察分析后发现,进口过滤器受污染的部位集中于盘片的外边缘,而国产过滤器受污染的部位则延伸到了盘片内部,但未穿透。结合过滤试验中两种过滤器周期产水量和水质的试验数据来看,进口过滤器的过滤机理主要是表面过滤,而国产过滤器的过滤机理是表面过滤和深层过滤[3]。
4 反洗特性对比
用清水反洗失效过滤器,测量水头损失随时间的变化曲线。以100μm滤盘为例,反洗压力曲线如图4所示。
从图4可见反洗压力曲线形状完全相同。收集不同时刻的反洗出水,分别测量出水水质,观察盘片清洗效果。试验结果如下:

①同规格过滤盘片,起始反洗流量相同,反洗曲线形状相同。②最低反洗启动压力:进口为250 kPa,国产为150 kPa。③反洗时间都需4～6s,水头损失恢复到过滤初始值,反洗完毕,盘片表面光洁如初。④反洗水耗基本相同,约15 L。6s后,出水水质与进水相同。
5 结论
①两种过滤器的性能大体相近,总体规律是如果一种过滤器的制水能耗低,那么它的出水水质就差;如果过滤器制水能耗高,那么它的出水水质就好。
②反洗的可靠时间大于4 s,水量约15 L。对初始压差的恢复率是100%。
③浊度去除率比较低,最高约为15%。浊度物质的去除主要与范德华力、静电力的吸附有关,可见盘式过滤器的接触絮凝作用十分微弱。
④悬浮固体去除率是相对稳定值,如20μm过滤器大约为90%,55μm过滤器大约为70%。
⑤对于过滤机理,进口过滤器的主要是表面过滤,而国产过滤器是表面过滤和深层过滤。
参考文献:
[1]林和坤,周珩.盘式过滤器的原理及使用方法[J].工业用水与废水,2002,33(3):44-46.
[2]景有海,金同轨,范瑾初.均质滤料直接过滤性能的评价指标[J].给水排水,2000,26(3):13-16.
[3]姚玉英.化工原理[M].天津:天津大学出版社,1999.

上海联兵环保科技有限公司
地址：上海市松江区工业区茸北分区茸阳路69号
总机：021-51691929
传真：021-57784244
免费电话：400-600-5030
技术支持：13641659499
E-mail：zhanglianbing@126.com
http://www.shlbhb.com