KDF过滤器设计-上海联兵环保免费电话：400-600-5030

[提要]本文介绍了应用KDF作为过滤介质的过滤器主要参数的确定;论述了反冲洗的必要性以及与反冲洗有关参数的选定;最后还介绍了过滤器中压差变化和滤层膨胀率等设计中必须考虑的一些问题。
[关键词]过滤器高纯度铜锌合金滤料(KDF)反冲洗设计参数
1984年美国的DonHeskett发明了一种称为KDF的高纯度铜锌合金作为过滤介质,这项技术已在许多国家获得了广泛的应用,在我国水处理领域中也开始了应用。目前国内已有该产品的销售单位,销售价格为110.23元/ kg(以桶为单位,每桶25.855kg)。
KDF介质与传统滤料比较具有许多优点:使用寿命长;可以100%恢复过滤能力;能有效控制微生物;维护方便;综合性能优良;处理费用低。
目前KDF介质有两种主要产品: KDF55,它是50%铜和50%锌的合金; KDF85,它是85%的铜和15%锌的合金。
KDF介质具有很多功能:去除水中的余氯;去除可溶性的重金属;控制微生物生长;阻止硬垢的积累;除铁;降低氟化物、硝酸盐、碳酸盐和硫酸盐等。
KDF介质在水处理中的应用领域十分广泛,它可用于:家用净水器;净化井水;处理市政水中的氯;保护反渗透系统;控制冷却塔水中的结垢、细菌及藻类;屋顶水箱的净化;蓄水池、开放的储水槽和船舶储水箱的净化;应急状态下用水的处理;净化淋浴用水;保护超滤、微滤的滤膜和离子交换树脂。
在图1中列出了应用KDF介质时,最常见的水处理工艺流程图。

有关KDF介质的净水机理、KDF介质的特性、净化的效果以及在水处理领域中的应用情况,近年来国内出版的杂志[1]~[5]中已经有了较多的介绍,但是如何设计应用KDF介质的净水过滤器尚较少涉及,本文将对设计问题作较多的介绍。
一、主要参数
1.过滤器流速
过滤器流速是设计压力过滤器最关键的一个参数,一般过滤介质(如石英砂)滤速不能超过12m/h,而对于KDF来说,其滤速可以数倍于一般介质。在1997年前KDF55和KDF85均推荐采用36m/ h, 1997年起对于KDF55推荐采用72m/h,而对于KDF85仍推荐采用36m/h[6]。如用于除氯时,应用更高的流速也可得到满意的结果。
2.滤床深度h
当容器直径为150mm时,滤床深度不应小于250mm,随着容器直径的增加,相应地床深亦应增加,直径每增加25mm,床深亦应增加25mm,直到床深增加到625mm后便不能再增加。

d———容器直径(m);
h———滤床深度(m);
r———KDF滤料的视比重,2740kg/m³。
二、反冲洗
在电化学还原过程中, KDF设备中会形成一些氧化物,如氧化铜、氧化铁和钙、镁的沉淀物,铜与硫化氢反应还会形成硫化铜。它们都是不溶性的固态物质,必需用反冲洗方法将它们除掉,否则这些不溶解的物质将阻止KDF的功效。
反冲洗每周至少三次,根据供水的质量有时冲洗的次数需要更多,如美国宾州矿区安装了一套KDF设备以除去水中的硫化氢,每天清晨冲洗一次。
每次反冲洗的时间为10min,正洗为3min,如果有需要,可以重复全过程,但反冲洗的时间也不要超过10min。
由于KDF介质的密度很大,最好采用较大的流量进行反冲洗。在1997年前对于KDF55和KDF85均推荐采用两倍于工作流量; 1997年开始,对于KDF55推荐采用与工作流量一样,对于KDF85仍推荐采用两倍于工作流量[6]。
如果由于水泵功率或管道尺寸的限制,不能达到两倍工作流量,可以采用两个KDF装置并联,交替地进行反冲洗。
在计算反冲洗流量时对于KDF55和KDF85均可应用下述公式

三、其他设计考虑
1.过滤器中的压差变化
在图2中列出了KDF介质压差变化的试验结果[6]。从图2中可见,在容器直径较小时,随着流量的增加压差变化较大;在容器直径较大时,随着流量的增加压差变化愈来愈小。从图2还可以看出,在设计工作流量下,压力降落约为5~10mH2O,据此即可决定流程中是否采用水泵,或决定所需水泵的扬程。

2.滤层膨胀率
滤层膨胀率对反冲洗效果影响很大,膨胀率过小,下层滤料悬浮不起来;膨胀率过大,易使上层滤料流失。传统过滤器一般采用45%~50%,对于KDF介质推荐采用10%~15%,膨胀空间则推荐采用20%。
3.需净化介质的pH值
由于在弱酸性水中KDF效果不好,且在pH值超过8时需要与KDF有较长的接触时间,所以对于饮用水,限制pH值为6.5~8.5;对于非饮用水,限制pH值为5.5~8.5。
4.后过滤器的应用
从KDF介质过滤器的出水中的总溶解固体物在150mg/ L以下,有时为了满足后续设备的需要,可加装后过滤器,如50μ的线绕(或熔喷)过滤器等。
5.三通阀的应用
应用三通阀(图3)代替普通的阀门,不但可以减少阀门的数量,由于KDF过滤器经常需要反冲洗,还可以大大简化反冲洗的操作过程。现有的三通阀产品接管直径19.05mm~44.45mm,所以三通阀仅限于工作流量在0.5~6m³/h时使用。当流量大于6m³/h,需要应用接管直径为50.8mm以上时,推荐应用隔膜阀。

6.配水器选择
对于工作流量0.5~6m³/ h的小型KDF过滤器,推荐应用毛毡或带有缝隙的滤头(水帽)作为配水器;对于工作流量在8m³/ h以上的大型KDF过滤器推荐应用母管支管式配水器。一般滤头和母管支管式配水器用于离子交换器,离子交换树脂的粒径为0.3mm,因此上述配水器的过水缝隙为0.25mm,而KDF介质的粒子大小范围为0.149mm到2mm,设计应用配水器时必须采取一定的措施或专门制造缝隙更小的配水器,以防KDF介质漏溅。

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