摘要：通过对净水厂沉淀出水和长江源水的过滤试验并与传统砂滤池及已在实际过程中推广应用的二类纤维过滤器进行了对比分析表明，本组研制的长纤维高速过滤器具有结构和性能上的明显优势。
关键词：纤维过滤器；性能优势；液固分离
中图分类号：0643．134 文献标识码：A
纤维滤料以其体轻、径细、质柔的特点和过滤时所表现出的高滤速、低滤阻的优势，为深层过滤技术的发展带来了质的飞跃并在化工、能源、轻工、电子、医药等行业展现出了广阔的应用前景。因此，自上世纪80年代应用于液固非均相分离领域以来，纤维过滤技术得到了迅猛的发展。
本研究所用的长纤维高速过滤器是在深入分析传统砂滤和已有各类纤维过滤器优劣的基础上开发成功的，在继承和发展已有纤维过滤器的高滤速、低滤阻、纳污容量大等优点的同时，着力解决它们存在的或难以清洗、或纤维易流失、或结构复杂、或易形成浅层过滤等缺陷⋯ ，从而使纤维滤料的优势得以充分发挥。通过两年多来对净水厂沉淀池出水及长江源水的过滤试验，证明了长纤维高速过滤器卓越的工作性能和良好的处理效果引。
1 实验部分
1．1 实验装置
实验是在南京浦口自来水厂进行的。过滤器主体以有机玻璃管制成，内径为300mm，总高约2500mm。纤维组件以法兰固定于过滤器筒体，底部设气体分布器，便于反洗时布气均匀；上部设溢流口以确保常压过滤和用于反冲洗排水；简体中部不同高程处设三个取样、测压口。组件采用聚酯纤维材料编成，具体参数见表1。
由表1数据可见，长纤维过滤组件具有很大的孔隙率和比表面积，从而保证了该型过滤器很高的纳污能力和滤速，有效地延长了过滤周期。
1．2 实验条件
试验以浊度作为固含物的指标来考察过滤器对悬浮物的去除效果，通过研究不同初始滤速下长纤维高速过滤器的出水浊度(含初滤水)、滤速、滤阻的变化规律，较全面地探讨了长纤维过滤器的过滤特征、性能优势及过滤机理；通过不同气、水强度的反冲洗组合，研究了长纤维过滤器的反冲洗条件和特性。
1．3 测试仪器
浊度由TSZ一400A型台式智能散射光浊度仪测定，阻力由测压管测定，滤速采用体积法测定，反冲洗水、气强度分别由LZB一50型液体转子流量计和LZB一40型气体转子流量计测定。试验于2002年9月至2004年9月问进行，先后进行了净水厂沉淀出水和和反应段混凝源水的直接过滤试验。过滤器进水浊度范围为2～100NTU，沉淀池出水过滤试验初始滤速为10～60m／h；受试验现场条件的限制，直接过滤试验初始滤速为10～40m／h。
2 结果与讨论
2．1 过滤出水水质和过滤周期
表2为几种主要初始滤速和进水浊度下初滤水浊度的变化情况，图1和图2分别为不同初始滤速与进水浊度时的周期内出水浊度变化情况。
实验表明，在各种初始滤速和进水浊度下，初滤水浊度均可在4分钟内迅速降至0．3NTU以下。其后，滤出水浊度可稳定在0．2NTU以下，直至穿透。分析认为，长纤维滤料充分利用了柔性纤维的优点，比之纤维球等，滤料更加易于压缩，从而保证了初滤水在极短的时间内即可满足出水要求。
为，长纤维过滤器的优良出水水质主要源于纤维滤料的均匀致密性、很大的比表面积和纤维滤料良好的吸附性能。随着过滤过程的进行，水流流经滤层所产生的阻力和截留的悬浮物进一步对滤层产生压实作用，不仅使纤维排列更加紧密，而且由于压实作用使滤层的孑L隙分布更加符合理想的多层滤料结构，这不仅保证了优良的出水水质，且由于全滤层截污能力的充分发挥，滤层的截污量显著提高，从而有效延长了过滤周期。
2。2 过滤周期内的滤速变化和纳污量
图3反映了过滤过程中滤速随时间的变化关系，可以看出随着过滤过程的进行，过滤速度逐渐减小，直至临近穿透时又开始回升。且在不同初始滤速下滤速下降的速率不同，初始滤速越大，滤速下降的越快。当初始滤速低于25m／h时，滤速的下降减缓，初始滤速为10m／h时，过滤周期内的滤速变化极小，运行极为平稳。利用周期内滤速变化关系，通过近似计算，可得不同初始滤速下的平均滤速和单位滤料体积(以压缩前滤料高度计算)的纳污量，列于表3。由表3可见，在各初始滤速下，长纤维过滤器均具有较高的纳污量，且纳污量随滤速增加而减少。
2．3 长纤维滤层水头损失
图4反映了不同初始滤速下水头损失的历时变化关系，可见长纤维滤层的过滤阻力随着初始滤速的增加而显著增大，并且初始滤速大时，过滤前期水头损失上升的速率也大。分析认为：初始滤速增加，纤维滤层的起始压缩程度增大，滤层的孔隙率迅速减小。此时，截泥对滤层有效孔隙率的影响增大，加之高滤速下积泥截留速率增加，故过滤阻力增加幅度加大，至过滤中后期，由于滤速的降低，水头损失的增幅逐步减缓。由图可见，初始滤速为56m／h和25m／h时的最大水头损失也仅为1450mmH2O和800mmH2O左右，而10m／h滤速下阻力损失一直低于200mmH O。利用水头损失的历时变化关系通过计算得出：初始滤速56m／h、25m／h、10m／h时平均水头损失分别为1280mmH2O、660mmH2O，和180mmH2O。
2．4 反冲洗特性
长纤维滤料对悬浮物具有很强的吸附拦截能力，本试验证实对长纤维滤料采用气、水联合反冲洗方式可获得理想的反洗效果。通过试验分析，最终确定的反冲洗程序为：先单水梳理滤料约半分钟，继而气水联合反洗约4—6分钟，最后单水漂洗约1分钟。试验发现反冲洗时，长纤维滤料在水流作用下得以充分舒展，在气流作用下剧烈摆动，因而截留的悬浮物能最大限度地迅速脱离滤料。本试验中，当气洗强度为401／m。·s，水洗强度为161／m ·s时，仅需6分钟即可洗脱纤维滤料上80％ 以上的截留物，反冲出水浊度小于150NTU。经随后的反复验证，此时已满足反冲洗要求。经计算，长纤维过滤器过滤沉淀池出水的反冲洗水耗占过滤产水的O．2—0．4％ ，直接过滤长江源水的反冲洗水耗占过滤产水的1—1．5％。
此外，长纤维过滤组件结构设置合理，纤维固定性好，反冲洗过程中无任何纤维流失和破损现象，经过两年多的运行试验，纤维组件材料完好无损，每次反冲洗均恢复良好。
3 几种过滤器性能比较
见诸文献报道的纤维过滤器已有多种，但在我国纤维球和胶囊挤压式过滤器是目前主要应用的两种纤维过滤器 J，现将长纤维高速过滤器的主要性能与它们以及砂滤进行对比，列于表4，可以看出长纤维高速过滤器性能优势明显。
另外从结构上，长纤维高速过滤器取消了挤压和限制纤维的装置，通过对纤维的适当处理和控制纤维的编织密度来保证仅靠过滤时的水头损失和截留的悬浮物的重量即能实现对纤维层的压缩，因而具有有效过滤面积大、结构简单、操作方便的优点，并能保持反洗时纤维的自由甩动，达到优良的反洗效果。纤维过滤设备在国内的应用已近二十年，以其自身所表现出的滤速高、纳污量大等粒状滤料无法相比的优势得到迅猛发展。但作为一种新型过滤技术，其在过滤机理、设备结构、材料选择和现场应用等方面均需进一步的研究、开发和完善。长纤维高速过滤器在结构上具有结构简单、纤维固定性好、操作方便等优点；通过对实验结果分
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
最近更新