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[预处理] 关于水处理与过滤器的相关主题
发布时间:2009/6/17  阅读次数:650  字体大小: 【】 【】【
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1 胶囊挤压式纤维过滤器:
将长纤维束挂装在设备中,纤维束下挂重锤,纤维层中安装数个软质胶囊,过滤前将胶囊充水,横向挤压长纤维,使纤维层孔隙率和过滤孔径由大到小渐变分布,此段滤层特性与纤维球滤层相似,过滤效果也比较接近。该过滤器的滤速一般为20~40m/h,在进水浊度相同的条件下,截污容量是砂滤器的2~4倍。清洗过滤器时,先排净胶囊中的水,使长纤维束床层得以疏松,再用气—水混合清洗。在挂装的长纤维滤层中安装可充、排水的软质胶囊,解决了纤维层的压实(过滤)、疏松(清洗)及纤维流失问题,但也存在一些问题:①设备较复杂,除胶囊外,需设有胶囊充、排水系统及充水计量装置;②胶囊损坏是困扰用户的难题,其价格较贵且更换作业过程并不方便。

2 活动孔板式纤维过滤器:
此种过滤器有两种结构形式,一种是活动孔板在上部,另一种是压力活动孔板板(也叫推力板)在下部设计思路(以压力活动孔板在上部为例):将长纤维束与出水孔板固定,另一端设置于有一定开孔率的活动孔板上(活动孔板设计成双层结构或外加浮桶以使其整体密度与水接近)。另外,设计有活动孔板的导向和限位装置,运行初期靠水流对活动孔板的水头阻力,首先将靠近活动孔板侧的纤维压弯,使水头阻力增大后产生向下压力,进一步挤压下部纤维层。当活动孔板下压至适当位置时,限位装置使之停止下移。反洗时,因活动孔板设计的整体密度与水接近,能够被水流冲起,使纤维层舒展,实现对纤维层的彻底清洗。压力板式过滤器克服了胶囊挤压式过滤器的一些不足,但有时压力板易出现卡塞现象,影响稳定运行,上活动孔板式纤维过滤器压实的时候不能够做到上下纤维束相同程度的压实,上部纤维会比较松散,而下部纤维又过于堆积,减少出水量。目前为了防止这种情况的发生,通常采用的方法是将纤维束下部套装100mm长胶套,这样可以使下部纤维做到相对松散,同时也可以防止纤维进入固定孔板造成破损。。另一方面,虽然活动孔板的密度大约为1g/mL,但在进行气、水联合清洗时,气、水混合流体的密度仅为0.12~0.22g/mL,在这种混合流体中,压力板会产生向下的重力,影响气、水流通。综上所述,压力板式纤维过滤器的工作机理还值得进一步研究。

3自压式纤维过滤器:
自压式纤维过滤器与活动孔板式过滤器的主要区别是去除活动孔板,并采用预折弯处理的纤维,这种纤维按照运行时水流方向折弯度递增。它也有两种结构形式,一种是出水孔板在下部,一种是出水孔板在上部,长纤维束一端固定在出水孔板上,另一端与一质量极小的限制纤维束相对位置的构件连接。所谓自压,是指不依靠其他装置,仅靠水流对纤维层的水头阻力实现对纤维层的压缩。实际上,长纤维丝的纵向刚度很小,只要对纤维进行适当处理并保持适宜的装填密度,依靠滤层的水头阻力就完全可以像纤维球过滤器一样将纤维层压缩。当水流自上向下通过纤维层时,在水头阻力作用下,纤维承受向下的纵向压力且越往下则纤维所受的向下压力越大。由于纤维纵向刚度很小,当纵向压力足够大时就会产生弯曲,进而纤维层会整体下移,最下部纤维首先弯曲并被压缩,此弯曲、压缩的过程逐渐上移,直至纤维层的支撑力与纤维层的水头阻力平衡(压缩过程需3~5min)。由于纤维层所受的纵向压力沿水流方向依次递增,所以纤维层沿水流方向被压缩弯曲的程度也依次增大,滤层孔隙率和过滤孔径沿水流方向由大到小分布,这样就达到了高效截留悬浮物的理想床层状态。自压式纤维过滤器的有效过滤面积大,设备结构简单,出现机械故障的因素极少,且接近出水位置的纤维压缩比大,大都呈横向状态,这显然更有利于吸附、截留悬浮物,过滤速度、过滤效率都能得到进一步提高。存在问题:设备在进行反冲洗时同样会造成纤维的堆积,影响反冲洗的效果。所以可以将上两种设备相结合,在自压式过滤器中安装活动孔板,使设备在运行制水时有纤维堆积,形成有效的逆粒度,而在反冲洗时使纤维有拉直和抖动相互擦洗的活动空间,这样有利于有利于纤维束的摆动从而使反冲洗更加彻底。
在对过滤设备内部结构进行更新改造的同时,对新型过滤滤料的开发改造也在进行,比如纤维球式滤料,长纤维束滤料、乱堆短纤维丝滤料等高效滤料等等。介绍其中一种新型纤维过滤器,它采用了一种新的纤维型式———短纤维束作为滤料,多个短纤维束用细绳顺序绑扎串接起来(短纤维束一端固定于细绳,另一端自由),成为纤维束串,在过滤器内保持短纤维束的自由端朝上。基于此种考虑的原因是,该纤维束放于水中时,纤维束漂浮于水中,若将绑扎端坠一重物,则纤维束呈垂直状态,自由端朝上,完全松散向四周展开,当对水产生扰动时,短纤维束自由端可以随水自由的摆动与摇曳,这种现象非常有利于反冲洗。短纤维束滤料滤层在过滤时沿水流方向可形成具有较大孔隙率的上部蓬松层与小孔隙率的下部压实层,可以基本实现正向过滤的变孔隙滤层即孔隙率沿过滤方向由大到小。而在反冲洗时,整个滤层完全伸展,保持了大孔隙率。
现在广泛应用的是第三种!

目前采用的滤料多为丙纶纤维,一般使用寿命在5-10年左右,这就避免了砂滤料的经常填补和定期以新换旧的麻烦,可大大减轻人们的劳动强度和减少停水检修的时间。目前以丙仑纤维做为滤料的过滤器,还不适合处理含有油质较多的水,在现场运行中,一旦油类物质粘在纤维上就不易被除去,这样会造成恶性循环,最终使设备无法正常运行。
我们更加期待有新型的材料出现,来克服这些缺点。
综上所述目前纤维过滤设备存在的问题主要是:
1)          为了使纤维过滤器能够正常运行,进出口压差应保持在0.05Mpa 以下,这样就需要在过滤器下面设置一个清水箱,用来承载过滤器出水。不应直接进入下一组设备,否则进出水会受到其他设备的限制,反洗的时候也会造成许多不必要的麻烦。这样也可能增加设备投资。
2)            因为纤维对截留胶体的吸附作用是双方面的,在运行制水时起作用同样在反冲洗时也起作用,因此清洗也有些困难,反洗不够彻底,从而导致运行周期变短。纤维过滤器必须保证反洗时间和反洗强度,并且要按时反洗,否则纤维束截留的悬浮物聚集时间过长,会导致长期存留在纤维表面,影响出水水质,使运行时进出口压差增大。
3)            在处理低浊度水时效果不好。因此纤维过滤多用于地表水的处理。而对于低浊度水目前多采用膜超滤、纳滤、微滤等等。在应对丰水期和枯水期原水浊度变化较大时的效果不是很好,需要调节混凝剂的加药量来达到最佳的运行效果。这样造成处理低浊水的成本增加。
4)            纤维过滤设备与膜过滤设备相比体积太大、占地面积大。这样对于北方的热电厂比较不利,因为在夏冬两季水处理量有很大差别,这样备用设备太多造成空间和设备闲置,投资也增大,造成浪费。所以对于这种电厂应该研制一种可以简单的随意的调节制水量的过滤装置,以减少备用及节省空间。
结论:
纤维过滤设备在国内应用的十几年时间里,以其高运行流速、高截污能力和出水水质优良等粒状滤料设备无法相比的优势得到迅猛发展。作为一种较为先进过滤技术,在过滤机理、材料选择、设备结构和现场应用等方面尚有较大发展空间,有待于进一步研究、开发和完善。

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