纖維過濾技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用

1、纖維過濾技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用袁士平 宗理華 曹英峰（東北電力學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系 吉林市 132012）內(nèi)容摘要 本文論述了纖維過濾技術(shù)的發(fā)展過程，分析了幾種代表性纖維過濾裝置的技術(shù)原理、結(jié)構(gòu)特征及工藝特點(diǎn)，介紹了纖維過濾技術(shù)的應(yīng)用前景。關(guān) 鍵 詞 過濾技術(shù) 纖維過濾技術(shù)The Fiber Filters Technique Characteristics and ApplicationsYuan Shiping Zong Lihua Cao Yingfeng(Northeast China Institute of Electric Power Engineering applied chemistry

2、 department, Jilin City 132012, China)Abstract This paper discussed the technical development in fiber filter technique, analyzed technique principle,construction characteristic and processing character-risticses of a few representative's fibers filter,introduced the applied foreground fiber fil

3、ter technique.Keywords filter technique fiber filter technique前言纖維作為過濾介質(zhì)進(jìn)行濾除流體中雜質(zhì)的應(yīng)用歷史較早，用于水處理過濾工藝過程是近20多年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)。纖維是柔性絲狀過濾介質(zhì)，可以根據(jù)工藝特點(diǎn)采用束狀、捆狀、球狀或纏繞或織物狀等裝填方式。纖維性能穩(wěn)定，直徑為微米級(jí)，過濾精度高，具有水流阻力小等水力學(xué)特點(diǎn)。近些年來，以纖維為濾料的過濾裝置發(fā)展很快，類別較多，本文介紹纖維過濾技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)展。1、纖維過濾技術(shù)特點(diǎn)纖維過濾技術(shù)特點(diǎn)歸納為如下幾點(diǎn)：1、過濾介質(zhì)直徑為2050m的纖維絲構(gòu)成，有較大的比表面積；2、纖維濾料

4、構(gòu)成的濾層有較大的孔隙率；3、纖維濾料層柔性絲狀材料，密度較小，便于以各種結(jié)構(gòu)狀態(tài)構(gòu)成過濾介質(zhì)，以適應(yīng)過濾工藝的需要；4、纖維濾料阻力小，易實(shí)現(xiàn)深層過濾過程。纖維濾料與石英砂濾料主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比列于表1。表1 纖維濾料與石英砂濾料主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比粒狀濾料（石英砂）纖維濾料濾料種 類石英砂經(jīng)膨化處理的丙綸纖維粒度（徑）1.20.5（mm）50m孔隙度44%72%（過濾狀態(tài)）比表面積4928（m2/m3）10000（m2/m3）（過濾狀態(tài)）孔隙尺寸136m118.6m濾速 （ m/h ）51030過濾精度（濾出水濁度FTU）351截污容量（ Kg/m3 ）11.245過濾方式易發(fā)生表層過濾過程易實(shí)

5、現(xiàn)深層過濾過程2、纖維過濾技術(shù)進(jìn)展2.1 壓力式纖維過濾裝置2.1.1 軟囊壓力式過濾裝置該過濾器是80年代中期，由東北電力學(xué)院（應(yīng)化系）1研制開發(fā)的第一代纖維過濾器（專利技術(shù)），其基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖1所示。 纖維束濾層 固定孔板 纖維束濾層自由端 加壓室（膠囊） 壓縮空氣（反洗用） 圖1 軟囊壓力式纖維過濾裝置示意圖 該過濾器以若干纖維束以一定的密度懸掛于孔板上為纖維固定端，纖維束下端栓有料墜，為自由端。為調(diào)節(jié)濾層密度，在內(nèi)部設(shè)置軟囊式加壓室，過濾時(shí)（如圖1（b）所示），囊內(nèi)充水使纖維處于壓實(shí)狀態(tài)，清洗時(shí)（如圖1（a）所示），排出囊內(nèi)水，使纖維束疏松，配合反洗水和壓縮空氣進(jìn)行清洗。過濾器工藝特

6、點(diǎn)如下 由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可發(fā)揮深層過濾作用，截污容量大，是普通石英砂過濾器的35倍，可達(dá)到46Kg/m3； 過濾精度高，壓實(shí)區(qū)孔隙較小，出水濁度1FTU； 由于纖維束狀有序填充，因此阻力小； 過濾流速較高一般可達(dá)30m/h； 通過調(diào)節(jié)膠囊充水量，可調(diào)節(jié)濾速及過濾精度。存在問題： 囊式過濾器作為加壓室的膠囊易破損而影響使用； 膠囊充水后膠囊占濾層體積1/5左右，占過濾截面積的1/4左右，因而影響其有效過濾空間。2.1.2 雙孔板式纖維過濾裝置該過濾器是筆者等開發(fā)的第二代過濾器（專利技術(shù)）2，纖維束縱向有序栓掛在上下兩孔板之間，其中一塊是活動(dòng)孔板，另一塊是固定孔板。根據(jù)水流方向分為下流向和上流向兩類

7、。其工作原理是利用水流壓力使纖維濾層呈壓實(shí)狀態(tài)。圖2所示的是下向流式，即上孔板為活動(dòng)孔板，下孔板是固定孔板，過濾時(shí)水流自上而下推動(dòng)上孔板落下，壓實(shí)纖維束（如圖2（b）所示），反洗時(shí)水流由下而上托起孔板，拉直纖維束，使濾層疏松，配合壓縮空氣實(shí)施反洗（如圖2（a）所示）。 活動(dòng)孔板 固定孔板 壓縮空氣布?xì)庀到y(tǒng)（反洗用）圖2 下向流式纖維過濾裝置示意圖雙孔板型纖維過濾器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有效過濾面積增大，截污容量高，是一種新型的纖維過濾裝置。由于存在壁流和偏流問題該過濾器精度有限。2.1.3 雙級(jí)纖維過濾裝置該過濾器是筆者等開發(fā)的第三代纖維過濾器（專利技術(shù)）3，其特點(diǎn)如下：(1)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在無囊式雙孔板纖維過

8、濾裝置（第一級(jí)過濾）基礎(chǔ)上，附設(shè)第二級(jí)過濾裝置，實(shí)現(xiàn)在同一過濾裝置內(nèi)同時(shí)實(shí)施第一級(jí)和第二級(jí)兩級(jí)過濾，以提高其過濾精度。結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。614325 1罐體 2固定孔板 3活動(dòng)孔板 4一級(jí)過濾纖維束 5二級(jí)過濾及集水裝置6布?xì)庋b置圖3 雙級(jí)纖維過濾器結(jié)構(gòu)示意圖(2)工藝特點(diǎn)為充分發(fā)揮雙級(jí)纖維過濾技術(shù)的特點(diǎn)，采用獨(dú)特的工藝過程實(shí)施過濾和反洗運(yùn)行。過濾過程如圖4所示，水流自上而下推動(dòng)活動(dòng)孔板壓實(shí)纖維，在活動(dòng)孔板與固定孔板間實(shí)施第一級(jí)過濾；一級(jí)濾出水經(jīng)設(shè)置在固定孔板上的第二級(jí)濾元實(shí)施第二級(jí)過濾，二級(jí)濾出水經(jīng)濾元芯匯集于母管送出罐外。布?xì)庋b置圖4 雙級(jí)纖維過濾示意圖活動(dòng)孔板一級(jí)過濾固定孔板反洗入口

9、二級(jí)過濾反洗如圖5所示，反洗水由反洗水入口進(jìn)入，通過固定孔板托起活動(dòng)孔板，拉直纖維束，配合壓縮空氣對(duì)一級(jí)過濾層實(shí)施反洗。圖5 雙級(jí)纖維過濾器反洗過程示意圖(3)技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)參見表1。2.2 重力式纖維濾池以纖維為濾料替代粒狀濾料的重力式濾池（筆者等開發(fā)的專利技術(shù)）4目前已推廣應(yīng)用，效果較好。2.2.1 纖維濾池結(jié)構(gòu)特點(diǎn)濾池結(jié)構(gòu)如圖6所示由進(jìn)水裝置、纖維濾料、集水裝置、布?xì)庋b置等組成。圖6 纖維壓力濾池結(jié)構(gòu)示意圖2.2.2 運(yùn)行原理運(yùn)行時(shí)進(jìn)水由布水槽流入池內(nèi)，靠水壓差和活動(dòng)孔板重力壓實(shí)纖維，濾后水經(jīng)集水裝置收集送入清水箱。清洗時(shí)，反洗水和壓縮空氣分別從底部的集水裝置和布?xì)庋b置進(jìn)入，活動(dòng)孔板在上向水流沖力和纖維束浮力作用下上移，纖維束在水力沖刷和壓縮空氣作用下，伸展、抖動(dòng)，得以徹底清洗。2.2.3 技術(shù)參數(shù)表2重力式纖維濾池技術(shù)參數(shù)濾速（m/h）1012過濾精度（FTU ）0.52.0反洗水壓（MPa ）0.050.1反洗強(qiáng)度（L/m2.s ）8清洗時(shí)間（min ）2030自耗水率（ % ）<1纖維重力濾池充分發(fā)揮了纖維濾料所具有的特性，與石英砂濾池比較，具有截污容量大，過濾精度高、制水量大