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液体过滤简介

  • 时间:2015-10-04 点击数:

根据过滤介质的不同,一般将过滤分为气体过滤和液体过滤,液体过滤是使含杂质的液体流过具有一定孔隙率的过滤介质,液体中的杂质被截留在介质表面或内部而除去。

根据所采用的过滤介质不同,可将其分为下列四类:

(1)  格筛过滤(screen)

过滤介质为栅条或滤网,用以去除粗大的悬浮物,如杂草、破布、纤维、纸浆等。其典型设备有格栅、筛网和微滤机,此种过滤方式一般适用于大流量、对过滤精度要求不高的场合。

(2)  微孔过滤(micro filtration)

采用成型滤材,如滤布、滤片、烧结滤管、蜂房滤芯等,也可在过滤介质上预先涂上一层助滤剂 (如硅藻土)形成孔隙细小的滤饼,用以去除粒径细微的颗粒。根据过滤精度的不同采用不同的过滤材质。

(3)  膜过滤(membrane filtration)

采用特别的半透膜作过滤介质,在一定的推动力(如压力、电场力等)下进行过滤,由于滤膜孔隙极小且具有选择性,可以除去水中细菌、病毒、有机物和溶解性溶质。主要设备有反渗透、超过滤和电渗析等。膜过滤的其耐高温腐蚀等优越性使其获得了越来越多的应用,但是相对高昂的价格和高技术限制使其还未能够完全普及。

 (4)  深层过滤(depth filtration)

采用颗粒状滤料,如石英砂、无烟煤等。由于滤料颗粒之间存在孔隙,废水穿过一定深度的滤层,水中的悬浮物即被截留。为区别于上述三类表面或浅层过滤过程,这类过滤称之为深层过滤,简称过滤。

过滤在水处理中的作用:

在给水处理中,常用过滤处理沉淀或澄清池出水,使滤后出水浑浊度满足用水要求;

在废水处理中,过滤常作为吸附、离子交换、膜分离法等预处理手段;

作为生化处理后的深度处理,使滤后水达到回用的要求。

根据过滤机理,可将其分为下列三类:

(1)  阻力截留:

当废水流过滤料层时,粒径较大的悬浮物颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中,从而使此层滤料间的空隙越来越小,截污能力随之变得越来越高。结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜,并由它起主要的过滤作用。这种作用属于阻力截留或筛滤作用。

 (2)  重力沉降:

废水通过滤料层时,众多的滤料介质表面提供了巨大的沉降面积。一般情况下,1m³粒径为0.5mm的滤料中就拥有400m²不受水力冲刷而可供悬浮物沉降的有效面积,形成无数的小沉淀池,悬浮物极易在此沉降下来。

重力沉降强度主要取决于滤料直径和过滤速度。滤料越小,沉降面积越大;滤速越小则水流越平稳,这些都有利于悬浮物的沉降。

(3)  接触絮凝:

由于滤料有较大的表面积,它与悬浮物之间有明显的物理吸附作用。此外,砂粒在水中表面常带有负电荷,能吸附带有正电的铁、铝等胶体,从而在滤料表面形成带正电的薄膜,进而又吸附带负电荷的粘土及多种有机胶体,在砂粒上发生接触絮凝。

在大多数情况下,滤料表面对尚未凝聚的胶体还能起到接触碰撞的媒介作用,促进其凝聚过程。

过滤的周期和工艺过程

过滤的周期

从过滤开始到结束延续的时间称为过滤周期(或工作周期),从过滤开始到反洗结束称为一个过滤循环。

过滤的工艺

过滤工艺包括过滤和反洗两个阶段:

过滤(filtration):过滤即截留污染物;

反洗(backwashing):反洗即把污染物从滤料层中冲走,使之恢复过滤能力。

配水系统的作用:

(1) 均匀收集滤后水,所以,它又称为排水系统;

(2) 更重要的是均匀分配反冲洗水。

(3) 配水系统的合理设计是滤池正常工作,保持滤料层稳定的重要保证。

(4) 所谓大阻力配水系统是指尽可能增大配水系统中布水孔眼的阻力,使反洗水在流向全池各部的水头损失尽可能相等,保证配水均匀。

快滤池的运行管理

(1) 优良的滤池应具备以下性能:

1)滤料纳污能力大,过滤水头损失小,工作周期长;

2)出水水质符合回用或外排的要求;

3)反洗耗水量少,效果好,反洗后滤料分层稳定而不发生很大程度的滤料混杂。

(2) 滤速变化及控制

1)按照在过滤周期内滤速的分布形态,滤池有两种基本运行方式,即:

恒速过滤(constant rate):在整个过滤周期中过滤的速度不变。

降速过滤(declining rate)在过滤周期中过滤速度是随时间变化的,开始时大,过滤结束时小。

(3) 滤池反冲洗

滤池反冲洗的目的是清除截留在滤料孔隙中的悬浮物,恢复其过滤能力。一般滤池采用滤后水反冲洗,并辅以表面冲洗(surface wash)或空气冲洗(air scour)。

反冲洗的指标:

反冲洗的指标有滤料的膨胀率、反冲洗强度、反冲洗时间、反冲洗水头、反冲洗水的供应和排除、空气冲洗和表面冲洗等。

1)膨胀率(expanding rate)滤料层膨胀后与膨胀前的厚度差与过滤时滤料的厚度之比,用百分数表示。一般用符号e表示。

反洗时的膨胀率要适当。膨胀率太低,水流剪切力小;膨胀率过高,颗碰撞次数会减少,还会冲动垫料层及流失滤料。

2)反冲洗强度(backwash flow rate)单位时间内单位滤池面积所通过的反冲洗水量称为反冲洗强度,通常用q表示,它的单位是L/(m2•s)。

反冲洗强度的大小与滤料的粒度、水的温度、孔隙率和要求的膨胀率有关。可用试验的方法确定。

3)反冲洗时间(backwash time)反冲洗时间依滤层污染程度而异,应根据运行情况来确定。

4)反冲洗水头(head)反冲洗所需水头等于滤层、垫层、配水系统及管路的水头损失之和,并留有1.5-2.0m的富余水头。具体可根据有关流体力学的方法计算。

5)反冲洗水的供应和排除:一般是用滤后水作为反冲洗用水。反冲洗水可用水塔或水泵供给。反冲洗排出的污水(spent backwash water)应及时排除,通常返回处理系统的首端。

6)空气冲洗(air scour)空气冲洗是在滤料层和垫层之间加空气管,在反冲洗的同时鼓入压力空气,增加对颗粒的搅动,增加颗粒之间互相碰撞和摩擦的机会,加强反冲洗效果。强度据具体情况确定。

7)表面冲洗(surface wash)在过滤含有机物质较多的原水时,滤层表面往往生成由滤料颗粒、悬浮物和粘性物形成的泥球。为了破坏泥球,提高冲洗质量,常用压力水进行表面冲洗。

 


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