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高效纤维球过滤器的过滤机理和除铁机理

发布日期: 2016/4/7 点击次数: 打印这篇文章

  传统水处理的工艺流程,通常是加药设备-絮凝沉淀过滤消毒等。目前常用的沉淀设备斜板沉淀器斜管澄清器等,过滤器常用的有重力式无阀过滤器,也有将沉淀与过滤集成一体的一体化净水器等。

  传统过滤器的滤料以颗粒滤料为主,如石英砂、无烟煤、卵石、矿砂等。

  以软填料--纤维代替传统的粒状滤料是深层过滤技术发展史上的一种崭新思维。纤维过滤材料比表面积大,纤维床层孔隙率高,在过滤时能够实现沿水流方向过滤孔径逐渐变小的合理过滤方式,使设备出水水质、滤速、截污量都得到大幅度提高。

  高效纤维球过滤器由日本尤尼奇卡公司首先研制成功,后清华大学环境工程研究所对其进行了试验研究。

  高效纤维球过滤器内部使用的纤维球滤料由聚酯纤维丝扎结做成球状(或扁平椭圆体),与传统的钢性颗粒滤料相比具有弹性效果好,不上浮水面,空隙大,工作周期长,水头损失小等优点。在过滤过程中,滤层空隙沿水流方向逐渐变小,比较符合理想滤料上大下小的空隙分布梯度,效率高,滤速快(20~50 m/h),截污容量大,纤维球的过滤周期比砂滤料长3倍左右,过滤效果好,可再生,用汽水反冲洗,冲洗水量为过滤水量的1~2%。
  直径φ800以上的高效纤维球过滤器,配有摆线针轮减速器搅拌装置,在反冲洗时筒内充满水,启动减速器搅拌装置,使桶内纤维球滤料上下翻滚疏松便于清洗。高效纤维球过滤器适用于各种水质的过滤。

高效纤维球过滤器的过滤机理:
  纤维球过滤器内部的纤维滤料下端固定,上端自由。过滤时在水流和滤料层截污后的自重作用下,滤料层上松下紧,孔隙率自上而下由大到小,符合理想滤料上大下小的空隙分布梯度。纤维球滤料具有较高的孔隙率和较大的比表面积,保证了过滤除浊的优良性能。
  纤维球滤料易于压缩、滤料均匀致密、比表面积大、吸附性能好,极大地缩短了滤床的成熟期,提高了过滤速度(20~50 m/h),待处理水在极短的时间内即可达到过滤要求。
  纤维球滤料,具有合理的滤料层孔隙率分布,更接近理想的滤料层结构,可实现深层过滤,从而保证了出水浊度要求和过滤精度。
 
高效纤维球过滤器的除铁机理:
  纤维球滤料的除铁属于接触氧化法除铁,在过滤过程中,滤料表面上形成活性铁滤膜,滤料成为活性铁质滤膜的载体,对水中的铁进行吸附及催化,从而去除。
  工作时,活性铁质滤膜对水中Fe2+进行吸附,被吸附的Fe2+在水中溶解氧的氧化作用以及活性滤膜的催化作用下迅速氧化、水解,并形成新的活性滤膜又参与反应,从而将水中的铁去除。
  纤维球滤料从表面洁净到形成足够量的活性铁质滤膜,从而有效去除水中铁的过程,称为除铁滤料的成熟期。纤维球滤料表面为负电性,容易吸附水中的Fe2+,加上吸附能力及机械截留能力强,因此纤维滤料在较短时间内能够成熟,除铁的成熟期短。试验结果表明,Fe2+向滤料表面扩散是除铁速率的控制因素。
  除铁速率与单位体积滤料滤膜的外表面积s呈正比,纤维球滤料的直径仅为20μm(石英砂滤料的直径为0.5mm以上),因此纤维球滤料具有巨大的表面积,具有更大的除铁速率,除铁速率可达20m/h,过滤周期为16-20h。
  试验发现,原水中三价铁是影响出水水质的主要因素,如果滤前水中Fe3+的浓度增加,出水水质将变差。这是因为当滤前水中有Fe3+时,Fe3+水解形成的絮凝体虽然可以被纤维滤料截留,但其结构松散,在水流剪切力作用下易于破碎,造成Fe3+穿透滤料层,或者滤前水中Fe3+还没有水解形成絮凝体就直接穿透滤层,使出水中含铁量增大。
  滤前水中Fe3+浓度较高的原因是由于曝气后停留时间过长及曝气强度过大造成的。因此,要尽量减少曝气后的停留时间和控制适当的曝气量,尽量减少滤前水中Fe3+的含量,从而提高纤维球过滤器的除铁效果。

  高效纤维束过滤器的采用纤维束滤料,内部结构略有不同,但工作机理与纤维球过滤器类似,一般反洗采用气水混合反洗。

 
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