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1、中国给水排水2003Vol.19CHINAWATER&WASTEWATERNo.6几种纤维过滤器的工作原理及特性1112张万友, 郗丽娟, 陈雪梅, 齐铁范(1.东北电力学院应用化学系,吉林吉林市132012;2.吉林热电厂,吉林吉林市132001)摘 要:对纤维球过滤器、胶囊挤压式纤维过滤器、压力板式纤维过滤器及自压式纤维过滤器的工作原理、结构特点及其存在的问题从理论到实践进行了深入剖析,证实纤维过滤器具有运行流速高、截污能力强和出水水质好的优势。关键词:纤维过滤器; 纤维球; 过滤装置中图分
2、类号:TU991.24 文献标识码:B 文章编号:1000-4602(2003)06-0023-03 与粒状过滤材料相比,纤维过滤材料的比表面下层滤层截留。在整个滤层中,机械筛分和接触絮积较大,有更大的界面吸附并截留悬浮物,同时纤维凝作用都得到充分发挥,从而实现较高的滤速、截污较柔软,在过滤时能够实现密度调节或沿水流方向容量和较好的出水水质。[1]过滤孔径逐渐变小的合理过滤方式,极大程度地实纤维球过滤污水的现场试验数据表明,当运现了深层过滤,使设备出水质量、截污能力、运行流行流速在15～4
3、0m/h时截污容量一般在2～12速都得到大幅度提高。kg/m之间,运行流速和截污容量均是砂滤池的数1纤维球过滤器倍,出水浊度明显好于砂滤池。取一束短纤维,在其中心紧密结扎或热熔粘结,该过滤器存在的不足是:因纤维球是呈辐射状使短纤维形成呈辐射状的球体结构。这种纤维球的的球体,靠近球中心部位的纤维密实,反洗时无法实个体特征是球中心纤维密实,越靠近球边缘则纤维现疏松,截留的污物难于彻底清除;用气、水联合清洗越疏松,孔隙率分布不均。时纤维球易流失,用机械搅拌清洗时纤维球易破碎。纤维球过滤器是在容器内填装
4、纤维球形成床2胶囊挤压式纤维过滤器层,由于纤维球个体较疏松,在床层中纤维球之间的过滤器工作原理见图1。纤维丝可实现相互穿插,此时纤维球的个体特征已不重要,床层形成了一个整体。床层中纤维球受到的压力为过滤水流的流体阻力、纤维球自身的重力以及截留悬浮物的重力之和(如果水流从上至下通过床层,该力在滤层中沿水流方向是依次递增的)。因纤维球具备一定弹性,在压力下滤层孔隙率和过滤孔径由大到小渐变分布,滤料的比表面积由小到大渐变分布。这是一种过滤效率由低到高递增的理想过滤方式,直径较大、容易滤除的悬浮物可被上
5、层滤层截留,直径较小、不易滤除的悬浮物可被中层或图1 胶囊挤压式纤维过滤器示意图 基金项目:国家重点新产品项目(2002ED660020)·23·2003Vol.19 中国给水排水 No.6 将长纤维束挂装在设备中,纤维束下挂重锤,纤留悬浮物。上部纤维层因被压缩产生横向弯曲并压维层中安装数个软质胶囊,过滤前将胶囊充水,横向实,且过滤面积较大,所以,起到保证出水水质作用挤压长纤维,使纤维层孔隙率和过滤孔径由大到小的应该是该层。渐变分布,此
6、段滤层特性与纤维球滤层相似,过滤效3压力板式纤维过滤器果也比较接近。该过滤器的滤速一般为20～40m/此种过滤器有两种结构形式,一种是压力板在h,在进水浊度相同的条件下,截污容量是砂滤器的上部,另一种是压力板(也叫推力板)在下部(原理见2～4倍。清洗过滤器时,先排净胶囊中的水,使长图2)。设计思路(以压力板在上部为例):将长纤维纤维束床层得以疏松,再用气—水混合清洗。束与出水孔板固定,另一端设置于有一定开孔率的在挂装的长纤维滤层中安装可充、排水的软质压力板上(压力板设计成双层结构或外加浮桶以使胶
7、囊,解决了纤维层的压实(过滤)、疏松(清洗)及纤其整体密度与水接近)。另外,设计有压力板的导向维流失问题,但也存在一些问题:①设备较复杂,除和限位装置,运行初期靠水流对压力板的水头阻力,胶囊外,需设有胶囊充、排水系统及充水计量装置;首先将靠近压力板侧的纤维压弯,使水头阻力增大②胶囊损坏是困扰用户的难题,其价格较贵且更换后产生向下压力,进一步挤压下部纤维层。当压力作业过程并不方便。板下压至适当位置时,限位装置使之停止下移。反可以用刘氏公式计算出胶囊挤压长纤维过滤器洗时,因压力板设计的整体密度与水接
8、近,能够被水[2]初始工况。设纤维直径为50μm,纤维长为1.3流冲起,使纤维层舒展,实现对纤维层的彻底清洗。m,纤维填装孔隙率为90%,每只胶囊充水量为150kg,计算结果如表1。表1 胶囊挤压式纤维过滤器初始水头阻力设备直径胶囊数充水后平均水头阻力滤层整体推力(m)(个)孔隙率(%)(kPa)(t)2.0571.6247.52.5773.5199.33.0975.31611.4 从表1可看出,在过滤初期,滤层就会产生较大推力,靠近出水侧的上部纤维会受到很大的纵向压力。因纤维丝纵向刚度极小,
