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高效纖維球過濾器的過濾機理和除鐵機理

發布日期: 2016/4/7 點擊次數: 打印這篇文章

  傳統水處理的工藝流程,通常是加藥設備-絮凝沉淀過濾消毒等。目前常用的沉淀設備斜板沉淀器斜管澄清器等,過濾器常用的有重力式無閥過濾器,也有將沉淀與過濾集成一體的一體化凈水器等。

  傳統過濾器的濾料以顆粒濾料為主,如石英砂、無煙煤、卵石、礦砂等。

  以軟填料--纖維代替傳統的粒狀濾料是深層過濾技術發展史上的一種嶄新思維。纖維過濾材料比表面積大,纖維床層孔隙率高,在過濾時能夠實現沿水流方向過濾孔徑逐漸變小的合理過濾方式,使設備出水水質、濾速、截污量都得到大幅度提高。

  高效纖維球過濾器由日本尤尼奇卡公司首先研制成功,后清華大學環境工程研究所對其進行了試驗研究。

  高效纖維球過濾器內部使用的纖維球濾料由聚酯纖維絲扎結做成球狀(或扁平橢圓體),與傳統的鋼性顆粒濾料相比具有彈性效果好,不上浮水面,空隙大,工作周期長,水頭損失小等優點。在過濾過程中,濾層空隙沿水流方向逐漸變小,比較符合理想濾料上大下小的空隙分布梯度,效率高,濾速快(20~50 m/h),截污容量大,纖維球的過濾周期比砂濾料長3倍左右,過濾效果好,可再生,用汽水反沖洗,沖洗水量為過濾水量的1~2%。
  直徑φ800以上的高效纖維球過濾器,配有擺線針輪減速器攪拌裝置,在反沖洗時筒內充滿水,啟動減速器攪拌裝置,使桶內纖維球濾料上下翻滾疏松便于清洗。高效纖維球過濾器適用于各種水質的過濾。

高效纖維球過濾器的過濾機理:
  纖維球過濾器內部的纖維濾料下端固定,上端自由。過濾時在水流和濾料層截污后的自重作用下,濾料層上松下緊,孔隙率自上而下由大到小,符合理想濾料上大下小的空隙分布梯度。纖維球濾料具有較高的孔隙率和較大的比表面積,保證了過濾除濁的優良性能。
  纖維球濾料易于壓縮、濾料均勻致密、比表面積大、吸附性能好,極大地縮短了濾床的成熟期,提高了過濾速度(20~50 m/h),待處理水在極短的時間內即可達到過濾要求。
  纖維球濾料,具有合理的濾料層孔隙率分布,更接近理想的濾料層結構,可實現深層過濾,從而保證了出水濁度要求和過濾精度。
 
高效纖維球過濾器的除鐵機理:
  纖維球濾料的除鐵屬于接觸氧化法除鐵,在過濾過程中,濾料表面上形成活性鐵濾膜,濾料成為活性鐵質濾膜的載體,對水中的鐵進行吸附及催化,從而去除。
  工作時,活性鐵質濾膜對水中Fe2+進行吸附,被吸附的Fe2+在水中溶解氧的氧化作用以及活性濾膜的催化作用下迅速氧化、水解,并形成新的活性濾膜又參與反應,從而將水中的鐵去除。
  纖維球濾料從表面潔凈到形成足夠量的活性鐵質濾膜,從而有效去除水中鐵的過程,稱為除鐵濾料的成熟期。纖維球濾料表面為負電性,容易吸附水中的Fe2+,加上吸附能力及機械截留能力強,因此纖維濾料在較短時間內能夠成熟,除鐵的成熟期短。試驗結果表明,Fe2+向濾料表面擴散是除鐵速率的控制因素。
  除鐵速率與單位體積濾料濾膜的外表面積s呈正比,纖維球濾料的直徑僅為20μm(石英砂濾料的直徑為0.5mm以上),因此纖維球濾料具有巨大的表面積,具有更大的除鐵速率,除鐵速率可達20m/h,過濾周期為16-20h。
  試驗發現,原水中三價鐵是影響出水水質的主要因素,如果濾前水中Fe3+的濃度增加,出水水質將變差。這是因為當濾前水中有Fe3+時,Fe3+水解形成的絮凝體雖然可以被纖維濾料截留,但其結構松散,在水流剪切力作用下易于破碎,造成Fe3+穿透濾料層,或者濾前水中Fe3+還沒有水解形成絮凝體就直接穿透濾層,使出水中含鐵量增大。
  濾前水中Fe3+濃度較高的原因是由于曝氣后停留時間過長及曝氣強度過大造成的。因此,要盡量減少曝氣后的停留時間和控制適當的曝氣量,盡量減少濾前水中Fe3+的含量,從而提高纖維球過濾器的除鐵效果。

  高效纖維束過濾器的采用纖維束濾料,內部結構略有不同,但工作機理與纖維球過濾器類似,一般反洗采用氣水混合反洗。

 
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