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高效纖維球過(guò)濾器的過(guò)濾機理和除鐵機理

發(fā)布日期: 2016/4/7 點(diǎn)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(guò)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(guò)濾器常用的有重力式無(wú)閥過(guò)濾器,也有將沉淀與過(guò)濾集成一體的一體化凈水器等。

  傳統過(guò)濾器的濾料以顆粒濾料為主,如石英砂、無(wú)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(guò)濾技術(shù)發(fā)展史上的一種嶄新思維。纖維過(guò)濾材料比表面積大,纖維床層孔隙率高,在過(guò)濾時(shí)能夠實(shí)現沿水流方向過(guò)濾孔徑逐漸變小的合理過(guò)濾方式,使設備出水水質(zhì)、濾速、截污量都得到大幅度提高。

  高效纖維球過(guò)濾器由日本尤尼奇卡公司首先研制成功,后清華大學(xué)環(huán)境工程研究所對其進(jìn)行了試驗研究。

  高效纖維球過(guò)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(cháng),水頭損失小等優(yōu)點(diǎn)。在過(guò)濾過(guò)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(guò)濾周期比砂濾料長(cháng)3倍左右,過(guò)濾效果好,可再生,用汽水反沖洗,沖洗水量為過(guò)濾水量的1~2%。
  直徑φ800以上的高效纖維球過(guò)濾器,配有擺線(xiàn)針輪減速器攪拌裝置,在反沖洗時(shí)筒內充滿(mǎn)水,啟動(dòng)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(guò)濾器適用于各種水質(zhì)的過(guò)濾。

高效纖維球過(guò)濾器的過(guò)濾機理:
  纖維球過(guò)濾器內部的纖維濾料下端固定,上端自由。過(guò)濾時(shí)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(guò)濾除濁的優(yōu)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(guò)濾速度(20~50 m/h),待處理水在極短的時(shí)間內即可達到過(guò)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(shí)現深層過(guò)濾,從而保證了出水濁度要求和過(guò)濾精度。
 
高效纖維球過(guò)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(guò)濾過(guò)程中,濾料表面上形成活性鐵濾膜,濾料成為活性鐵質(zhì)濾膜的載體,對水中的鐵進(jìn)行吸附及催化,從而去除。
  工作時(shí),活性鐵質(zhì)濾膜對水中Fe2+進(jìn)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(zhì)濾膜,從而有效去除水中鐵的過(guò)程,稱(chēng)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(shí)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(guò)濾周期為16-20h。
  試驗發(fā)現,原水中三價(jià)鐵是影響出水水質(zhì)的主要因素,如果濾前水中Fe3+的濃度增加,出水水質(zhì)將變差。這是因為當濾前水中有Fe3+時(shí),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(méi)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(shí)間過(guò)長(cháng)及曝氣強度過(guò)大造成的。因此,要盡量減少曝氣后的停留時(shí)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(guò)濾器的除鐵效果。

  高效纖維束過(guò)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(guò)濾器類(lèi)似,一般反洗采用氣水混合反洗。

 
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