水处理过滤设备的分类和技术

1  水处理过滤设备的分类和技术过滤设备(一)压力过滤器压力过滤器也称机械过滤器。设备用钢材制造，直径一般不超过3m，内壁涂防腐涂料或衬胶。滤层厚度一般为1.0~终水头损失可达到5~6m。一般R用单水高速冲洗，为提高冲洗效果，可考虑用压缩空气循助冲洗。滤料可采用单滤料、双滤料或三层滤料，一般以单、双滤料压力式过滤器结构示意为多。在膜处理系统中，双滤料过滤器也称多介质过滤器。图2-30为双滤料过滤器结构示意。(二)重力过滤池1.重力式无阀滤池重力式无阀滤池工作原理如下:水从分配槽下的U形进水管进人，通过过滤层汇集到下部集(配)水系统，过滤后的水通过在池壁四角的连通管至集水区(也是反冲洗的储水箱)流出。随着运行时间的增加，滤层中截留的悬浮物增加而滤层中阻力增大，于是虹吸上升管内水面随之升高。当阻力继续增大，使水位上升到虹吸辅助管口时，水就由此管中急剧下落，这时虹吸管中空气通过抽气管不断抽走并随水流到排水沟后逸人大气。同时虹当冲洗水箱水位下降到虹吸破坏管管口以下时，由于空气进人虹吸管内，虹吸作用破坏，反冲洗过程结束，自动进人运行。无阀虑池刚投人运行时滤层比较清洁，虹吸上升管内、外的水位高度差表示滤池的初期水头损失，一般为200mm左右。在运行过程中因流量不变，滤层中阻力逐渐增大，虹吸上升管内水位便随之慢慢升高，所以基本上是等速过滤。无阀滤池自运行开始到虹吸管中抽气这一段时间即是无阀滤池的工作周期，一半在十几小时到几十小时之间，冲洗形成时间为2~3min，冲洗时间约为4-5min。无阀滤池虹吸管的高度反映运行期终水头损失的允许值，与滤池的工作周期有关，虹吸管的高度一般采用1.5~2m.。重力式无阀滤池的标___*构如图2-31。由于重力式无阀滤池存在进水系统复杂、进水过程易夹气，影响正常的过滤和反冲洗;采用单层石英砂滤料，滤池产水量低等问题有使用单位对240m3/h重力式无阀滤池进行了技术改造，改造后的重力式无阀滤池产水量提高并较成功地解决了以上几个方面的问题。改造后的无阀滤池构造见图2-32,。过滤时的工作情况为:由水力加速澄清池出口水(浊度生8NTU以下)经进水总管流人进水分配箱，由进水分配堰进人竖井进水渠，经消能板消能后，均匀地分布在滤料层上，通过承托层、小阻力配水系统进人底部配水空间。滤后水从底部配水空间经连通区上升到冲洗水箱。当水箱水位达到出水渠的溢流堰顶后，溢人渠内，最后流人清水池。反冲洗时的工作情况为:滤池运行中，滤层阻力逐渐增加，虹吸上升管中的水位相应逐渐升高。当水位达到虹吸辅助管管口时，水自该管中落下，并通过抽气管不断将虹吸下降管中的空气带走，使虹吸管中形成真空。当虹吸上升管中的水越过虹吸管顶瑞与虹吸下降管中上升的水柱相汇时，2  两股水流汇成一股，冲出虹吸下降管管口，把虹吸管中残存的空气全部带走，形成连续的虹吸流。这时，水箱中的水自下而上对滤料进行反冲洗。在冲洗过程中，水箱内水位逐渐下降。当水位下降到虹吸破坏斗时，虹吸破坏管把小斗中的水吸完。管口与大气相通，虹吸破坏，冲洗结束，过滤重新开始。技术改造要点如下;(1)改变进水方式。取消原无阀滤池的进水U形存水弯和进水三通，增加竖井进水渠。改造后的进水系统竖井进水渠中的流速较小(设计流速为0.1m/s左右)，水流的夹气作用减弱。(2)改用单层均质石英砂滤料层。石英砂滤料层的粒径为，0.8~1.0mm,厚度为1100mm。根据设计规范，浦料层的设计膨胀率取30%，反冲洗强度取15L/(s▪㎡)，设计滤速取13m/h。承托层的级配及其厚度同标准图。(3)在虹吸上升管管口安装水封斗。其主要作用是①增加滤料层膨胀后与虹吸上升管管口之间的安全高度。②防止滤池反冲洗过程中跑砂。③便于滤池调试运行，防止调试过程中滤料流失。改造后的无阀滤池运行情况:出水浊度在3NTU以下，滤池运行稳定，从未出现过夹气运行现象，工作周期比原有的无阀滤池相对延长。图2-33为法国德格雷蒙公司的无阀滤池。2.重力式空气擦洗双阀滤池空气擦洗重力双阀滤池本体由钢材制作，结构见图2-34.图2-32是滤池的基本结构，滤层总高度0.7m。运行可采用手动(蝶阀)或自动(采用电动或气动蝶阀)程序操}作:原水通过进水管V,(开)进人滤池滤料层通过水帽至多孔板下的集水室。原水自上而下进行重力过滤，过滤后的清水通过连通管由下进人水存储箱(存储反冲洗水)，从出水管槽口溢流至出水管，过滤水至清水池。当滤池正常运行一段时间后，滤层阻力增大，出水浊度升高时，需对滤层自下而上进行反洗。反洗时V，关、VZ开，水存储箱内的水从连通管中反洗，通过滤哗行反洗。进行空气擦洗时V3开，压缩空气可采用罗茨风机或压缩空气存储罐供应。滤池工艺参数与一般滤池相同，实际宜采用每天反洗一次，反洗强度为8~10L/(m2·s)，由反冲洗排水管挡板螺丝调节。为了运行调度和增加反冲洗水存储箱容积需要，在图2-32基础上可采用图2-34形式。3.变孔隙滤池变孔隙滤池的机理认为被滤物质在通过滤层的过程中，除可能发生截留、沉淀、桥架等作用外，还有絮凝作用发生，这种絮凝作用对于比滤料层孔隙更小的微粒的去除有重要意义。这种凝聚为同向凝聚。同向凝聚是由于速度梯度(指相邻两水层中两个颗粒的速度差与垂直于水流方向的两流层之间的距离的比值)产生剪切条件的结果。同向移动的絮凝作用使颗粒聚集从而提高微粒的去除率。变孔隙滤池滤层的滤料由粒径1.2-2.8mm与粒径。0.5~1.0mm(占总量的3.3%左右)组成。少量细滤料均匀分布在滤层中以降低滤层局部孔隙率，而在不降低截污能力的前提下提高了絮凝效果。因此变孔隙滤池能在较高流速(21m/h),较大截污能力下运行，出水浊度小于1mg/L。变孔隙滤池一般由多格滤池组成，运行时原水至进水沟，通过进水分配孔进人每格滤池滤层进行过滤，过滤水从底部集水管流出(采用中阻力配水系统)通过滤池出水沟，分别进人清水池和反冲洗水池。反冲洗采用气一水擦洗方式。水反冲洗强度为15.8L/(sm2)，采用反冲洗水泵。压缩空气由罗茨风机供给，采用水帽布气装置，如图2-35所示。3  4.V型滤池V形滤池是快滤池的一种形式，因为其进水槽形状呈V字形而得名，也叫均粒滤料滤池(其滤料采用均粒径滤料)。其过滤过程为:待滤水由进水总渠经进水阀和方孔后，溢过堰口再经侧孔进人被待滤水淹沿的V形槽，分别经槽底均匀的配水孔和V形槽堰进入滤池。被均质滤料滤层过滤的滤后水经长柄滤头流人底部空间，由方孔汇人气水分配管渠，再经管廊中的水封井、出水堰、清水渠流人清水池。反冲洗过程常采用“气冲一气水同时反冲一水冲”三部。(1)气冲。打开进气阀，开启供气设备，空气多气水分配渠的上部小孔均匀进人滤池底部，由长柄滤头喷出，将滤料表面杂质擦洗下来并悬浮于水中，被表面扫洗水冲人排水槽。(2)气水同时反冲洗。在气冲的同时启动冲洗水泵，打开冲洗水阀，反冲洗水也进人气水分配渠，气、水分别经小孔和方孔流人滤池底部配水区，经长柄滤头均匀进人雄池，滤料得到进一步冲洗，表扫仍继续进行。V形滤池的特点及设计参数:滤速可达7~20m/h，一般为12.5^%15.0m/h。(三)其他类型过滤设备1.管式过滤器身式过滤器目前国内使用较多，它是借助多孔滤元截留悬浮杂质，当阻力增大到一定值，用水和域)空气进行反冲洗。管式滤元直径一般为30-80mm，长度为800^-3000mm，形式为缠绕式或滤网式，以开孔或槽的不锈钢管为骨架，外包100~150目不锈钢丝网或外绕不锈钢丝(直径为0.3~0.5mm，丝间距为0.076~0.2mm)。管式过滤器精度可根据需要进行选择，启动期间可选用10-20µm，正常运行期间可选用5µ.m的过滤精度，不锈钢材质耐温3000C，聚酞胺纤维丝可耐100^1300C。此过滤器系统简单，操作方便，可进行反洗，易维修。(1)管式过滤器设计参数:滤元水通量[m³/(m2·h)]:8~10(纤维缠绕式)。0.7~1(折叠式)。水冲撇虽度[m3/(m2·h}:约30(按筒体截面积计)。反洗用气强度[m3/(m2·h标准状况下)〕:约170(按筒体截面积计)。运行压差(MPa):0.1~0.2.滤元孔径尺寸(µm)正常运行时，5(纤维缠绕式)或1-4(折叠式);启动时，10(纤维缠绕式)或不大于4(折叠式)。反洗用水源:除盐水或凝结水。反洗用气源:压缩空气或罗茨鼓风风机。管式过滤器也是精密过滤、过滤精度为1~20µm。(3)管式过滤器过滤效果。聚丙烯纤维绕线空隙直径为10µm,凝结水中铁的去除率为30%。空隙直径为5µm,铁的去除率为4000。设备运行可靠，反洗彻底，滤元使用寿命为2~3年。管式过滤器过滤效果见表2-16.(4)管式过滤器运行4  1)进水悬浮物小于2mg/L。2)使用前用清水清洗去除表面活性剂、碱等杂质。3)定期反洗。4)△p0.1MPa。2覆盖过滤器:覆盖过滤器是在滤元外表面铺覆不同材质的助滤剂，借助滤料架桥原理使之形成致密覆盖层(厚度约2~5mm)，滤元上空隙约76~200µm，运行流速7~10m/h(出力以滤元总表面积计算)。当过滤阻力达到一定值((0.14^-0.18MPa)或水质变坏时，用水和空气进行爆破膜及冲洗，然后重新铺覆助滤剂，恢复其功能。覆盖过滤器系统由覆盖过滤器与铺料系统组成，见图2-37助滤剂有纤维粉、活性炭粉、粉末树脂等。只铺纤维粉当除铁过滤器用，铺活性炭粉用于除油。带有粉末树脂的覆盖过滤器是将过滤器和离子交换器结合在一起的精处理装置，大多用于电厂凝结水处理。由于树脂粉粒度细，又是铺在线绕滤元上，故除铁、铜效果也较好，能除去凝结水中总铁量的90%-95%。3.纤维过滤器(1)工作原理。纤维过滤器采用纤维束为滤料垂直悬挂在多孔板上组成滤料层;在纤维滤料内设置加压室，通过加压室充水和排水来调节滤层纤维密度;加压室充水后过滤器运行，预过滤水从设备下部进人，清水从设备上部引出;’加压室排水后对过滤器清洗，见图2-38。通过控制加压室充水量，可调节滤料的堆积密度，并根据出水水质要求，可方便地实现过滤器的运行和清洗。其下部设有空气分配系统和上下配水挡板，加压室充水为自动控制，设备整体可实现自动控制。测试表明，纤维过滤器的截污容量可达8-l0kg/m2。原水经过滤后透明度非常好，浊度近于零。(2)过滤阻力。整体滤层的孔隙率较大，干净滤层压头损失一般为0.02~0.03MPa，该项指标也可通过加压室进行调节。(3)过滤流速。较低的过滤阻力，很高的过滤精度，使高效纤维过滤器的工作流速可达30m/h以上。(4)过滤效果。1)高效纤维过滤器用于低温、低浊、低胶硅水的预处理效果显著，平均浊度去除率90%以上，胶硅去除率80%以上。2)高效纤维过滤器对阴、阳床起到了良好的保护作用，与石英砂过滤器相比自用水耗低、截污容量大，出水水质好，降低阳、阴床的酸碱耗显著，周期制水量大。4.盘片式过滤器盘式过滤器是由单个过滤头组合而成。每个过滤头内装有上百个盘片，盘片形状类似光盘，厚约Imm，两面刻有螺旋状沟槽，螺旋线由内向外辐射。一块盘两面的螺旋方向相反。压紧的两片间沟槽形成密布的交叉网，并且越向圆心越细密。在工作状态时，盘片在弹簧力和水力的作用下，紧紧压在一起，水由外圆向圆心流过，悬浮物即被截留在“网”中。当过滤阻力增大时或达到设定的运行时间，开始反冲洗。此时水由圆心向外圆流动，水压克服弹簧紧力，盘片松动，将泥沙冲走。但如何确保在很短时间内，所有盘片都能分开，得到冲洗，是这一技术的关键。假定5  压紧的盘片只有两片松升，其余仍被薪结，高速水流则从缝隙冲出，在盘片表面螺旋沟槽水力条件下，迫使盘片向不同方向旋转。这样，一方面泥垢很快被冲刷掉;另一方面旋转力又迫使其他盘片分开，很快就以等比级数的传播速度分开所有盘片。对于一块干净的盘片来说，由于两面的螺旋沟槽辐射方向相反，水力冲刷时保持静止。单台盘式过滤器由多个过滤单元组成，因此当过滤单元失效后，各单元依次反洗，即一个过滤单元反洗时，其他几个过滤单元仍正常工作，并不影响产水的连续性。盘式过滤器的反洗利用系统产水，依靠阀门改变进水方向达到反洗的功能，