纤维过滤技术特点及应用

1、纤维过滤技术特点及应用袁士平 宗理华 曹英峰（东北电力学院应用化学系 吉林市 132012）内容摘要 本文论述了纤维过滤技术的发展过程，分析了几种代表性纤维过滤装置的技术原理、结构特征及工艺特点，介绍了纤维过滤技术的应用前景。关 键 词 过滤技术 纤维过滤技术The Fiber Filters Technique Characteristics and ApplicationsYuan Shiping Zong Lihua Cao Yingfeng(Northeast China Institute of Electric Power Engineering applied chemistry

2、 department, Jilin City 132012, China)Abstract This paper discussed the technical development in fiber filter technique, analyzed technique principle,construction characteristic and processing character-risticses of a few representative's fibers filter,introduced the applied foreground fiber fil

3、ter technique.Keywords filter technique fiber filter technique前言纤维作为过滤介质进行滤除流体中杂质的应用历史较早，用于水处理过滤工艺过程是近20多年发展起来的一项新技术。纤维是柔性丝状过滤介质，可以根据工艺特点采用束状、捆状、球状或缠绕或织物状等装填方式。纤维性能稳定，直径为微米级，过滤精度高，具有水流阻力小等水力学特点。近些年来，以纤维为滤料的过滤装置发展很快，类别较多，本文介绍纤维过滤技术特点及应用进展。1、纤维过滤技术特点纤维过滤技术特点归纳为如下几点：1、过滤介质直径为2050m的纤维丝构成，有较大的比表面积；2、纤维滤料

4、构成的滤层有较大的孔隙率；3、纤维滤料层柔性丝状材料，密度较小，便于以各种结构状态构成过滤介质，以适应过滤工艺的需要；4、纤维滤料阻力小，易实现深层过滤过程。纤维滤料与石英砂滤料主要技术参数对比列于表1。表1 纤维滤料与石英砂滤料主要技术参数对比粒状滤料（石英砂）纤维滤料滤料种 类石英砂经膨化处理的丙纶纤维粒度（径）1.20.5（mm）50m孔隙度44%72%（过滤状态）比表面积4928（m2/m3）10000（m2/m3）（过滤状态）孔隙尺寸136m118.6m滤速 （ m/h ）51030过滤精度（滤出水浊度FTU）351截污容量（ Kg/m3 ）11.245过滤方式易发生表层过滤过程易实

5、现深层过滤过程2、纤维过滤技术进展2.1 压力式纤维过滤装置2.1.1 软囊压力式过滤装置该过滤器是80年代中期，由东北电力学院（应化系）1研制开发的第一代纤维过滤器（专利技术），其基本结构特点如图1所示。 纤维束滤层 固定孔板 纤维束滤层自由端 加压室（胶囊） 压缩空气（反洗用） 图1 软囊压力式纤维过滤装置示意图 该过滤器以若干纤维束以一定的密度悬挂于孔板上为纤维固定端，纤维束下端栓有料坠，为自由端。为调节滤层密度，在内部设置软囊式加压室，过滤时（如图1（b）所示），囊内充水使纤维处于压实状态，清洗时（如图1（a）所示），排出囊内水，使纤维束疏松，配合反洗水和压缩空气进行清洗。过滤器工艺特

6、点如下 由于其结构特点可发挥深层过滤作用，截污容量大，是普通石英砂过滤器的35倍，可达到46Kg/m3； 过滤精度高，压实区孔隙较小，出水浊度1FTU； 由于纤维束状有序填充，因此阻力小； 过滤流速较高一般可达30m/h； 通过调节胶囊充水量，可调节滤速及过滤精度。存在问题： 囊式过滤器作为加压室的胶囊易破损而影响使用； 胶囊充水后胶囊占滤层体积1/5左右，占过滤截面积的1/4左右，因而影响其有效过滤空间。2.1.2 双孔板式纤维过滤装置该过滤器是笔者等开发的第二代过滤器（专利技术）2，纤维束纵向有序栓挂在上下两孔板之间，其中一块是活动孔板，另一块是固定孔板。根据水流方向分为下流向和上流向两类

7、。其工作原理是利用水流压力使纤维滤层呈压实状态。图2所示的是下向流式，即上孔板为活动孔板，下孔板是固定孔板，过滤时水流自上而下推动上孔板落下，压实纤维束（如图2（b）所示），反洗时水流由下而上托起孔板，拉直纤维束，使滤层疏松，配合压缩空气实施反洗（如图2（a）所示）。 活动孔板 固定孔板 压缩空气布气系统（反洗用）图2 下向流式纤维过滤装置示意图双孔板型纤维过滤器结构简单，有效过滤面积增大，截污容量高，是一种新型的纤维过滤装置。由于存在壁流和偏流问题该过滤器精度有限。2.1.3 双级纤维过滤装置该过滤器是笔者等开发的第三代纤维过滤器（专利技术）3，其特点如下：(1)结构特点在无囊式双孔板纤维过

8、滤装置（第一级过滤）基础上，附设第二级过滤装置，实现在同一过滤装置内同时实施第一级和第二级两级过滤，以提高其过滤精度。结构示意图如图3所示。614325 1罐体 2固定孔板 3活动孔板 4一级过滤纤维束 5二级过滤及集水装置6布气装置图3 双级纤维过滤器结构示意图(2)工艺特点为充分发挥双级纤维过滤技术的特点，采用独特的工艺过程实施过滤和反洗运行。过滤过程如图4所示，水流自上而下推动活动孔板压实纤维，在活动孔板与固定孔板间实施第一级过滤；一级滤出水经设置在固定孔板上的第二级滤元实施第二级过滤，二级滤出水经滤元芯汇集于母管送出罐外。布气装置图4 双级纤维过滤示意图活动孔板一级过滤固定孔板反洗入口

9、二级过滤反洗如图5所示，反洗水由反洗水入口进入，通过固定孔板托起活动孔板，拉直纤维束，配合压缩空气对一级过滤层实施反洗。图5 双级纤维过滤器反洗过程示意图(3)技术参数技术参数参见表1。2.2 重力式纤维滤池以纤维为滤料替代粒状滤料的重力式滤池（笔者等开发的专利技术）4目前已推广应用，效果较好。2.2.1 纤维滤池结构特点滤池结构如图6所示由进水装置、纤维滤料、集水装置、布气装置等组成。图6 纤维压力滤池结构示意图2.2.2 运行原理运行时进水由布水槽流入池内，靠水压差和活动孔板重力压实纤维，滤后水经集水装置收集送入清水箱。清洗时，反洗水和压缩空气分别从底部的集水装置和布气装置进入，活动孔板在上向水流冲力和纤维束浮力作用下上移，纤维束在水力冲刷和压缩空气作用下，伸展、抖动，得以彻底清洗。2.2.3 技术参数表2重力式纤维滤池技术参数滤速（m/h）1012过滤精度（FTU ）0.52.0反洗水压（MPa ）0.050.1反洗强度（L/m2.s ）8清洗时间（min ）2030自耗水率（ % ）<1纤维重力滤池充分发挥了纤维滤料所具有的特性，与石英砂滤池比较，具有截污容量大，过滤精度高、制水量大