彗星式纤维滤料在当今水处理技术中,大流量水体的悬浮颗粒分离工艺是制约水处理工程实际运行的一个难题。评价过滤器是否处于高效状态,滤料的自适应性是关键,即过滤时滤料构成的滤层具有空隙率从上到下逐渐变小的“理想滤层”的特点,反冲洗后滤料充分清洁,并且“理想滤层”的特点不被改变。
彗星式纤维滤料在过滤技术和水处理方面有广阔的前景,以该过滤材料及相关过滤技术等三项关键技术构成的高效水处理系统具有国际先进水平。该滤料是将纤维滤料截污性能好的特征与颗粒滤料反冲洗效果好的特征相结合,形成的一种全新过滤材料。
将彗星式纤维滤料应用于压力过滤器的中试情况。试验结果表明,进水浊度为15-60NTU,滤速20-100m/h的条件下,彗星式纤维滤料过滤器运行稳定。主要技术指标为:出水浊度≤1NTU,悬浮物去除率≥96.1%,过滤周期2-16.5h,单位面积周期产水量250-560
m3/m2,截污量15-33kg/m3(滤料),反冲洗耗水率1-2%,剩余积泥率0.5-2%。
彗星式纤维滤料是近年发展的结合颗粒滤料与纤维成形体滤料特点的一种新型滤料,它既能发挥纤维滤料比表面积大的优势,又具备颗粒过滤材料反冲洗简便的特点。
试验流程图
1―蓄水池 2―加药流量计 3―加药箱 4―水泵 5―进水流量计 6―上隔板 7―过滤器 8―压力计 9―滤层
10-下隔板
试验采用投加絮凝剂进行压力式直接过滤的方法,。原水为粘土和淤泥自配水。过滤器直径Ф800mm,碳钢焊制,上下隔板间距2.8m。采用聚合氯化铝(PAC)溶液为絮凝剂,投加量5-8mg/L,接触絮凝时间1-3min。滤速范围20-100m/h,操作压力0.04-0.35MPa,出水浊度≤1NTU。采用气-水联合方式进行反冲洗。
试验滤料
滤料规格为Ф2.5×0.7×(25-30)(彗核直径/mm×丝束直径/mm×彗尾长度/mm),彗核相对密度为1.1,滤料所用纤维为聚酯纤维,纤维丝径20-40μm,卷曲数为7-10个/cm。
过滤试验
彗星式纤维滤料过滤器的操作方式为压力式。出水浊度控制指标为1NTU,试验过程中滤床的水头损失处于操作压力范围之内,因而**大过滤时间由出水泄漏浊度控制。
采用测定进出水颗粒粒径的方法考察彗星式纤维滤料过滤器对不同粒径颗粒的截留效果如下。
(1)
分别取过滤器进出水水样,用显微图像仪记录水中颗粒状况,采用划线计数法直接测量水中大于2μm粒子的个数。
(2)
金志刚的研究结果表明:对进水浊度约50NTU,粒径小于5μm的颗粒在70%以上的高岭土自配水进行不加药以20m/h滤速进行直接过滤,出水平均浊度1NTU,10μm以上的颗粒全部去除。
反冲洗规程
彗星式纤维滤料的反冲洗采用气-水联合反冲洗。经过试验确定反冲洗规程为:先以反冲洗水将滤床托起,使滤床略加膨胀,滤料间孔隙增大,然后进气反洗,进一步将滤料冲散。
反冲洗操作规程
反冲洗规程 操作时间/min 反冲洗空气强度/L/(m2·s) 反冲洗水强度/L/(m2·s) 反冲洗耗水量/m3
水流托起滤床 1 ―― 30 0.9
空气反冲洗 6 40 ――
气水混和反冲洗 2 40 11 0.66
水流冲洗 1 ―― 30 0.9
总计 10 ―― ―― 2.46
彗星式纤维滤料过滤器的反冲洗耗水率约为1-2%。
剩余积泥率:反冲洗后滤料的剩余积泥率0.5-2%。反冲洗后滤料并不能恢复到使用前的状态,但运行稳定后,滤层内积泥量基本不变。试验中测得彗星式纤维滤料反冲洗后的积泥量:在滤速为40m/h和80m/h下,剩余积泥率分别为1.81%和1.08%。
滤料填装量:过滤器内滤料填装量的不同会直接影响过滤性能和反冲洗效果。
填装量分别为160kg/m2和100 kg/m2下的进出水浊度测量值和水头损失值。当继续减少滤料填装量至60kg/m2时,在过滤开始约1小时后出水浊度迅速升高,说明滤料填装量不宜在60kg/m2以下。
截污量:在相同滤速下,彗星式纤维滤料的单位体积截污量大于纤维球滤料。与其他纤维滤料类似,彗星式纤维滤料在过滤时,由于水流的压力,使滤床上疏下密,孔隙率自上而下由大至小分布,滤床的纳污能力强。滤速降低,截污量和过滤周期均有明显增加。
与其他纤维滤料不同的是,通过实验室有机玻璃过滤器发现,彗星式纤维滤料滤床上部约150-200mm的区域内,滤料层疏松,浓集悬浮物多,增加了截留悬浮物之间接触、碰撞的机会,其作用类似于澄清池中的悬浮区。试验发现此区域内水头损失也很大,表明整个滤层的利用率增大,这是彗星式纤维滤料滤床纳污量大的一个主要原因。此外由于彗星式滤料的特殊形状,使得反冲洗效果良好,其剩余积泥率远小于纤维球滤料,进而增大了滤床截污量。
彗星式纤维滤料
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