過濾技術的發展狀況簡介

　　過濾是指懸浮液經過多孔介質或濾膜進行固液分離的過程,是水處理工藝過程之一。水的過濾可視為一種“物理—化學”過程,使水通過顆粒物料濾床,分離出水中的懸浮雜質和膠體雜質。水充滿在濾料的空隙內,雜質被吸附在顆粒的表面或被截留在空隙中。最早的過濾設備是一種橫向水流的濾池,后來才發展為豎向水流的,這時才正式稱之為慢濾池。其濾速為一兒。年,美國人研究發明了快濾池,并于年建立了第一座快濾池。快濾池因它的濾速快而得名,其濾料與慢濾池基本相同,有效粒徑約為一,濾層厚度約為一,濾速約為一小。因此,到了世紀初,慢濾池逐漸被淘汰,取而代之的是快濾池技術。

　　反粒度過濾技術的發展

　　“雜質在過濾層中的穿透深度是時間的函數,合理而有效的過濾方法是待濾水先經過粗濾料,再經過細濾料的過濾。”亦認為“目前采用的單級濾料下向流過濾方式,因反沖洗后造成濾料粒徑從上至下逐漸增大的濾層結構是最不合理的。為了改善水質又充分發揮整個濾床的截污作用,待濾水應該是先粗后細的過濾方式。”這就是最早的“反粒度過濾”的概念硯。為達到反粒度過濾的目的,人們在傳統單級濾料下向流過濾的基礎上做了以下兩方面的改進過濾的進水流向研究作為“反粒度,,過濾理論的應用,首先在處理含鐵量高的地下水方面獲得成功,“在單一石英砂濾層中待濾水從底層粗濾料進,從表層細濾料出的`上向流'過濾是最適于上述理論的過濾方式,也是最接近理想濾層的過濾方式。”上向流濾池的濾速過大,則濾層會膨脹起來并開始呈流動狀態。這時濾層便不能去除懸浮物,前蘇聯解決上向流濾床膨脹的主要辦法是采用雙向流濾池或稱濾池。原水由上、下兩個方向進入,過濾后的水由濾層中部的集水裝置流出。

　　上向流和雙向流的反沖洗均比較困難,再加上上向流的濾床膨脹困難和雙向流的結構復雜,使它們的應用受到限制。

　　在研究了上向流、下向流和雙向流過濾,人們對輻射流過濾也進行了研究〕。輻射流過濾裝置中,水由圓筒形濾料層的中心水平向周圍放射性流動,并在周邊排出,經內周濾層除去了大部分雜質的懸浮液,通過外周濾層時,以更低的濾速進行最后精濾可以得到良好的水質。但是外向輻射流過濾中,雜質去除基本上集中在表層至多厘米以內,比普通下向流的穿透深度還低,這意味著它實際上將很快地產生表層阻塞。外向輻射流依靠增加水動力能量消耗來迫使雜質向濾層深處穿透也并不經濟。

　　橫向流收斂式過濾是根據過濾截留雜質的自然趨勢,主要是表層作用而出現的一種新的過濾方式。它是指過濾進水從外向里橫向收斂水平式地流過濾介質進行過濾。這種水流方式增大了濾池的過濾進水表面面積,使環繞四周的外層過濾介質充分發揮過濾作用,提高了過濾效率。收斂流濾池便于安裝使用和節約占地,可用于采礦、鄉村鎮、工廠的給水和廢水處理。

　　濾料級配組合的研究分析

　　為獲得“反粒度”過濾的優良效果,同時又解決過濾時濾層膨脹問題,十九世紀四十年代初期,為了處理華盛頓漢福德地區的放射性物質,急需生產水質較好的水主要是要求濁度低,和',領導研究了反粒度過濾。第一階段發展了雙濾層濾料濾池。雙濾層濾料是由上層的粗濾料無煙煤和下層的細濾料石英砂構成。由于無煙煤的密度比石英砂小,在反沖洗后無煙煤層仍然保持在石英砂層上面。就整體來說,雙層濾料體現了水先通過粗粒濾料后再通過細粒濾料的理想濾層概念`。國內運行經驗表明,雙層濾料截污能力較單層濾料約高倍以上,濾速可提高一倍,水頭損失增長率小于單層濾料濾池。但是,在無煙煤層和石英砂層本身內,仍然不能避免反沖洗時的分級作用。因此可以說,雙層濾料是由兩層分級濾料所構成的,是在整體上具有理想濾層概念的濾層。

　　倫敦大學最早提出了煤一砂一石榴石的三層濾料實驗濾池。我國對它的研究始于年代初。三層濾料濾池的上層為大粒徑的輕質濾料,中層一般為中粒徑的石英砂,下層則為小粒徑的重質濾料。上層粗濾料的孔隙較大,截泥容量也大,能夠截留去除水中的大部分雜質。下層細濾料的孔隙較小,比表面積大,能夠截留去除水中細小的少量剩余雜質,起到精濾作用,從而保證了出水水質。這種濾床的整個深度的級配充分發揮了每層濾料的過濾作用。但六、七十年代國內外對三層濾料濾池的研究表明,三層濾料在出水水質、水頭損失及單位面積產水量方面并不優于雙層濾料。故目前常傾向于采用雙層濾料濾池。

　　均質濾料的過濾技術

　　“均質濾料,,,是指沿整個濾層深度方向的任一橫斷面上,濾料組成和平均粒徑均勻一致。并不是指濾料粒徑完全相同,濾料粒徑仍存在一定程度的差別,但差別比一般單層級配濾料小,運行后還要保持做到這一點,必需在反沖洗時濾料層不過分膨脹,若膨脹會發生水力分級,破壞均質濾層的粒徑分布。為使濾層不膨脹,濾料不發生水力分級,又能清洗干凈,在反沖洗時采用氣水反沖,這樣就使均質濾層過濾在實際中得以廣泛應用。均質濾層的納污能力顯然也大于上細下粗的級配濾層,且能克服表面阻塞,具有過濾周期長,水頭損失小,反沖洗耗水率低,在較高濾速下可提供優質的濾后水的特點。當前應用較多的氣水反沖濾池大多屬于均質濾料濾池。

　　精細過濾工藝的設計

　　過濾是油田廢水處理的關鍵工藝,也是廢水處理的最后一關。各油田和設計、單位都把過濾技術和設備作為研究的重點,但到目前為止,都存在著缺陷,使得處理出水和含油量很難達到石油天然氣行業標準中《碎屑巖油藏注水推薦指標》一規定的回注水標準出水油類幾,幾。針對標準,在反粒度過濾理論、均質濾料過濾和多層濾料過濾器的基礎上,進行多級精細過濾裝置的設計。該裝置為間歇式反粒度過濾裝置,每一級都采用均質的濾料,但各級中濾料的粒徑大小不相同,從總體上看存在由大到小的級配現象,使得濾層整體截污量分布更加均勻,能確保在高速過濾條件下達到級標準。裝置采用密閉壓力式下向流深層過濾,運行簡單,反沖洗時各倉互不污染。多級精細過濾罐的反沖洗有六路反洗進水管和六路反沖洗出水管,分別對應多級精細過濾罐的六個部分,反洗時獨立進行。具體聯系污水寶或參見http://www.bnynw.com更多相關技術文檔。

　　精細過濾材料的選定

　　根據實驗室已做小試試驗',選用經過親油材料改性后的山鋁陶瓷濾料。粒徑分別設計為第一級一衛,第二級為一,第三級為一,這種陶瓷濾料與傳統使用的石英砂、核桃殼等濾料相比,體現了更為優異的性能。其過濾周期較長,濾出水濁度低,截污能力強,成熟期短,更具有抗沖擊負荷能力。

　　精細過濾器結構設計

　　裝置設計為對稱的兩部分也稱為兩路,每部分又分成級獨立的均質過濾器,級過濾器則按照反粒度過濾理論配置濾料的粒徑,每級過濾器內部設計獨立的反洗水路,能夠保證每級濾料層都能得到充分反洗,為了美觀,三級過濾器組合成一個大的圓形過濾器,增加整體設計的美感和統一性。

　　設計示意圖如下