水處理中的過濾工藝原理及過程

1.過濾機(jī)理

過濾過程是一個包含多種作用的復(fù)雜過程，它包括輸送和附著兩個階段，只有將水中的懸浮顆粒輸送到濾料表面，并使之與濾料表面接觸才能產(chǎn)生附著作用，附著以后不再移動才能算是真正被濾料截留。懸浮顆粒是在慣性、沉淀、擴(kuò)散、直接截留等項作用下被輸送到濾料表面的。一般來說，懸浮顆粒粒徑越大，直接截留作用越明顯；粒徑大于lOfmi的顆粒主要靠沉淀和慣性作用被濾料截留，對密度比水大的顆粒更是如此；而粒徑更小的顆粒的截留是通過擴(kuò)散作用來實現(xiàn)的。

在一個過濾周期內(nèi)，按整個濾層計，單位體積濾料中所截留的雜質(zhì)量稱為“濾層含污能力”。

2.過濾形式

在原水中不投加絮凝劑就進(jìn)行過濾的方式稱為直接過濾。在生物處理系統(tǒng)運轉(zhuǎn)良好、二沉池出水水質(zhì)也較好的情況下，可以對二沉池出水進(jìn)行直接過濾后實現(xiàn)污水的回收和再利用。

原水經(jīng)過混凝后立即進(jìn)人濾池的過濾方式稱為微絮凝過濾。采用微絮凝過濾通常使用高分子絮凝劑或高分子助凝劑。

所謂反粒度過濾就是過濾時，沿著過濾水流的方向，顆粒濾料的粒徑由粗到細(xì)、濾料顆粒之間的孔隙由大到小。反粒度過濾效果較好、運行周期長，而且可以使用待過濾水作為濾料層的反沖洗水，提高過濾工藝的產(chǎn)水率。

3.濾池類別

污水深度處理中使用的濾池形式主要有單層均質(zhì)濾料和纖維束濾池、活性炭濾池等納污能力較大的濾池。

(1)單層均質(zhì)濾料濾池

污水深度處理中通常采用深床過濾，濾料粒徑為1~ [#]mm,濾層厚度為1~ [#]m，濾速為3.7~37m/h,不均勻系數(shù)Kgo(篩分濾料時通過濾料重量80%和10%的篩孔直徑之比）為2~ [#].2佳。濾料的材質(zhì)為無煙煤、石英砂、陶粒、果殼、活性炭、纖維球、樹脂球等。

(2)高效纖維過濾

高效纖維過濾技術(shù)使用纖維束軟填料作為過濾元，濾料絲經(jīng)過加彈和彎曲處理，單絲直徑在幾微米到幾十微米之間，因而具有巨大的比表面積，每立方米濾料的表面積可達(dá)80000㎡,打破了粒狀濾料濾池的過濾精度由于濾料粒徑不能進(jìn)一步縮小的限制，而且過濾阻力很小。微小的濾料直徑，極大地增大了濾料的比表面積和表面自由能，增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機(jī)會，從而提高了過濾效率和截污容量，而且通過控制技巧可以實現(xiàn)理想的深層過濾（反粒度過濾）。反洗時纖維束可以完全放松清洗，性能恢復(fù)較好，纖維束由高強(qiáng)度的丙綸纖維長絲制成，不會出現(xiàn)掉毛現(xiàn)象，使用壽命可長達(dá)10年以上。

高效纖維束過濾設(shè)備可以分壓力式纖維束過濾器和重力式纖維束過濾器兩大類，按濾層密度調(diào)節(jié)方式可分為加壓室式和無加壓室式兩大類，無加壓室式包括機(jī)械擠壓和水力自助調(diào)節(jié)兩種，其中應(yīng)用較多的是水力自助式。

加壓室式纖維束過濾器通過設(shè)在濾層內(nèi)的加壓室對纖維束濾料的擠壓，使濾層沿水流方向的截面積逐漸縮小，而密度逐漸加大，相應(yīng)濾層孔隙直徑逐漸減小，實現(xiàn)了理想的深層過濾（反粒度過濾）。：當(dāng)濾層需要清洗時，將加壓室內(nèi)的水排出，使纖維束處于放松狀態(tài)，通過采用氣-水混合擦洗，有效地恢復(fù)濾層的過濾性能。

水力自助式纖維束過濾設(shè)備內(nèi)部設(shè)置自助式密度調(diào)節(jié)裝置，該裝置不需要額外動力和附加操作，在正常過濾操作和反洗操作過程中通過水力即可實現(xiàn)對纖維束濾層的壓緊和放松。在過濾操作時，能在lmin內(nèi)將濾層壓緊至所需狀態(tài)，而且有避免靠近活動支撐裝置的纖維密度大于濾層主體密度的措施。在反洗操作時，無論濾層積泥量有多大、濾層被壓得多密實，均能在lmin內(nèi)將濾層徹底放松，而且能避免靠近纖維束向活動支撐裝置上的堆積而有利于泥渣的完全排出。水力自助式纖維束過濾器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管路如圖5-5所示。

長纖維束與出水孔板固定，另一端設(shè)置于有一定開孔率的壓力板上，運行初期，水從上至下通過濾層，活動壓力板向下運動，纖維被加壓后，密度逐漸加大，濾層沿水流動方向的截面逐漸縮小，相應(yīng)濾層孔隙直徑和孔隙逐漸減小，實現(xiàn)了深層過濾。壓力板下降至適當(dāng)位置時，限位裝置使之停止下移；當(dāng)濾層被污染需清洗再生時，清洗水從下至上通過濾層，這時，活動壓力板提升，使纖維拉開并處于放松狀態(tài)，即可實現(xiàn)清洗。

(3)活性炭過濾

活性炭是一種用木材、果殼、煤、石油等含炭物質(zhì)在高溫缺氧條件下活化而成的非極性吸附劑，具有巨大的比表面積和發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)，活性炭的比表面積可達(dá)500~ [#]700㎡/g，微孔容積

圖5-5水力自助式纖維束過濾器結(jié)構(gòu)及管路示意圖

活性炭過濾法主要應(yīng)用在污水處理系統(tǒng)和污水深度處理系統(tǒng)的后一個環(huán)節(jié)，能有效地去除色度、臭味及二級出水中大多數(shù)有機(jī)污染物和某些無機(jī)物，包括某些有毒的重金屬�；�于活性炭本身的特性，運行時的注意事項如下：

①在選用活性炭時，必須綜合考慮吸附性能、機(jī)械強(qiáng)度、價格和再生性能等多種指標(biāo)，一般不能只偏向于其中一項性能。污水性質(zhì)不同，使用的活性炭種類往往也不同。

②活性炭表面多呈堿性，水中重金屬離子有可能在其表面形成氫氧化物沉淀析出，進(jìn)而使活性炭的吸附性能下降。因此使用活性炭吸附法處理污水時，水中無機(jī)鹽含量、尤其是重金屬離子含量越低越好。

③為充分發(fā)揮活性炭的作用，避免活性炭的過快飽和以減少操作和降低運行費用，必須保證活性炭吸附法進(jìn)水的水質(zhì)不能超過設(shè)計值。一般進(jìn)水COD&濃度不超過50~80mg/L。當(dāng)進(jìn)水有機(jī)物濃度較高時，要加強(qiáng)物理法、化學(xué)法及生物法等預(yù)處理措施的管理，設(shè)法改善其處理效果。當(dāng)污水中含有較多的懸浮物或膠體時，必須投加絮凝劑并使用過濾法或氣浮法等進(jìn)行預(yù)處理。

④對于污水深度處理或某些超標(biāo)污染物濃度經(jīng)常大幅度變化的處理工藝，對活性炭處理工藝必須設(shè)置跨越或旁通管路。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)發(fā)生較大變化時，及時停用活性炭處理單元，以節(jié)省活性炭床的吸附容量，有效地延長再生或更換周期。

⑤由于活性炭與普通碳鋼接觸可以產(chǎn)生嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕，因此與活性炭接觸的設(shè)備或部件要使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或不銹鋼、塑料等材料。如果必須使用普通碳鋼制作時，則必須進(jìn)行防腐處理，采用環(huán)氧樹脂襯里防腐時，襯里厚度要大于1.5mm。

⑥在使用粉末活性炭時，所有作業(yè)都必須考慮防火防爆，所配用的所有電器設(shè)備必須符合防爆要求。