多介質過濾器的分析
多介質(zhi)過濾(lv)器，在工業循(xun)環水(shui)處理(li)系(xi)統(tong)中(zhong)，用以去(qu)除污水(shui)中(zhong)雜(za)(za)質(zhi)、吸附油等(deng)，使水(shui)質(zhi)符合循(xun)環使用的(de)(de)(de)要求。過濾(lv)的(de)(de)(de)含義(yi)，在水(shui)處理(li)過程中(zhong)，過濾(lv)一般是(shi)指以石英(ying)砂、無煙煤等(deng)粒狀濾(lv)料(liao)層截(jie)留(liu)水(shui)中(zhong)懸浮雜(za)(za)質(zhi)，從(cong)而(er)使水(shui)獲得澄清的(de)(de)(de)工藝過程。過濾(lv)的(de)(de)(de)作用，主要是(shi)去(qu)除水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)懸浮或膠態雜(za)(za)質(zhi)，特別是(shi)能有效(xiao)地去(qu)除沉淀技術不能去(qu)除的(de)(de)(de)微小(xiao)粒子和細菌等(deng)，BODs和COD等(deng)也有某種(zhong)程度的(de)(de)(de)去(qu)除效(xiao)果。性能參(can)數如表1所(suo)示：
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太鋼現有的循環水處(chu)理系統中，如熱連軋水處(chu)理、連鑄水處(chu)理等，均有多介質過濾(lv)器的應用。
1 過濾(lv)器的構造和濾(lv)料
多(duo)介質過濾器主要由以下部分構成：(1)過濾器體(ti)；(2)配套管線和(he)閥門。其中過濾器體(ti)又包括① 簡體(ti)；②布水組件；③支撐組件；④反洗氣(qi)管；⑤濾料；⑥排氣(qi)閥(外置)等。
表2所示為(wei)(wei)各(ge)部件(jian)的(de)(de)功用和(he)結構形式。濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇依據：(1)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)必須有(you)(you)足夠的(de)(de)機械強(qiang)度(du)(du)(du)，以免在反(fan)沖洗(xi)過(guo)程中(zhong)(zhong)很快地磨損和(he)破碎；(2)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)的(de)(de)化學穩定(ding)(ding)性要好(hao)；(3)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)不應含有(you)(you)對人體健康(kang)有(you)(you)害及(ji)有(you)(you)毒物質，不應含有(you)(you)對生產(chan)有(you)(you)害、影響生產(chan)的(de)(de)物質；(4)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)的(de)(de)選(xuan)(xuan)擇，應盡量采(cai)用吸附(fu)能力、截污能力大、產(chan)水(shui)(shui)量高(gao)、出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質好(hao)的(de)(de)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)。其中(zhong)(zhong)的(de)(de)卵石，主要是(shi)起(qi)支撐(cheng)作用，在過(guo)濾(lv)(lv)(lv)工(gong)(gong)藝(yi)過(guo)程中(zhong)(zhong)，因其強(qiang)度(du)(du)(du)高(gao)，相互之間的(de)(de)間距縫(feng)隙穩定(ding)(ding)，即孔隙大，便于正洗(xi)工(gong)(gong)序中(zhong)(zhong)，濾(lv)(lv)(lv)后水(shui)(shui)順利通(tong)過(guo)；反(fan)之，反(fan)洗(xi)工(gong)(gong)序中(zhong)(zhong)，反(fan)洗(xi)水(shui)(shui)和(he)反(fan)洗(xi)空氣等順利通(tong)過(guo)。常規(gui)配置中(zhong)(zhong)，卵石分為(wei)(wei)四(si)種(zhong)規(gui)格(ge)，鋪墊方式，先(xian)大后小。濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)的(de)(de)粒徑(jing)和(he)裝填高(gao)度(du)(du)(du)之間的(de)(de)關系(xi)：濾(lv)(lv)(lv)床(chuang)的(de)(de)高(gao)度(du)(du)(du)和(he)濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)的(de)(de)平均粒徑(jing)的(de)(de)比值為(wei)(wei)800～1 ooo(設(she)計規(gui)范)。濾(lv)(lv)(lv)料(liao)(liao)的(de)(de)粒徑(jing)的(de)(de)大小和(he)過(guo)濾(lv)(lv)(lv)精(jing)度(du)(du)(du)相關。
2 反沖洗工藝及部分(fen)參數的分(fen)析
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2．1 反沖洗(xi)工(gong)藝
過(guo)濾(lv)器(qi)的(de)反洗，主(zhu)(zhu)要(yao)是指過(guo)濾(lv)器(qi)在使用一定(ding)周期后(hou)，其(qi)濾(lv)料(liao)表(biao)層(ceng)截留或顆(ke)(ke)粒的(de)外表(biao)面吸附一定(ding)數量(liang)的(de)雜(za)物或污漬(zi)，這樣過(guo)濾(lv)器(qi)的(de)性能出(chu)現劣化，主(zhu)(zhu)要(yao)表(biao)征(zheng)：過(guo)濾(lv)器(qi)的(de)正常濾(lv)后(hou)水質(zhi)變(bian)差，進水和出(chu)水管道的(de)壓力差增大，同時，單臺(tai)過(guo)濾(lv)器(qi)的(de)流量(liang)降低。反沖洗的(de)原(yuan)理：水流逆向(xiang)通過(guo)濾(lv)料(liao)層(ceng)，使濾(lv)層(ceng)膨脹、懸浮(fu)，借(jie)水流剪切(qie)力和顆(ke)(ke)粒碰撞摩擦力清洗濾(lv)料(liao)層(ceng)并(bing)將濾(lv)層(ceng)內(nei)污物排出(chu)。
2．2 反(fan)沖洗的必要性(xing)
(1)在過濾過程中，原水中的懸浮物被濾料表面吸附并不斷地在濾料層中積累，由于濾層孔隙逐漸被污物堵塞，過濾水頭損失不斷增加，當達到某一限度時，濾料需進行清洗，使濾層恢復工作性能，繼續工作。
(2)過濾時由于水頭損失增加，水流對吸附在濾料表面的污物的剪切力變大，其中有些顆粒在水流的沖擊下移到下層濾料中去，最終會使水中的懸浮物含量不斷上升，水質變差，到一定程度時，需要清洗濾料，以便恢復濾料層的納污能力。
(3)污水(shui)中的懸(xuan)浮物(wu)中含有(you)大量有(you)機物(wu)，長期滯留(liu)在(zai)濾(lv)層中會發生厭氧腐敗現(xian)象，需定期清洗濾(lv)料。
2．3 反沖洗參數的控制和確定
(1)膨(peng)脹高(gao)度：反沖洗(xi)時，為(wei)了(le)保證(zheng)濾料顆粒(li)有足夠的間隙使污物迅速隨(sui)水排出濾層，濾層膨(peng)脹率應(ying)大一些。但膨(peng)脹率過大時，單位(wei)體積中濾料的顆粒(li)數變少，顆粒(li)碰撞的機會也減少，所以對清洗(xi)不利。雙(shuang)層濾料，膨(peng)脹率為(wei)40％----50％ 。
注意：在生產運行(xing)中，對(dui)濾(lv)料的(de)填充高(gao)度、膨(peng)脹高(gao)度等(deng)隨機進(jin)(jin)行(xing)檢查(cha)，因為(wei)正常反(fan)洗(xi)過程中，會有部分濾(lv)料的(de)跑失或磨(mo)損，需要進(jin)(jin)行(xing)補(bu)充。相(xiang)對(dui)穩定的(de)濾(lv)層，有以下優(you)點：確保過濾(lv)水(shui)質(zhi)的(de)穩定，保證反(fan)沖洗(xi)的(de)效(xiao)果(guo)。
(2)反洗水量和壓力：一般設計要求，反洗水的強度為40 m3／(mz·
h)，反洗水的壓力(li)≤0．15 MPa。
(3)反洗空氣量和壓力：反洗空氣的強度為15 m ／(m ·h)，反洗空氣
的(de)壓力≤0．15 MPa。注意：在(zai)(zai)反洗過程中，通(tong)(tong)入的(de)反洗空(kong)氣(qi)匯集(ji)于過濾器的(de)頂部，大部分應通(tong)(tong)過雙孔排氣(qi)閥排出。日常(chang)(chang)生產(chan)中。需經常(chang)(chang)檢查排氣(qi)閥的(de)通(tong)(tong)暢性(xing)，主(zhu)要表征在(zai)(zai)閥球升降的(de)自由度上。
2．4 空氣輔助清洗(xi)
(1)先用(yong)空氣沖洗，后(hou)用(yong)水(shui)(shui)反沖洗。首(shou)先將(jiang)濾池(chi)水(shui)(shui)位降至濾層表面上100 mm處，通入空氣數分鐘，然后(hou)用(yong)水(shui)(shui)反沖洗。適用(yong)于表面污染重而內部污染輕的(de)濾池(chi)。
注(zhu)意：相(xiang)應(ying)的閥(fa)門，關(guan)閉(bi)必(bi)須(xu)到位；否則，水(shui)位降到很低時，濾層(ceng)的上部，沒有水(shui)的浸潤，顆粒的上下擾動過程(cheng)中(zhong)，污(wu)物不(bu)能有效排出，反而會深(shen)處移動。
(2)空(kong)氣和水同(tong)時(shi)反(fan)(fan)沖(chong)洗。從靜止濾(lv)層(ceng)下部送入空(kong)氣，在砂層(ceng)內合(he)并成的(de)(de)大氣泡一(yi)面反(fan)(fan)復分散，一(yi)面上(shang)升，由(you)于氣泡直徑較小，濾(lv)料受到的(de)(de)擾動(dong)較輕。另一(yi)方(fang)面，濾(lv)層(ceng)反(fan)(fan)沖(chong)洗時(shi)呈懸浮狀(zhuang)態，氣泡直徑大，清洗效(xiao)果好。
聯合(he)反(fan)沖洗(xi)(xi)，反(fan)洗(xi)(xi)水和反(fan)洗(xi)(xi)空(kong)氣(qi)的膨脹作(zuo)用(yong)(yong)。相互疊加，比單一進行(xing)時，作(zuo)用(yong)(yong)更強。注意：水的反(fan)洗(xi)(xi)壓力和空(kong)氣(qi)的反(fan)洗(xi)(xi)壓力不同(tong)。強度不同(tong)，工作(zuo)的先后順序中，避免反(fan)洗(xi)(xi)水進入空(kong)氣(qi)管道。
(3)在(zai)氣一水聯(lian)合沖(chong)洗結束(shu)后，停止反洗空氣，反洗水以(yi)同樣的流量，繼續沖(chong)洗3 min 5 min，即可去(qu)除遺留在(zai)濾床中的氣泡。(備注：可留意頂部雙孔排氣閥的狀態。)
3 濾(lv)帽式(shi)過濾(lv)器的特(te)點
和(he)舊有(you)的(de)排(pai)管式相比，濾(lv)帽式過濾(lv)器有(you)以(yi)下(xia)突(tu)出的(de)特點：
(1)反(fan)洗采用氣墊層沖洗，提(ti)高沖洗效果，降低(di)運(yun)行成本，延長濾料的使用壽命(ming)。
(2)設備下部(bu)采用濾帽收(shou)水，解決(jue)由于設備壓力變化而(er)引起濾料跑失的(de)(de)問題(ti)，同時，減少過濾器底部(bu)承脫層(ceng)的(de)(de)高(gao)度和數(shu)量，減輕設備的(de)(de)運行重量。
(3)反洗流程中，濾帽結構特點的體現：初期，當氣墊層厚度達到一定厚度時，氣由桿上的孔和槽少量進入水中，連同水由弱到強一起對濾料進行氣、水
混合沖(chong)(chong)洗；當氣(qi)(qi)墊層厚(hou)度(du)(du)達到設計厚(hou)度(du)(du)(通常(chang)要求600 mm)時，氣(qi)(qi)體將由濾帽(mao)(mao)桿的(de)(de)下(xia)部口進(jin)入(ru)，通過濾帽(mao)(mao)均勻分布，濾料(liao)在氣(qi)(qi)體的(de)(de)推動下(xia)進(jin)行(xing)膨脹，高強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)相互摩(mo)擦，進(jin)而(er)實(shi)現高強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)氣(qi)(qi)體與水混合沖(chong)(chong)洗濾料(liao)的(de)(de)目的(de)(de)。
4 濾料(liao)‘板結’原因的分析(xi)
(1)截留在濾層上表層的污物，如果在一定周期內，不能有效地去除，在隨后的反洗過程中，隨著反洗空氣的搓動，如果反洗空氣的分布不均勻，膨脹高
度(du)發生變化，搓動(dong)量小的地(di)方，濾料表面(mian)(mian)的油污或雜物，不能去除(chu)，在(zai)投入下一正常濾水(shui)周期(qi)后，局部(bu)負(fu)荷增(zeng)大，會從表面(mian)(mian)沉入內部(bu)，球(qiu)團逐漸(jian)增(zeng)大，并同時向(xiang)過濾器(qi)的填充深度(du)內延伸(shen)，直至整個過濾器(qi)產生失效。
備注(zhu)：實(shi)際運(yun)行中，反洗空氣(qi)不(bu)均勻的(de)(de)現象經常出現，如(ru)底(di)部(bu)布(bu)氣(qi)管(guan)道的(de)(de)穿孑L，局部(bu)濾帽的(de)(de)堵塞(sai)或損壞(huai)，或是柵管(guan)間距的(de)(de)變形。
(2)濾層的表面濾料顆粒細小，反沖洗時相互碰撞機會少，動量小，所以不易清洗干凈。附著的砂粒易結成小泥球。當反沖洗后濾層重新級配時，泥球就隨之長大而不斷向深處移動。(3)原水中所包含的油，截留在過濾器內，經反洗并殘余部分，日積月累，是導致過濾器濾料板結的主要因素。
何時(shi)進行反(fan)洗可(ke)根據原水(shui)(shui)的水(shui)(shui)質(zhi)特點和出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)要求，采用(yong)限定(ding)水(shui)(shui)頭損失、出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)或過濾時(shi)間(jian)等標準來(lai)確定(ding)。
5 加工或驗收工序中注意事項
(1)要求出水槽(cao)與濾板的(de)平行允(yun)差(cha)小于2 mm。
(2)濾板(ban)(ban)的(de)(de)水平(ping)度(du)及不平(ping)度(du)均小于±1．5 mm。濾板(ban)(ban)的(de)(de)結構，采(cai)用整體加工最優。當筒體直徑較大時，或(huo)受原材(cai)料、運輸等(deng)方面(mian)制約(yue)時，也可采(cai)用兩瓣，拼接成形。
(3)濾板(ban)和筒體(ti)各接合部位(wei)的(de)(de)處(chu)理，對空氣反洗環節，尤為重要。①因濾板(ban)加(jia)工和筒體(ti)卷(juan)制等方面誤差，為消除濾板(ban)和筒體(ti)的(de)(de)徑向(xiang)間隙，采用圓(yuan)弧(hu)環板(ban)，逐段焊接。接觸部位(wei)，必需采用滿焊。②中心管道和濾板(ban)的(de)(de)徑向(xiang)間隙，同樣處(chu)置。
備注：上述措施，確保過(guo)(guo)濾介(jie)質、反洗介(jie)質，只有(you)通(tong)過(guo)(guo)濾帽或排管間(jian)隙連通(tong)。同時，也就保證了反洗和過(guo)(guo)濾通(tong)道的分布(bu)均勻性。
(4)濾板上加(jia)工(gong)(gong)的通孑L，徑向誤差為±1．5 mm。濾帽導桿和(he)濾板通孑L之問，配合尺寸的增大，不利于濾帽的安(an)裝或固(gu)定。通孑L的加(jia)工(gong)(gong)，必須(xu)采用機械設備。
(5)濾(lv)(lv)帽的(de)材質，尼(ni)龍最佳，ABS次(ci)之。因上(shang)部(bu)添加(jia)的(de)濾(lv)(lv)料，對濾(lv)(lv)帽的(de)擠壓負荷極(ji)大，要求強(qiang)度要高，避免(mian)變形(xing)。濾(lv)(lv)帽與濾(lv)(lv)板的(de)接觸面(mian)(上(shang)、下表(biao)面(mian))，需加(jia)彈性橡(xiang)膠墊。
參考文獻
1 北京水環境技術與設備研究中心編．三廢處理工程技術手冊(第三卷)．北京：化學工業出版社．2000．347～360
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