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专题报道
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几种典型的新型斜管填料

彗星式纤维斜管填料
 
(1)概况
 
由清华大学研制成功的“彗星式纤维斜管填料”,即为具有长纤维尾巴的颗粒斜管填料,它是结 合了纤维斜管填料截污性能好与颗粒斜管填料反冲洗效果好的特点,
 
形.成.的.一种新的过滤材料,如图345所示。
 
可以方便地在滤池内完成清洗是颗粒过滤材料的重要 特征.,纤维材料比其他实体颗粒材料具有大得多的比表面 积和:空隙率是将其选为过滤材料的要原因。其孔隙度高 达90%?95%,相比之下,粒径为1mm的石英砂滤层孔隙 度则约为轺射此可知,在纳污量方面,纤维材料所构 成的滤床比常规颗粒过滤材料要大得多。纳污量的提高对 滤池效率的提高非常重要,甚至具有决定性的意义。在滤 后水质合乎要求前提得到保证的情况下,“彗星”式纤维斜管填料的滤池可m比常规砂斜管填料的滤 池滤速高4?5倍。
 
该过滤材料有“彗尾”和“彗核”构成。“彗尾”是其一端为松散的纤维丝束,另一端 纤维丝束固定在密度较大的“彗核”内(见图3-46)。
 
过滤时,密度较大的“彗核”起的作用是对纤维丝束进行压密,由于 “彗核”的尺寸较小,对于过滤断面空隙率分布的均匀性影响很小,从爾 提高了滤床的截污能力。在进行气水同时反冲洗时,由于“彗核”和“彗 尾”纤维丝束的密度差,“彗尾”纤维丝束随反冲洗水流散开并摆动,产 生了较强的剪切力,并且过滤材料之间的相互碰撞也加剧了纤维在中所 受到的机械作用力,过滤材料的不规则形状使过滤材料在反冲洗水流的作 图3-4S彗星式用下产生旋转,强化了纤维在水中所受到的机械作用力纟上述几种力的共 纤维斜管填料示意同作用结果加速了附着在纤维表面的固体杂质颗粒的脱落,从而提高了过 滤材料的洗净度。
 
由彗星式纤维过滤材料构成的过滤层,其空隙率沿滤层高度呈现梯度分布》下部过滤材
料的压实程度高,空隙率相对较小*利于保证过滤精度。整个滤层的空隙率由下而上呈现逐 渐增大的趋势,这种滤层空隙率分布的特点有利于髙速和高精度过滤的实现。
 
经过实验研究,确定了彗星式纤维斜管填料的规格尺寸,其合适的尺寸(mm)为542.2X 0.4X(35?40)(彗核直径X丝束直径X彗尾长度)。
 
(M主要性能参数 见表3-43£
 
表3-43彗星式纤维斜管填料过滤器与纤维球斜管填料过滤器各项指标
 
 
 
 
指 标
 
 
数值
 
 
指 标
 
 
数值
 
 
 
 
 
 
 
 
 
滤柱直径/_mm 滤速/(rafK?
 
进水浊度_/NTU 出水浊度_/_NT_y_
 
初滤阶段/min 截污量/(kg/m3斜管填料) 去除率/%
 
过滤周期/h 产水量/C_m3_/m2斜管填料) 反冲洗耗水率/%
 
剩余积泥率/%
 
 
 
 
 
C3)典型用途
 
彗星式纤维斜管填料过滤器在北J:市酒仙桥污水处理厂的试运转表明,其对有机物的去除能 力较强。成都沙河污水处理厂二沉池出水在进行深度处理的过滤单元时,采用的是德安企业 研制开发时D型滤池,其核心技术是采用DA863彗星式纤维斜管填料作为内部填料。实际运行 证明该填料具有过滤精度高、滤速快、自适应等特点,可用于直接过滤。
 
3.10. 2旋翼式纤维斜管填料
 
W概况
 
旋翼式纤维斜管填料如图3-47所示,其外形有多种形式,以适应不同介质,不同工况,不 同过滤精度的要求。它由旋翼核和纤维丝束组成,其特征在 于:纤维丝束穿过旋翼核的中心并被旋翼核所固结。旋翼核 是一核心上长有旋翼的整体,其在纤维丝束上的分布有四种 形式,即单个、一串多个、网面交叉的和立体交叉的。且其 核心形状有四种形式,即圆球形的、椭圆球形的、雨滴形的 和其他多面体的。旋翼核的旋翼表现为两种形式,即核心外 的实体和核心上的凹槽;旋翼的个数是两个及两个以±;其 旋翼的旋转角度有两种旋向,左旋,右旋;其旋翼的旋转角 度范围是45°?450°。
 
旋翼式纤维斜管填料具有颗粒斜管填料反冲洗洗净度高、反冲洗及初滤水耗水量少的优点;又有 纤维过斜管填料比表面积大、过滤精度高、截污量大、滤床空隙率高的优点;同时还具有适应不 同介质能力强、反冲洗效果好、滤床利用率大的特点。过滤时,旋翼式纤维斜管填料在滤器中形 成孔隙由上興下是呈上太下小梯度变化分布的近乎理想的滤床,滤床的该结构有利于水中固 体悬浮物的有效分离,大的固体悬浮物将在上部被截留,而小的未能被截留的固体悬浮物将 下行*由于滤床的空隙逐渐变小,必将在下部被截留。从而在滤器中由旋翼式纤维过斜管填料形 成的滤床不仅具有过滤的高精度,同时也具有过滤的高滤速。滤器反冲洗时,在水稀、气流 的强力冲击下,滤床膨胀,斜管填料上浮,纤维丝束逐步呈蓬松状态,由于旋翼式纤维过斜管填料长 有旋翼,其旋翼带动纤维丝束做不充分的旋转,摇摆,相互冲击,从而大大地加速了纤维丝
束上附着的悬浮颗粒的分离,提高了斜管填料的清洗速度,节约了反冲洗的用水量,节省了反冲 洗的能源。
 
表面活性处理是纤维斜管填料的国际发展方向,旋翼式纤维斜管填料采用世界上先进的表面处 理技术,经过表面活性处理的纤维斜管填料还具有蓬松,相互间摩擦力减小,不易缠绕,不易打结,耐反冲洗等多种优良特性,从而更能满足各种介质的过滤特殊要求。
 
主要用途
 
旋翼式纤维斜管填料,是继彗星式纤维过斜管填料、球状纤维斜管填料之后出现的一种新型过滤材 料。这种由纤维束制成.的纤维斜管填料,主要用于分离含有固体颗粒液体和油水,特别适合于水
 
处理:n艺中用于悬浮颗粒和悬浮物的截留和分离,旋翼式纤维斜管填料具有固结强度高,滤床过 滤精度高,滤床纳污量犬,适应不同介质能力强,反冲洗效果好,节水节能,、适应于机械化 生产等特点,由于纤维束所占的体积比大,所以滤床的容积率髙,且过滤速度高。也可应用 于水的精过滤,能有效地分离水中的悬浮物、胶体、微生物。去除水中呈分散悬油状的有机 质和无机质粒子,包括各种浮游生物、细菌、滤过性病毒与漂浮油等。其滤速、过滤精度是 其他过斜管填料所远不能及的。实验证实一般能有效地去除水中的污染:悬浮物80%?98%, 有机物30藝:幾|1齡,磷的減?抑鴆,病毒兆涔?MM,钿菌70%?SOM,农药1.0滅_ 80%,重金属30%?65歸6疏油亲水性旋翼式纤维斜管填料在油田采出水处理回注工艺中试验 表明:反冲洗水中的含油量提高了 100多倍,反冲洗效果优于纤维球。
 
旋翼式纤维斜管填料在V型超高速滤池的应用过程中也取得了良好的应用效果,
 
多孔陶瓷
 
«)概况
 
多孔陶瓷如图3-4S所示,是一种新型的功能材料,结合了多孔材料的高比表面积和陶 瓷材料的物理、化学稳定性,具有一定尺寸和数量的孔隙结构。通常孔隙度较大,而孔隙结 构作为有用结构存在。它的发展始于19世纪70年代,初期仅作为细菌过滤材料使用。随着 科学技术的发展,▲们控制其孔径、孔的形状、孔隙率、孔径分布、容重的能力不断提高, 因而多孔陶瓷日益成为一种重要的环境材料,在许多领域得到了应用。
 
 
 
 
由于多孔陶瓷结构特殊,当滤液通过其中时,滤液中的胶体物、悬浮物和微生物等污染 物质均被截留在过滤介质的表面或内部,同时也将附着在污染物上的病毒等一起截留。该过 程是吸附、表面过滤和深层过滤相互结合的过程,且以深层过滤为主。由于它的孔结构巳经 充分发育,使得其比表面积较大,因此能够将水中微小的悬浮物吸附,其中以物理吸附为 主。在过滤介质的表面主要发生表面过滤,多孔陶瓷起到一种筛滤的作用,大于微孔孔径的 颗粒将被截留,在过滤介质表面被截留的颗粒会产生架桥现象,形成一层滤膜。该层滤膜也 可起到重要的过滤作用,例如防止杂质进人过滤层内部将微孔很快堵塞。
 
多孔陶瓷斜管填料具有如下特点:a.化学稳定好,即选择适宜的材质和、工艺r W制成耐酸、 耐碱的多孔制品,不会与其他物质发生化学反应而造成二次污染;b.孔隙率高,可达20%? 95%且孔径分布均匀和大小可控,渗透率高;m强度高,刚性大,在冲击压力作用下不引起外 形变化和孔径变形;i热稳定性好,不会产生热变形、软化、氧化现象等,工作温度可高达 100=01:; e.自身洁净状态好,无毒无味、无异物脱落,不会产生二次污染;f.体积密度小, 具有发达的比表面积及其独特的表面特性;g.再生性强,通过用液体或气体反冲洗,可基本 恢复原有过滤能力,从而具有较长的使用寿命,同时抗菌性能好,不易被细菌降解。
 
(2)         主要性能参数
 
多孔陶瓷一般可根据其孔穴排列方式、孔的大小、材质来分类。根据孔穴排列方可分 为蜂窝陶瓷材料和泡沫材料;根据孔的大秦可分为微孔材料(孔隙直径小于紅》}、介孔材 料(孔隙直径介于2?50nm)、宏孔材料(孔隙直径大于5Qnm);根据材质可分为高硅质硅 酸盐材料、铝硅酸盐材料、精陶质材料、硅藻土质材料、刚玉和金刚砂材料、堇青石材料、 采用工业废料的材料。
 
(3)         主要用途
 
锅炉湿法除尘产生的废水中含有大量未燃尽的微小碳粒和悬浮状态的粉煤灰弁因为吸 收了 S02、c(h、N(.)2等气体而呈酸性,它与热电厂水力冲渣废水相同,都是弱酸性高浓
 
 
度的废水,灰渣量大、悬浮物(SS)浓度高、处理难度大。目前,沉淀除渣或与机械脱水 相结合的工艺应用较多,但处理后水质仍难以达到国家排放标准。但用多孔陶瓷处理后却能 达到相关国家排放标准,通过微孔陶瓷板过滤处理后,废水中悬浮物(SS)净化率可达 化学需氧量(CQD)去除率为89%?95%,出水悬浮物浓度为10?15mg/L, 达到了国家一级排放标准。此外,早在1999年,山东建材学院采用多孔陶瓷(陶粒)处理 含镍废水,镍的去除率高达99%,济南大学的王士龙用多孔陶瓷(陶粒)分别处理含铅和 锌废水,铅和锌的去除率均达98%以上。
 
3.10.4改性火山岩斜管填料
 
概况
 
向经过预处理的火山岩斜管填料中,加入一定体积的lmol/L的Fe(N03〉3溶液,搅拌均匀 后,快速搅拌再加人一定体积的3rn0l/L的KOH溶液,置于10CH:的烘箱中烘干。通过一 定技术手段保证氢氧化铁均匀涂布在火山岩表面。后将制得斜管填料置于马弗炉中,于400X: 下烘烤2h。然后用去离子水将改性斜管填料表面黏附不牢固的部分洗去后烘干备用。
 
特点
 
火山岩是火山喷发后岩浆瞬间冷凝形成的,具有耐磨、比表面积大的优点,改性后,火 山岩斜管填料的表面稳定性虽有所降低,致使其除铁效果稍差于未改性火山岩,但其表面吸附能 力显著提高,能实现对Mn2+的高效吸附。
 
主要用途
 
改性后,火山岩斜管填料的表面稳定性虽有所降低,致使其除铁效果稍差于未改性火山岩, 但其表面吸附能力显著提高,能实现对Mn2+的高效吸附。改性火山岩斜管填料的除锰效果明显 优于未改性火山岩,能实现水中Mn2+的100%去除,但其除铁效果稍差于未改性火山岩。
 
改性火山岩斜管填料除铁除锰为经济合理的过滤滤速为7?8m/h。该改性斜管填料在中性或 偏碱性的环境下有利于发挥高的铁锰离子去除能力。
 
空心陶瓷球
 
<1)概况
 
空心陶瓷球是吴然然等人研制开发的一种新型斜管填料,不仅具有耐腐蚀、抗氧化、无毒性 的特点,而且具有球形度高、硬度高、表层粗糙、不易粉化的特点。
 
(3)主要用途
 
空心陶瓷球的化学组成可根据原材料的配比以及生产工艺调整,因而可以满足不同水质 对斜管填料的要求。
 
Mediaflo 新型斜管填料
 
(1)概况
 
Mediaflo新型斜管填料的密度比水稍小,外观为小球状,由聚苯乙烯母料拉伸后以金属成粒机制成有效粒径为l.lmm的小球,其实际尺寸0.95?LSSmm,斜管填料表面有凹形微孔,以 利于硝化菌附着于斜管填料上,硝化水中的氨氮,由于水体中氨氮的硝化使得滤后的氯气投加量 降低。
 
(2)主要特点
 
①聚苯乙烯泡沫小球的密度小于lg/cm3,浮在水面上靠滤板来压住。
 
②聚苯乙烯泡沫小球有效直径0.95?1.35mm,吸附悬浮物表面积大。
 
③可长期浸泡,并能承受5?500X:的温度变化,pH值在6?8之间。

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