纤维过滤器的应用前景
(2)彗星式纤维过滤器。采用彗核形丝束节作为过滤层及滤料上下支承档板采用深沟窄缝栅网结构,自适应滤料构成的滤层其空隙率沿层高呈梯度分布,下部滤料压实程度高,空隙率相对较小,易于保证过滤精度,整个滤层由下至上逐渐增大,其横断面空隙均匀,这种独特的滤层空隙率分布特性是同时实现高速过滤和高精度过滤的主要原因。对于一定的滤料填充容积,其能够提供的有效过滤容积的大小为容积效率,体现在滤床截污容量方面,过滤周期长,则滤床截污容量大,容积效率也就越高。
(3)扭扭舞过滤器(PCF型纤维过滤器)。是用微细且多束的柔软纤维丝,一般采用的是PP、Nylon材质,不是我们常用的丙纶纤维,在过滤器运行的时候施以回转机具或压榨包等去压榨,使其孔隙变小后过滤,清洗时再放松让孔隙舒张,用加压空气和水施以反冲洗以达到去污目的。这种过滤器的运行、反洗方式是纤维滤料与水流的方向呈垂直状态,它是融合了筒式过滤器的精密过滤性能和砂滤反冲洗性能而研制出的新型过滤器。
PCF型纤维过滤器的特点是,体积小、占地面积小,比纤维束和纤维球过滤器的占地面积还要小,且易于实现自动控制。不足之处是,纤维装填量少、运行周期短、反洗频繁。
(4)刷形过滤器。瑞典人Hans Muller在20世纪70年代中期发明的刷形过滤器。将纤维长丝制成纤维束,每束纤维可粘或压在支撑板上,长度根据过滤的流体和效率来定。一般为15—300lnln。为了提高过滤效率和反洗效果,纤维之间也可编织起来。过滤时,流体压缩纤维束,形成滤层,使通过的液体或气体得到过滤。反洗时,从相反的方向通人反洗液,压紧的纤维束伸展,易于去除其中的杂质。
该过滤器的主要特点是:结构简单、操作方便。主要不足:因纤维呈刷状,容易缠在一起。给反洗带来困难,纤维床层一般较薄,过滤性能不稳定,故容易形成表面过滤。
(5)纤维束过滤器有以下几种:
①胶囊式纤维过滤器。将长纤维束悬挂孔板上,装在过滤设备中,纤维束下挂重锤,纤维层中安装数个软质胶囊,运行时将胶囊充水,横向挤压长纤维。使纤维层孔隙率和过滤孔径由大到小渐变分布。反洗时先排净胶囊中的水,使长纤维束床层得以疏松。再用气水联合清洗。在挂装的长纤维滤层中安装可充、排水的软质胶囊,解决了纤维层的压实、疏松及纤维流失问题。目前使用中存在的一些问题是设备较复杂,除胶囊外,需设有胶囊充、排水系统及充水计量装置;胶囊易损坏也是困扰用户的难题。
②无囊式纤维过滤器。将纤维束固定在两块孔板之间。其中一块孔板可以在设备内部上下运动,运行时靠水和纤维之间产生作用力,使活动板压实纤维,反洗时在反向力的作用下孔板与运行时反向运动,拉直纤维,在气水的联合反洗作用下,使截留在纤维中的悬浮物得以清除。
③ 自压式纤维过滤器。所谓自压,是指不依靠其他装置,仅靠水流和纤维层相对运动产生的作用力实现对纤维层的压缩。实际上,长纤维丝的纵向刚度很小,只要对纤维进行适当处理并保持适宜的装填密度,依靠滤层和水流之间产生的作用力,就完全可以将纤维层压缩。当水流自上向下通过纤维层时,纤维承受向下的纵向压力且越往下纤维所受的向下压力越大。由于纤维束是一种柔性滤料,当纵向压力足够大时就会产生弯曲,进而纤维层会整体下移,最下部纤维首先弯曲并被压缩,此弯曲、压缩的过程逐渐上移,直至作用力相互平衡。由于纤维层所受的纵向压力沿水流方向依次递增,所以纤维层沿水流方向被压缩弯曲的程度也依次增大,滤层孔隙率和过滤孔径沿水流方向由大到小分布,这样就达到了高效截留悬浮物的理想床层状态。
纤维束过滤器的特点是截污容量大,过滤周期长,占地面积小。这种靠水和纤维之间的作用力自动调节过滤空隙率的过滤方式,经长时间的运行,纤维形成固定的弯曲轨道时,在运行的时候不再象刚开始运行那样慢慢的弯曲,而是直接按照弯曲的轨道弯曲,一次到位,不能实现在过滤的过程中变空隙率,这样会造成水头损失大,而且截污容量不能充分利用。
(6)旋压式纤维过滤器。英国Eric C.Greek公司研制的一种纤维过滤器,纤维一般采用尼龙、聚酯、丙纶等,纤维直径1—50 m,长度0.3—2.0 lnln,纤维两端编织起来制成薄片,缠在接头上。再用夹紧或黏结的方法固定。过滤时,通过传动机构推动活接头向下滑动,并旋转一定角度使纤维缠绕在内筒上,形成滤层。含有两种不溶液体的悬浮液通过床层时,固体杂质被截留。纤维还具有粗粒化作用,使细小液滴凝聚成大液滴,在沉淀区依靠重力分离后分别排出。
反洗时,活接头上升,松开纤维,反方向加入清洗液,活接头便在一定范围内旋压,能很快清除床层中的固体杂质。由于纤维对液滴的凝聚效果明显高于粒状材料,该装置可用于含有微量固体杂质的乳浊液的分离。如从含油废水中分离原油及油制品,也可用于油中水的分离。研究者进行的油水分离试验数据也表明,过滤器具有良好的过滤和粗粒化性能。
(7)HW 深层过滤器。是由英国Exeter大学分离中心研制的,其特点是采用活塞压缩纤维介质.过滤介质选用富有弹性的纤维材料,如羊毛、碳纤维等,纤维直径1~10 m,滤层厚度20~25 cm过滤时,活塞压缩过滤介质形成滤层,活塞对纤维的压缩程度决定可滤除颗粒的细度,反冼时,从底部通人反洗液.活塞上升并在一定高度振荡,可加快滤层的再生速度,并节省反洗液。应用HW 过滤器,研究者曾用多种悬浮液对其过滤性能和自洁能力进行过测试,效果很好。
从过滤葡萄酒酵母悬浮液的试验数据可以看出.采用碳纤维,滤层厚度0.23 m,孔隙度0.88,流速14.8m/h,对3.1 m以上的颗粒过滤效率高达99%。由于滤层密度可调节,故可保持滤液质量的稳定。碳纤维还具有生物和化学方面的惰性及特殊的强度.在350℃极易氧化的环境仍能保持稳定,在一般环境中,2000℃时仍可保持稳定,可以过滤高温有腐蚀性的液体和已熔化的金属和聚合物,因此在医学及化工方面有着广泛的应用。
三 纤维过滤技术的应用前景
目前纤维过滤技术已经在工业给水、钢铁生产废水、地下水除铁除锰、含油废水处理、循环水处理、医学用水处理等方面得到了广泛的应用。实践证明纤维滤料比传统的石英砂滤料具有质地软、强度高、对水阻力小、过滤速度快、截污容量大、易于清洗等特点.但是存在着造价高、难于彻底清洗干净等不足.需要进一步研究。
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