彗星式纤维滤料直接过滤原水的试验研究

论文作者：刘沫 王夏 李振瑜 俞建德 马立峰

摘要：论述了将彗星式纤维滤料应用于压力过滤器的中试情况。试验结果表明，进水浊度为15-60NTU，滤速20-100m/h的条件下，彗星式纤维滤料过滤器运行稳定。主要技术指标为：出水浊度≤1NTU，悬浮物去除率≥96.1%，过滤周期2-16.5h，单位面积周期产水量250-560 m3/m2，截污量15-33kg/m3（滤料），反冲洗耗水率1-2%，剩余积泥率0.5-2%。

关键词：彗星式纤维滤料 过滤 水处理

　　0 引言

　　彗星式纤维滤料是近年发展的结合颗粒滤料与纤维成形体滤料特点的一种新型滤料^[1,2]，它既能发挥纤维滤料比表面积大的优势，又具备颗粒过滤材料反冲洗简便的特点。本文考察了以彗星式纤维滤料应用于压力式过滤器的悬浮物去除率、过滤周期、水头损失、截污量、反洗耗水率和剩余积泥率等指标，并针对试验结果进行了讨论。

　　1 试验系统与装置

　　1.1 试验系统及测试方法

　　
1―蓄水池 2―加药流量计 3―加药箱 4―水泵

　　 5―进水流量计 6―上隔板  7―过滤器  8―压力计

　　 9―滤层 10-下隔板

　　图1  试验流程图

　　试验采用投加絮凝剂进行压力式直接过滤的方法，工艺流程见图1。原水为粘土和淤泥自配水。过滤器直径Ф800mm，碳钢焊制，上下隔板间距2.8m。采用聚合氯化铝（PAC）溶液为絮凝剂，投加量5-8mg/L，接触絮凝时间1-3min。滤速范围20-100m/h，操作压力0.04-0.35MPa，出水浊度≤1NTU。采用气-水联合方式进行反冲洗。

　　1.2  试验滤料

　　滤料规格为Ф2.5×0.7×(25-30)（彗核直径/mm×丝束直径/mm×彗尾长度/mm），彗核相对密度为1.1，滤料所用纤维为聚酯纤维，纤维丝径20-40μm，卷曲数为7-10个/cm。

　　2 试验结果

　　2.1 过滤试验

　　彗星式纤维滤料过滤器的操作方式为压力式。出水浊度控制指标为1NTU，试验过程中滤床的水头损失处于操作压力范围之内，因而最大过滤时间由出水泄漏浊度控制。

　　2.1.1 典型试验曲线

　　图2为彗星式滤料过滤器在滤速80m/h下的过滤曲线。

　　图2  80m/h滤速下的浊度去除效果

2.1.2  试验结果

　　表1给出了彗星式纤维滤料压力过滤器进水平均浊度在17-61NTU之间、滤速为20-100m/h的试验结果^[3]。

　　表1  彗星式滤料过滤试验条件及结果

　　① 试验测得，1NTU计浊度相当于1.2176mg/L计悬浮物浓度。

　　2.2 水头损失

　　图3为滤速分别在60m/h和80m/h下的水头损失随时间变化的情况；图4为不同进水浊度下水 头损失随时间的变化情况。

　　图3  滤速与总水头损失的关系

　　图4  进水浊度与总水头损失的关系

　　2.3 对悬浮颗粒的截留粒径

　　采用测定进出水颗粒粒径的方法考察彗星式纤维滤料过滤器对不同粒径颗粒的截留效果如下。

　　(1)   分别取过滤器进出水水样，用显微图像仪记录水中颗粒状况，采用划线计数法直接测量水中大于2μm粒子的个数。对大于2μm的颗粒的去除效果见表2^[4]。

　　表2  大于2μm的颗粒的去除效果

　　(2)   金志刚的研究结果表明^[5]：对进水浊度约50NTU，粒径小于5μm的颗粒在70%以上的高岭土自配水进行不加药以20m/h滤速进行直接过滤，出水平均浊度1NTU，10μm以上的颗粒全部去除。