過濾技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r簡介

　　過濾是指懸浮液經(jīng)過多孔介質(zhì)或?yàn)V膜進(jìn)行固液分離的過程,是水處理工藝過程之一。水的過濾可視為一種“物理—化學(xué)”過程,使水通過顆粒物料濾床,分離出水中的懸浮雜質(zhì)和膠體雜質(zhì)。水充滿在濾料的空隙內(nèi),雜質(zhì)被吸附在顆粒的表面或被截留在空隙中。最早的過濾設(shè)備是一種橫向水流的濾池,后來才發(fā)展為豎向水流的,這時才正式稱之為慢濾池。其濾速為一兒。年,美國人研究發(fā)明了快濾池,并于年建立了第一座快濾池�？鞛V池因它的濾速快而得名,其濾料與慢濾池基本相同,有效粒徑約為一,濾層厚度約為一,濾速約為一小。因此,到了世紀(jì)初,慢濾池逐漸被淘汰,取而代之的是快濾池技術(shù)。

　　反粒度過濾技術(shù)的發(fā)展

　　“雜質(zhì)在過濾層中的穿透深度是時間的函數(shù),合理而有效的過濾方法是待濾水先經(jīng)過粗濾料,再經(jīng)過細(xì)濾料的過濾。”亦認(rèn)為“目前采用的單級濾料下向流過濾方式,因反沖洗后造成濾料粒徑從上至下逐漸增大的濾層結(jié)構(gòu)是最不合理的。為了改善水質(zhì)又充分發(fā)揮整個濾床的截污作用,待濾水應(yīng)該是先粗后細(xì)的過濾方式�！边@就是最早的“反粒度過濾”的概念硯。為達(dá)到反粒度過濾的目的,人們在傳統(tǒng)單級濾料下向流過濾的基礎(chǔ)上做了以下兩方面的改進(jìn)過濾的進(jìn)水流向研究作為“反粒度,,過濾理論的應(yīng)用,首先在處理含鐵量高的地下水方面獲得成功,“在單一石英砂濾層中待濾水從底層粗濾料進(jìn),從表層細(xì)濾料出的`上向流'過濾是最適于上述理論的過濾方式,也是最接近理想濾層的過濾方式�！鄙舷蛄鳛V池的濾速過大,則濾層會膨脹起來并開始呈流動狀態(tài)。這時濾層便不能去除懸浮物,前蘇聯(lián)解決上向流濾床膨脹的主要辦法是采用雙向流濾池或稱濾池。原水由上、下兩個方向進(jìn)入,過濾后的水由濾層中部的集水裝置流出。

　　上向流和雙向流的反沖洗均比較困難,再加上上向流的濾床膨脹困難和雙向流的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,使它們的應(yīng)用受到限制。

　　在研究了上向流、下向流和雙向流過濾,人們對輻射流過濾也進(jìn)行了研究〕。輻射流過濾裝置中,水由圓筒形濾料層的中心水平向周圍放射性流動,并在周邊排出,經(jīng)內(nèi)周濾層除去了大部分雜質(zhì)的懸浮液,通過外周濾層時,以更低的濾速進(jìn)行最后精濾可以得到良好的水質(zhì)。但是外向輻射流過濾中,雜質(zhì)去除基本上集中在表層至多厘米以內(nèi),比普通下向流的穿透深度還低,這意味著它實(shí)際上將很快地產(chǎn)生表層阻塞。外向輻射流依靠增加水動力能量消耗來迫使雜質(zhì)向?yàn)V層深處穿透也并不經(jīng)濟(jì)。

　　橫向流收斂式過濾是根據(jù)過濾截留雜質(zhì)的自然趨勢,主要是表層作用而出現(xiàn)的一種新的過濾方式。它是指過濾進(jìn)水從外向里橫向收斂水平式地流過濾介質(zhì)進(jìn)行過濾。這種水流方式增大了濾池的過濾進(jìn)水表面面積,使環(huán)繞四周的外層過濾介質(zhì)充分發(fā)揮過濾作用,提高了過濾效率。收斂流濾池便于安裝使用和節(jié)約占地,可用于采礦、鄉(xiāng)村鎮(zhèn)、工廠的給水和廢水處理。

　　濾料級配組合的研究分析

　　為獲得“反粒度”過濾的優(yōu)良效果,同時又解決過濾時濾層膨脹問題,十九世紀(jì)四十年代初期,為了處理華盛頓漢福德地區(qū)的放射性物質(zhì),急需生產(chǎn)水質(zhì)較好的水主要是要求濁度低,和',領(lǐng)導(dǎo)研究了反粒度過濾。第一階段發(fā)展了雙濾層濾料濾池。雙濾層濾料是由上層的粗濾料無煙煤和下層的細(xì)濾料石英砂構(gòu)成。由于無煙煤的密度比石英砂小,在反沖洗后無煙煤層仍然保持在石英砂層上面。就整體來說,雙層濾料體現(xiàn)了水先通過粗粒濾料后再通過細(xì)粒濾料的理想濾層概念`。國內(nèi)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,雙層濾料截污能力較單層濾料約高倍以上,濾速可提高一倍,水頭損失增長率小于單層濾料濾池。但是,在無煙煤層和石英砂層本身內(nèi),仍然不能避免反沖洗時的分級作用。因此可以說,雙層濾料是由兩層分級濾料所構(gòu)成的,是在整體上具有理想濾層概念的濾層。

　　倫敦大學(xué)最早提出了煤一砂一石榴石的三層濾料實(shí)驗(yàn)濾池。我國對它的研究始于年代初。三層濾料濾池的上層為大粒徑的輕質(zhì)濾料,中層一般為中粒徑的石英砂,下層則為小粒徑的重質(zhì)濾料。上層粗濾料的孔隙較大,截泥容量也大,能夠截留去除水中的大部分雜質(zhì)。下層細(xì)濾料的孔隙較小,比表面積大,能夠截留去除水中細(xì)小的少量剩余雜質(zhì),起到精濾作用,從而保證了出水水質(zhì)。這種濾床的整個深度的級配充分發(fā)揮了每層濾料的過濾作用。但六、七十年代國內(nèi)外對三層濾料濾池的研究表明,三層濾料在出水水質(zhì)、水頭損失及單位面積產(chǎn)水量方面并不優(yōu)于雙層濾料。故目前常傾向于采用雙層濾料濾池。

　　均質(zhì)濾料的過濾技術(shù)

　　“均質(zhì)濾料,,,是指沿整個濾層深度方向的任一橫斷面上,濾料組成和平均粒徑均勻一致。并不是指濾料粒徑完全相同,濾料粒徑仍存在一定程度的差別,但差別比一般單層級配濾料小,運(yùn)行后還要保持做到這一點(diǎn),必需在反沖洗時濾料層不過分膨脹,若膨脹會發(fā)生水力分級,破壞均質(zhì)濾層的粒徑分布。為使濾層不膨脹,濾料不發(fā)生水力分級,又能清洗干凈,在反沖洗時采用氣水反沖,這樣就使均質(zhì)濾層過濾在實(shí)際中得以廣泛應(yīng)用。均質(zhì)濾層的納污能力顯然也大于上細(xì)下粗的級配濾層,且能克服表面阻塞,具有過濾周期長,水頭損失小,反沖洗耗水率低,在較高濾速下可提供優(yōu)質(zhì)的濾后水的特點(diǎn)。當(dāng)前應(yīng)用較多的氣水反沖濾池大多屬于均質(zhì)濾料濾池。

　　精細(xì)過濾工藝的設(shè)計(jì)

　　過濾是油田廢水處理的關(guān)鍵工藝,也是廢水處理的最后一關(guān)。各油田和設(shè)計(jì)、單位都把過濾技術(shù)和設(shè)備作為研究的重點(diǎn),但到目前為止,都存在著缺陷,使得處理出水和含油量很難達(dá)到石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中《碎屑巖油藏注水推薦指標(biāo)》一規(guī)定的回注水標(biāo)準(zhǔn)出水油類幾,幾。針對標(biāo)準(zhǔn),在反粒度過濾理論、均質(zhì)濾料過濾和多層濾料過濾器的基礎(chǔ)上,進(jìn)行多級精細(xì)過濾裝置的設(shè)計(jì)。該裝置為間歇式反粒度過濾裝置,每一級都采用均質(zhì)的濾料,但各級中濾料的粒徑大小不相同,從總體上看存在由大到小的級配現(xiàn)象,使得濾層整體截污量分布更加均勻,能確保在高速過濾條件下達(dá)到級標(biāo)準(zhǔn)。裝置采用密閉壓力式下向流深層過濾,運(yùn)行簡單,反沖洗時各倉互不污染。多級精細(xì)過濾罐的反沖洗有六路反洗進(jìn)水管和六路反沖洗出水管,分別對應(yīng)多級精細(xì)過濾罐的六個部分,反洗時獨(dú)立進(jìn)行。具體聯(lián)系污水寶或參見http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　精細(xì)過濾材料的選定

　　根據(jù)實(shí)驗(yàn)室已做小試試驗(yàn)',選用經(jīng)過親油材料改性后的山鋁陶瓷濾料。粒徑分別設(shè)計(jì)為第一級一衛(wèi),第二級為一,第三級為一,這種陶瓷濾料與傳統(tǒng)使用的石英砂、核桃殼等濾料相比,體現(xiàn)了更為優(yōu)異的性能。其過濾周期較長,濾出水濁度低,截污能力強(qiáng),成熟期短,更具有抗沖擊負(fù)荷能力。

　　精細(xì)過濾器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　裝置設(shè)計(jì)為對稱的兩部分也稱為兩路,每部分又分成級獨(dú)立的均質(zhì)過濾器,級過濾器則按照反粒度過濾理論配置濾料的粒徑,每級過濾器內(nèi)部設(shè)計(jì)獨(dú)立的反洗水路,能夠保證每級濾料層都能得到充分反洗,為了美觀,三級過濾器組合成一個大的圓形過濾器,增加整體設(shè)計(jì)的美感和統(tǒng)一性。

　　設(shè)計(jì)示意圖如下