疊片式過濾器由上下殼體、疊片、反沖洗裝置、卡箍等組成,分過濾和反沖洗兩種工作狀態(tài),疊片上溝槽的不同深淺和數(shù)量確定了過濾單元的過濾精度。疊片式過濾器占地面積小,自動(dòng)化程度高,運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低,是當(dāng)前水處理領(lǐng)域先進(jìn)的技術(shù)〔1〕。它在水處理行業(yè)中主要用于去除水中懸浮固體,可處理各種工業(yè)用水、污水(排水)、地表水和河水/井水等。
筆者將國產(chǎn)亞高牌疊片式過濾器與以色列ARKAL公司生產(chǎn)的疊片式過濾器工藝性能進(jìn)行了比較試驗(yàn),以為對其改進(jìn)和推廣應(yīng)用提供參考。
試驗(yàn)時(shí)20、55μm過濾器采用的是硅藻土配水,100、200μm過濾器采用的是活性炭顆粒配水。1
無塵車間試驗(yàn)測試項(xiàng)目
濁度采用MONITEK公司制造的NTU濁度儀測定;水頭損失通過讀取壓力表獲得,壓力表采用兩點(diǎn)校正法;濾速使用LZB-50玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)測定,用排水—時(shí)間法校正;懸浮物含量采用微孔薄膜(0.45μm)過濾器測定。
對過濾性能的評價(jià),目前還無統(tǒng)一指標(biāo)來衡量〔2〕。
一般認(rèn)為,過濾時(shí)間長,水頭損失小,則過濾性能好,否則就差。筆者采用杰米特(Gamet)和雷德美哈爾(Rademacher)提出的過濾性能的評價(jià)指標(biāo)FPI:
FPI=VT/Ht(1)
式中:V———過濾速度,m/h;
T———過濾時(shí)間,h;
Ht———過濾終期水頭損失,m。
2 不同精度疊片過濾器基本性能比較試驗(yàn)
2.1 過濾效果比較試驗(yàn)
因?yàn)槭潜容^試驗(yàn),所以設(shè)計(jì)了并聯(lián)式的過濾系統(tǒng)。在不同進(jìn)水條件下,進(jìn)行了不同精度(20、55、100、200μm)國產(chǎn)亞高牌疊片式過濾器與以色列ARKAL公司生產(chǎn)的疊片過濾器的比較試驗(yàn),運(yùn)行結(jié)果如表1所示。
總體上55μm過濾器的運(yùn)行效果對比和20μm過濾器的恰好相反。對于國產(chǎn)過濾器來說,它的制水周期長,制水量大,FPI值大(進(jìn)水SS約48mg/L時(shí)例外),但其對SS的去除率低于進(jìn)口過濾器;進(jìn)口過濾器制水周期短,制水量小,FPI值小,但其對SS的去除率高于國產(chǎn)過濾器。相同點(diǎn)是兩種過濾器對濁度的去除效果都非常差�？梢�,
凈化廠房對于疊片式過濾器來說,它的制水周期和出水效果是呈反比的。
100μm和200μm過濾器的效果對比類似,進(jìn)口過濾器的制水周期長,制水量大,FPI值大,但其對SS的去除率不如國產(chǎn)過濾器;國產(chǎn)過濾器制水周期短,制水量小,FPI值小,但其對SS的去除率優(yōu)于進(jìn)口過濾器。兩者對濁度的去除效果都非常差。
2.2 阻力曲線的測定
試驗(yàn)中測定了20μm過濾器的過濾壓降曲線和過濾流量曲線,結(jié)果如圖1、圖2所示。
由圖1、圖2可知,對同一種過濾器來說進(jìn)水的SS越小,制水周期越長;在相同的進(jìn)水條件下,進(jìn)口過濾器的運(yùn)行周期要長于國產(chǎn)過濾器。過濾壓降曲線和過濾流量曲線都存在拐點(diǎn),并且拐點(diǎn)的產(chǎn)生條件是相對穩(wěn)定的。即壓力約為0.015 MPa、流量約為1.3 m3/h時(shí)。所測定的55、100、200μm疊片過濾器的阻力曲線都基本類似,只是產(chǎn)生拐點(diǎn)時(shí)的壓力和流量值與20μm的不同。
2.3 出水水質(zhì)變化特點(diǎn)比較
為了比較兩種過濾器出水水質(zhì)變化,對過濾精度為100μm的過濾器進(jìn)行試驗(yàn)。進(jìn)水SS質(zhì)量濃度嚴(yán)格控制在(111.0±2.0)mg/L的范圍,試驗(yàn)結(jié)果見圖3。
由圖3可見,兩種過濾器的出水水質(zhì)都是逐漸變好,國產(chǎn)過濾器出水SS下降較快,進(jìn)口過濾器下降較慢,可見疊片式過濾器的過濾作用機(jī)理存在表面過濾以外的作用。
3 過濾器疊片性能的測定
3.1 交叉試驗(yàn)
選取過濾精度為55μm疊片式過濾器進(jìn)行交叉試驗(yàn),即兩次正常運(yùn)行,兩次交叉運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)所得的過濾壓降、流量變化圖形類似,相應(yīng)的出水?dāng)?shù)據(jù)見表2。兩者的區(qū)別不大,可見疊片是影響過濾器性能的主要因素。
3.2 過濾疊片表面觀察分析
55、200μm國產(chǎn)和進(jìn)口過濾器過濾后濾盤表面比較見圖4、圖5(圖中左為國產(chǎn)疊片,右為進(jìn)口疊片)。
由圖4和圖5可見,進(jìn)口過濾器受污染的地方集中于疊片的外邊緣,而國產(chǎn)過濾器受污染的地方則延伸到了疊片內(nèi)部,但未穿透。結(jié)合過濾試驗(yàn)中兩種過濾器周期產(chǎn)水量和水質(zhì)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來看,進(jìn)口過濾器的過濾機(jī)理主要是表面過濾,而國產(chǎn)過濾器的過濾機(jī)理是表面過濾和深層過濾〔2〕。
4 反洗特性比較
用清水反洗失效過濾器,測量水頭損失隨時(shí)間的變化曲線,以100μm濾盤為例,反洗壓力曲線如圖6所示�？梢妵a(chǎn)和進(jìn)口過濾器反洗壓力曲線形狀完全相同。
收集不同時(shí)刻的反洗出水,分別測量出水水質(zhì),觀察疊片清洗效果。試驗(yàn)結(jié)果如下:
(1)同規(guī)格過濾疊片,起始反洗流量相同,反洗曲線形狀完全相同。
(2)最低反洗啟動(dòng)壓力:進(jìn)口為0.25 MPa,國產(chǎn)為0.15 MPa。
(3)反洗4～6 s,水頭損失恢復(fù)到過濾初始值,反洗完畢,疊片表面光潔如初。
(4)反洗水耗10～15 L,6 s后,出水水質(zhì)與進(jìn)水相同。
5結(jié)論
(1)兩種過濾器的性能大體相近,總體規(guī)律是:如果一種過濾器的制水能耗低,其出水水質(zhì)就差;如果過濾器制水能耗高,則出水水質(zhì)就好。
(2)反洗的可靠時(shí)間大于5 s,水量大于15 L。對初始壓差的恢復(fù)率為100%。
(3)疊片式過濾器對濁度的去除效果比較差,約為10%~15%。濁度物質(zhì)的去除主要與由范德華力、靜電力產(chǎn)生的吸附有關(guān)〔3〕,可見疊片式過濾器的接觸絮凝作用十分微弱。
(4)疊片式過濾器對懸浮固體的去除率相對穩(wěn)定,如20μm過濾器大約為90%,55μm過濾器大約為60%。
(5)進(jìn)口過濾器的過濾機(jī)理主要是表面過濾,而國產(chǎn)過濾器的過濾機(jī)理是表面過濾和深層過濾。
