多介質過濾器

如何進行水處理？

衡美水處理為您介紹一種性能優良的水處理設備——多介質過濾器。

多介質過濾器是指過濾器中含有多種過濾介質，在一定的壓力下使濁度較高的水通過，從而有效除去懸浮雜質，使水澄清的水處理設備。不同的介質濾料按不同要求及比重依次裝填於過濾器中，所以叫多介質過濾器。常用的濾料有石英砂、無煙煤、錳砂、石榴石、活性炭等。主要使用於水處理除濁，軟化水，純水的前級預處理等，出水濁度可達3度以下。 

一、簡介

過濾的含義：在水處理過程中，過濾一般是指以石英砂、無煙煤等濾料層截留水中懸浮雜質，從而使水澄清的工藝過程。用於過濾的多孔材料稱為濾料，濾料有粒狀、粉狀和纖維狀多種，常用濾料有石英砂、無煙煤、活性炭、磁鐵礦、拓榴石、多孔陶瓷、塑料球等，石英砂是最常見、最常用的濾料。

多介質過濾器，即采用兩種以上的介質作為濾層的介質過濾器，在工業循環水處理係統中，用以去除汙水中雜質、吸附油等，使水質符合循環使用的要求。過濾的作用，主要是去除水中的懸浮或膠態雜質，特別是能有效地去除沉澱技術不能去除的微小粒子和細菌等，BOD5和COD等也有某種程度的去除效果。

二、結構介紹

多介質過濾器廣泛用於水處理的工藝中，多介質過濾器主要由過濾器體、配套管線和閥門構成。其中過濾器體又包括：

1、 筒體；

2、反洗氣管；

3、布水組件；

4、支撐組件；

5、濾料；

6、排氣閥（外置）。

三、作用

多介質過濾器可去除水中的泥砂、懸浮物、膠體等雜質和藻類等生物，降低對反滲透膜元件的機械損傷及汙染。

四、內濾層組成

過濾器內多介質濾料為優質均粒礫石、石英砂、磁鐵礦、無煙煤等濾料，這些濾料根據其比重和粒徑的大小在過濾器罐體內科學有序的分布，如比重小而粒徑稍大的無煙煤放在濾床的最上層，比重適中和粒徑小的石英砂放在濾床的中層，比重大和粒徑大的礫石放在濾床的最下層。這樣的配比保證了過濾器在進行反洗的時候不會產生亂層現象，從而保證了濾料的截留能力。

五、原理

多介質過濾器是以成層狀的無煙煤、砂、細碎的石榴石或其他材料為床層，一個典型的多介質過濾器頂層由最輕和最粗品級的材料組成，而最重和最細品級的材料放在床的低部。其原理為按深度過濾——水中較大的顆粒在頂層被去除，較小的顆粒在過濾器介質的較深處被去除。從而使水質達到粗過濾後的標準。

設備為壓力式，其原理是當原水自上而下通過濾料時，水中懸浮物由於吸附和機械阻流作用被濾層表麵截留下來；當水流進濾層中間時，由於濾料層中的砂粒排列的更緊密，使水中微粒有更多的機會與砂粒碰撞，於是水中凝絮物、懸浮物和砂粒表麵相互粘附，水中雜質截留在濾料層中，從而得到澄清的水質。經過濾後的出水懸浮物可在5毫克/升以下。

六、特點

1、多介質過濾器廣泛用於水處理的工藝中，可以單獨使用，但多數是做為水質深度處理（交換樹脂、電滲析、反滲透）的預過濾。

2、多介質過濾器是常用的水質深度淨化的預處理裝置，可根據工藝要求填加不同的濾料。

3、多介質過濾器材質可采用玻璃鋼、A3鋼防腐或襯膠、全不鏽鋼。操作方式有全自動和手動兩種形式，自動控製是采用美國進口的自動控製器及氣、液動閥控製，操作簡便易於維護保養，在各行各業水處理工藝的前處理裝置得到廣泛的應用。

4、多介質過濾器的過濾材料應有足夠的化學穩定性，各介質的相對密度和粒徑應有一定差別，由無煙煤與石英砂組成的雙層濾料過濾器所用的無煙煤相對密度為1.4—1.6，粒徑為0.8—1.8mm，石英砂相對密度為2.6—2.65，粒徑為0.5—1.2mm;3層濾料過濾器除了以上兩種濾料外還可以用錳砂、磁鐵礦之類的重質礦石，其相對密度為4.7—5.0，粒徑為0.5—4mm。

七、構造

多介質過濾器主要由過濾器體、配套管線和閥門構成。

其中過濾器體主要包括以下組件：筒體；布水組件；支撐組件；反洗氣管；濾料；排氣閥（外置）等。

八、濾料選擇

1、有足夠的機械強度，以免在反衝洗過程中很快磨損和破碎；

2、化學穩定性要好；

3、不含有對人體健康有害及有毒物質，不含有對生產有害、影響生產的物質；

4、濾料的選擇，應盡量采用吸附能力、截汙能力大、產水量高、出水水質好的濾料。

在濾料中，卵石主要起支撐作用，在過濾工藝過程中，因其強度高，相互之間的間距縫隙穩定，孔隙大，便於正洗工序中，濾後水順利通過；同樣，反洗工序中，反洗水和反洗空氣等能順利通過。

5、常規配置中，卵石分為四種規格，鋪墊方式為自下而上先大後小。

6、濾料的粒徑和裝填高度之間的關係：

濾床的高度和濾料的平均粒徑的比值為800～1 000（設計規範）。

濾料的粒徑的大小和過濾精度相關。

九、濾料類型

多介質過濾器常見的濾料有：無煙煤，陶粒、石英砂、活性炭等。

1、多介質類

在水處理上經常使用的多介質過濾器有：無煙煤-石英砂-磁鐵礦過濾器，活性炭-石英砂-磁鐵礦過濾器，活性炭-石英砂過濾器，石英砂-陶瓷過濾器等。

多介質過濾器的濾層設計，主要考慮的因素為：

（1）不同濾料具有較大的密度差，保證反洗擾動後不會發生混層現象；

（2）根據產水用途選擇濾料；

（3）粒徑要求下層濾料粒徑小於上層濾料粒徑，以保證下層濾料的有效性和充分利用。

事實上，以三層濾床為例，上層濾料粒徑最大，由密度小的輕質濾料組成，如無煙煤、活性炭；中層濾料粒徑居中，密度居中，一般為石英砂組成；下層濾料由粒徑最小，密度最大的重質濾料組成，如磁鐵礦。由於密度差的限製，三層介質過濾器的濾料選擇基本上是固定的。上層濾料起粗濾作用，下層濾料起精濾作用，這樣就充分發揮了多介質濾床的作用，出水水質明顯好於單層濾料的濾床。

而對於飲用水，一般禁止使用無煙煤，樹脂等濾料。

2、石英砂類

石英砂過濾器是一種采用石英砂作為濾料的過濾器。優點如下：

（1）可有效去除水中的懸浮物，對水中的膠體、鐵、有機物、農藥、錳、細菌、病毒等汙染物有明顯的去除作用；

（2）石英砂過濾器設備結構簡單、運行可以實現自動控製、處理流量大、反衝次數少、過濾效率高、阻力小、操作維修方便；

（3）石英砂過濾器有過濾阻力小，表麵積大，耐酸堿性強，耐氧化，PH適用範圍為2-13，抗汙染性好等優點；

（4）石英砂過濾器通過優化濾料和過濾器的設計，實現了過濾器的自適應運行，濾料對原水濃度、操作條件、預處置工藝等具有很強的自適應性，即在過濾時濾床自動形成上疏下密狀態，有利於在各種運行條件下保證出水水質，反洗時濾料充分散開，清洗效果好。

（5）石英砂過濾器具有過濾速度快、過濾精度高、截汙容量大等優點。

石英砂過濾器廣泛用於電力、電子、飲料、自來水、石油、化工、冶金、紡織、造紙、食品、遊泳池、市政工程等各種工藝用水、生活用水、循環用水和廢水的預處理領域。

3、鐵錳類

裝填精製錳砂和石英砂二元濾料，用於去除水中鐵、錳。一般隻在含鐵錳原水的預處理中使用。

4、活性炭類

濾料為活性炭，用於去除色、味、餘氯和有機物，其主要作用方式是吸附，活性炭是一種人工製成的吸附劑。

活性碳過濾器廣泛用於生活用水及食品工業、化工、電力等行業的水的預處理。由於活性炭具有發達的細孔結構和巨大的比表麵積，因此對水中的溶解性有機物，如苯類，酚類化合物等具有很強的吸附能力，而且對於用生物法和化學法很難去除的有機汙染物，如色度、異臭、表麵活性劑、合成洗滌劑和染料等都有較好的去除效果。粒狀活性炭對水中的Ag^+，Cd^2+，CrO4^2-等離子去除率達85%以上。通過活性炭濾床後，水中懸固小於0.1mg/L，COD去除率一般為40%~50%，遊離氯小於0.1mg/L。

十、過濾器反衝洗

過濾器反衝洗：過濾器在使用一定周期後，其濾料層截留和吸附一定量的雜物和汙漬，這使得過濾器的出水水質下降。過濾器的反衝洗指過濾器淨化後水反向衝洗，以恢複過濾器淨化功能，去除過濾器堵塞，減小過濾器兩端壓差。

1、主要表征

過濾器正常過濾後水質變差，進水和出水管道的壓力差增大，同時，單台過濾器的流量降低。

2、原理

水流逆向通過濾料層，使濾層膨脹、懸浮，借助水流的剪切力和顆粒的碰撞摩擦力清洗濾料層使濾層內的汙物脫離並隨反洗水排出。

3、過濾器反衝洗的必要性

（1）在過濾過程中，原水中的懸浮物等被濾料層截留吸附並不斷地在濾料層中積累，於是濾層孔隙逐漸被汙物堵塞，在濾層表麵形成濾餅，過濾水頭損失不斷增加。當達到某一限度時，濾料需進行清洗，使濾層恢複工作性能，繼續工作。

（2）過濾時由於水頭損失增加，水流對吸附在濾料表麵的汙物的剪切力變大，其中有些顆粒在水流的衝擊下移到下層濾料中去，最終會使水中的懸浮物含量不斷上升，水質變差，當雜質透過濾層時，過濾器失去過濾效果。因此，到一定程度時，需要清洗濾料，以便恢複濾料層的納汙能力。

（3）汙水中的懸浮物中含有大量有機物，長期滯留在濾層中會導致濾層中細菌微生物富集繁殖，發生厭氧腐敗現象，需定期清洗濾料。

十一、參數分析

1、參數控製

（1）膨脹高度：反衝洗時，為了保證濾料顆粒有足夠的間隙使汙物迅速隨水排出濾層，濾層膨脹率應大一些。但膨脹率過大時，單位體積中濾料的顆粒數變少，顆粒碰撞的機會也減少，所以對清洗不利。雙層濾料，膨脹率為40%----50% 。

注意事項：在生產運行中，對濾料的填充高度、膨脹高度等隨機進行檢查，因為正常反洗過程中，會有部分濾料的跑失或磨損，需要進行補充。相對穩定的濾層有以下優點：確保過濾水質的穩定，保證反衝洗的效果。

（2）反洗水量和壓力：一般設計要求，反洗水的強度為40 m3/(m2—h)，反洗水的壓力≤0.15 MPa。

（3）反洗空氣量和壓力：反洗空氣的強度為15 m /(m ·h)，反洗空氣的壓力≤0．15 MPa。

注意：在反洗過程中，通入的反洗空氣匯集於過濾器的頂部，大部分應通過雙孔排氣閥排出。日常生產中。需經常檢查排氣閥的通暢性，主要表征在閥球升降的自由度上。

2、氣水聯合

（1）先用空氣衝洗，再用水反衝洗：首先將濾池水位降至濾層表麵上100 mm處，通入空氣數分鍾，然後用水反衝洗。適用於表麵汙染重而內部汙染輕的濾池。

注意事項：相應的閥門關閉必須到位；否則，水位降到濾層表麵以下時，濾層的上部沒有水的浸潤，顆粒的上下擾動過程中，汙物不能有效排出，反而會往濾層深處移動。

（2）空氣和水聯合反洗：從靜止濾層下部同時送入空氣和反洗水，空氣在上升過程中在砂層內合形成大氣泡，遇到濾料時又變成小氣泡，同時對濾料表麵產生擦洗作用；反洗水頂鬆濾層，使濾料呈懸浮狀態，利於空氣對濾料的擦洗。反洗水和反洗空氣的膨脹作用相互疊加，比單一進行時，作用更強。

注意事項：水的反洗壓力和空氣的反洗壓力和強度不同，應注意先後順序，避免反洗水進入空氣管道。

（3）在氣水聯合反洗結束後，停止進入空氣，反洗水保持相同的流量，繼續衝洗3 min ~5 min，即可去除遺留在濾床中的氣泡。

備注：留意頂部雙孔排氣閥的狀態。

十二、注意事項

1、出水槽與濾板的平行允差不大於2 mm。

2、濾板的水平度及不平度均小於±1．5 mm。濾板的結構采用整體加工最優。當筒體直徑較大時，或受原材料、運輸等方麵製約時，也可采用兩瓣拚接成形。

3、對濾板和筒體各接合部位的合理處理，對空氣反洗環節尤為重要。

（1）為消除因濾板加工和筒體卷製等方麵誤差造成的濾板和筒體的徑向間隙，一般采用圓弧環板逐段焊接。接觸部位必需采用滿焊。

（2）中心管道和濾板的徑向間隙處理方法同上。

備注：上述措施，確保了過濾和反洗隻能通過濾帽或排管間隙連通。同時，也保證了反洗和過濾通道的分布均勻性。

4、濾板上加工的通孔，徑向誤差為±1．5 mm。濾帽導杆和濾板通孔之間配合尺寸的增大，不利於濾帽的安裝或固定。通孔的加工必須采用機械設備。

5、濾帽的材質，尼龍最佳，ABS次之。因上部添加的濾料，對濾帽的擠壓負荷極大，要求強度要高，以避免變形。濾帽與濾板的接觸麵（上、下表麵）需加彈性橡膠墊。

十三、應用領域

1、反滲透、電滲析、離子交換器、超濾等係統的預處理；

2、發電、化工、造紙、飲料等的原水前期過濾處理；

3、化工廠給水的脫色、去有機物；

4、生活用水預處理；

5、工業用水處理；

6、遊泳池用水處理；

7、循環水旁濾係統；

8、地表水、地下水降濁除色；

9、廢水處理。

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