叠片式过滤器由上下壳体、叠片、反冲洗装置、卡箍等组成,分过滤和反冲洗两种工作状态,叠片上沟槽的不同深浅和数量确定了过滤单元的过滤精度。叠片式过滤器占地面积小,自动化程度高,运行维护费用低,是当前水处理领域先进的技术〔1〕。它在水处理行业中主要用于去除水中悬浮固体,可处理各种工业用水、污水(排水)、地表水和河水/井水等。
笔者将国产亚高牌叠片式过滤器与以色列ARKAL公司生产的叠片式过滤器工艺性能进行了比较试验,以为对其改进和推广应用提供参考。
试验时20、55μm过滤器采用的是硅藻土配水,100、200μm过滤器采用的是活性炭颗粒配水。1
无尘车间试验测试项目
浊度采用MONITEK公司制造的NTU浊度仪测定;水头损失通过读取压力表获得,压力表采用两点校正法;滤速使用LZB-50玻璃转子流量计测定,用排水—时间法校正;悬浮物含量采用微孔薄膜(0.45μm)过滤器测定。
对过滤性能的评价,目前还无统一指标来衡量〔2〕。
一般认为,过滤时间长,水头损失小,则过滤性能好,否则就差。笔者采用杰米特(Gamet)和雷德美哈尔(Rademacher)提出的过滤性能的评价指标FPI:
FPI=VT/Ht(1)
式中:V———过滤速度,m/h;
T———过滤时间,h;
Ht———过滤终期水头损失,m。
2 不同精度叠片过滤器基本性能比较试验
2.1 过滤效果比较试验
因为是比较试验,所以设计了并联式的过滤系统。在不同进水条件下,进行了不同精度(20、55、100、200μm)国产亚高牌叠片式过滤器与以色列ARKAL公司生产的叠片过滤器的比较试验,运行结果如表1所示。
总体上55μm过滤器的运行效果对比和20μm过滤器的恰好相反。对于国产过滤器来说,它的制水周期长,制水量大,FPI值大(进水SS约48mg/L时例外),但其对SS的去除率低于进口过滤器;进口过滤器制水周期短,制水量小,FPI值小,但其对SS的去除率高于国产过滤器。相同点是两种过滤器对浊度的去除效果都非常差。可见,
净化厂房对于叠片式过滤器来说,它的制水周期和出水效果是呈反比的。
100μm和200μm过滤器的效果对比类似,进口过滤器的制水周期长,制水量大,FPI值大,但其对SS的去除率不如国产过滤器;国产过滤器制水周期短,制水量小,FPI值小,但其对SS的去除率优于进口过滤器。两者对浊度的去除效果都非常差。
2.2 阻力曲线的测定
试验中测定了20μm过滤器的过滤压降曲线和过滤流量曲线,结果如图1、图2所示。
由图1、图2可知,对同一种过滤器来说进水的SS越小,制水周期越长;在相同的进水条件下,进口过滤器的运行周期要长于国产过滤器。过滤压降曲线和过滤流量曲线都存在拐点,并且拐点的产生条件是相对稳定的。即压力约为0.015 MPa、流量约为1.3 m3/h时。所测定的55、100、200μm叠片过滤器的阻力曲线都基本类似,只是产生拐点时的压力和流量值与20μm的不同。
2.3 出水水质变化特点比较
为了比较两种过滤器出水水质变化,对过滤精度为100μm的过滤器进行试验。进水SS质量浓度严格控制在(111.0±2.0)mg/L的范围,试验结果见图3。
由图3可见,两种过滤器的出水水质都是逐渐变好,国产过滤器出水SS下降较快,进口过滤器下降较慢,可见叠片式过滤器的过滤作用机理存在表面过滤以外的作用。
3 过滤器叠片性能的测定
3.1 交叉试验
选取过滤精度为55μm叠片式过滤器进行交叉试验,即两次正常运行,两次交叉运行。实验所得的过滤压降、流量变化图形类似,相应的出水数据见表2。两者的区别不大,可见叠片是影响过滤器性能的主要因素。
3.2 过滤叠片表面观察分析
55、200μm国产和进口过滤器过滤后滤盘表面比较见图4、图5(图中左为国产叠片,右为进口叠片)。
由图4和图5可见,进口过滤器受污染的地方集中于叠片的外边缘,而国产过滤器受污染的地方则延伸到了叠片内部,但未穿透。结合过滤试验中两种过滤器周期产水量和水质的试验数据来看,进口过滤器的过滤机理主要是表面过滤,而国产过滤器的过滤机理是表面过滤和深层过滤〔2〕。
4 反洗特性比较
用清水反洗失效过滤器,测量水头损失随时间的变化曲线,以100μm滤盘为例,反洗压力曲线如图6所示。可见国产和进口过滤器反洗压力曲线形状完全相同。
收集不同时刻的反洗出水,分别测量出水水质,观察叠片清洗效果。试验结果如下:
(1)同规格过滤叠片,起始反洗流量相同,反洗曲线形状完全相同。
(2)最低反洗启动压力:进口为0.25 MPa,国产为0.15 MPa。
(3)反洗4～6 s,水头损失恢复到过滤初始值,反洗完毕,叠片表面光洁如初。
(4)反洗水耗10～15 L,6 s后,出水水质与进水相同。
5结论
(1)两种过滤器的性能大体相近,总体规律是:如果一种过滤器的制水能耗低,其出水水质就差;如果过滤器制水能耗高,则出水水质就好。
(2)反洗的可靠时间大于5 s,水量大于15 L。对初始压差的恢复率为100%。
(3)叠片式过滤器对浊度的去除效果比较差,约为10%~15%。浊度物质的去除主要与由范德华力、静电力产生的吸附有关〔3〕,可见叠片式过滤器的接触絮凝作用十分微弱。
(4)叠片式过滤器对悬浮固体的去除率相对稳定,如20μm过滤器大约为90%,55μm过滤器大约为60%。
(5)进口过滤器的过滤机理主要是表面过滤,而国产过滤器的过滤机理是表面过滤和深层过滤。
