YGⅣ型浮动纤维高效过滤器的应用

张瑛洁，杨震　东北电力学院应化系，吉林　132012
姜山　吉林市大禹水净化有限责任公司，吉林　132013

　　摘要：YGⅣ浮动纤维高效过滤器是一种新型的无囊纤维过滤器，内部结构简单，滤料采用丙纶膨化变形长丝。该设备集“逆粒度”深层过滤和横流过滤的特性为一体。该过滤器入口水浊度≤20mg/L 时，出口水浊度≤1mg/L；正常运行流速30～60m/h；在入口浊度50mg/L 左右，流速 30mg/L时，运行周期为24h以上。
　　关键词：给水；水处理；预处理；纤维；过滤器
　　中图分类号：TU991.24
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2000)05-0035-03

　　YGⅣ浮动纤维高效过滤器是一种新型的无囊纤维过滤器，内部结构简单，无易损件，自1998年在电厂补给水的预处理及工业用水中投运以来，性能稳定，出水品质好。

1　过滤器的结构

　　YGⅣ结构示意图(见图1)。过滤器的内部结构为：由固定的上孔板（上有配水装置）和自由浮动（有一定限度）的下孔板（一定重量）及上、下孔板间有一定长度、数量的丙纶膨化变形长丝（BCF）纤维束，组成柔性滤料的过滤体系，在下孔板下部设有配气装置，组成气、水合洗的冲洗体系。
　　该过滤器的独特之处在于：
　　① 采用了纤维束交错分布技术。该技术的实施旨在保证滤料压实密度及阻力分配均匀，使过滤器运行、反洗不偏流。
　　②　采用了自动配水技术。该技术的实施旨在使过滤器的配水均匀，阻力配置合理。在合理的阻力配置作用下，上向过滤水流使纤维滤料在上孔板部位形成曲折而均匀的压实层，并且，随着过滤周期的延长，滤料上的截污层不断上移，纤维的截污容量不断地增加，压实层厚度和密度也逐渐加大，又由于配水装置在上部压实层中部，从而形成了兼具纵向和横向的深层过滤效果。在下向（出水装置）冲洗水的作用下，将纤维层拉开、疏散后，和配气系统实行气、水合洗，提高纤维滤料的清洗效果。

2　过滤机理

　　传统的单流粒状滤料过滤设备，由于清洗时的水力筛分作用，滤料层的孔隙度沿滤层方向由大到小，这种过滤器不能充分发挥滤料的深层过滤效果。为此，出现了横流过滤器或为了发挥“逆粒度”深层过滤效果而出现的双流过滤器及多层滤料过滤器。ＹＧⅣ型浮动纤维高效过滤器集“逆粒度”深层过滤和横流过滤于一体，使其具有优良的品质。
　　YGⅣ型浮动纤维高效过滤器的滤料采用的是丙纶膨化变形长丝（BCF），其相对密度为0.91g/cm³，略小于水，所以，纤维束在水中处于失重的漂浮状态。本过滤器利用了纤维柔性的特点，根据流体力学的原理，只要连在纤维下端的下孔板的重量适当，在上向水流的作用下，纤维束就会上浮；由于上孔板的阻隔，纤维束弯曲褶皱而被压缩，阻力的叠加作用，致使滤层的孔隙度由下至上依次减小，纤维束上部压实密度大于下部，实现了理想的深层过滤效果。不仅如此，由于上孔板部位特殊的配水装置，使其同时具有横流过滤效果；横流过滤的存在，克服了容器的器壁效应，再加上合理的阻力配备，避免了水处理设备长期出现偏流现象，大大提高了设备运行的稳定性和运行周期。
　　本过滤器采用的是软体滤料，合理的内部结构使得过滤时纤维密度大，清洗时纤维密度小。由于纤维之间没有其它填充物，因此，纤维在罐体内摆动阻力小，在下向水流和压缩空气的作用下，纤维不仅有径向的抖动而且有轴向的颤动，所以，洗脱率高，清洗时间短，清洗效果明显。

3　YGⅣ型浮动纤维高效过滤器的运行效果

　　现以某电厂的地下水处理系统，采用YGⅣ型浮动纤维高效过滤器除铁除浊为例，说明过滤器的运行情况。
3.1　原水水质情况
　　某电厂的井水水质分析结果见表1，水质分析方法按《火力发电厂水、汽试验方法》（1984）检验。

表1 井水水质分析结果 项目 数值 项目 数值 浊度/（mg.L^-1) 8 外观 微黄 pH值 7.34 全硬度/（mmol.L^-1) 1.7 全固/（mg.L^-1) 　142.4 碳酸盐硬度/（mmol.L^-1) 1.7 溶固/（mg.L^-1) 　141.6 全碱度/（mmol.L^-1) 1.8 悬固/（mg.L^-1) 0.8 HCO₃^-/（mmol.L^-1) 1.7 灼烧减量/（mg.L^-1) 45.2 腐植酸/（mmol.L^-1) 0.1 电导率/（μs.cm^-1) 175 COD_Mn/（mg.L^-1) 1.6 活硅/（mg.L^-1) 18.2 全铁/（mg.L^-1) 3.39 全硅/（mg.L^-1) 22.2 Ca²⁺/（mg.L^-1) 20.0 Cl-/（mg.L^-1) 3.0 Mg²⁺/（mg.L^-1) 8.4 SO4-/（mg.L^-1) 21.1 Na⁺/（mg.L^-1) 8.5

3.2 现场运行系统

3.2.1　曝气器　DN 2800，塑料多面空心球，选Φ25，充填高度为2.5 m，风水比为28～30倍，淋水密度为30～35 m³/(m2·h)。
3.2.2　纤维过滤器　DN 2500，纤维采用膨化丙纶长丝，长度为1.2 m，过滤器的上孔板为固定孔板，下孔板为活动孔板，下活动孔板限位高度为400 mm。运行流速20 m/h。
3.3　运行结果
　　浊度用WGZ-100型光电浊度仪测定；铁采用SS-18-1-84磺基水杨酸分光光度法测定。
　　过滤器的运行终点：除浊以大于1 mg/L，除铁以大于0.3 mg/L为终点，作周期除浊和除铁曲线，如图3和图4。

4　YGⅣ型浮动纤维高效过滤器的特点

4.1　由于纵、横向纤维深层过滤原理，使过滤精度高，运行稳定性提高；入口水浊度≤20mg/L，出口水浊度≤1mg/L。
4.2 流速高，出力大。该过滤器正常运行流速30-60m/h，（除铁运行流速20m/h），是普通石英砂过滤器的3-5倍。每周期制水量也可高达10倍。
4.3 运行周期长，截污容量大。由于阻力配置合理和纤维交错分布技术，防止了偏流和壁效应的出现，使该过滤器的截污容量稳定在10－20kg／ms，在入口浊度50mg／L左右、流速30m／h时，运行周期在24h以上。
4.4 设备内部结构简单，外部阀门少。运行和反洗简单，易于操作和维护，易于实施程序控制。
4.5 设备投资少和运行费用低。1台YG Ⅳ型浮动纤维高效过滤器的出力相当于3－5台普通石英砂过滤器，设备的造价是普通石英砂的1／3，同时减少了占地面积、管道安装和设备维护费用。本产品的自耗水率为2％左右，运行周期长，运行费用低。
4．6 本过滤器不仅能去除水中的浊度，而且对水中的有机物、胶体、细菌、病毒等有去除能力。
4．7 纤维滤料密实程度可随工作状态（过滤或反冲洗）及原水水质进行调整，适应性强。也大大提高了过滤速度和滤后水质。
各种过滤器性能比较见表2

表2 各种过滤器性能比较 过滤器种类 滤速/(m.h^-1) 截污容量/（kg.L^-1) 进水浊度/（mg.L^-1) 出水浊度/（mg.L^-1) YGⅣ型浮动纤 30-60 10-20 入水≤50 入水≤2 维高效过滤器 　 　 入水≤20 入水≤1 双层滤料过滤器 12-16 5-10 ＜10 ＜2 单层滤料过滤器 8-12 1-1.2 10-20 2-5

作者简介：
　　张瑛洁（1969－），女，硕士，讲师，联系电话：0432－4675410
　　杨震（1962-），男，工程师
　　姜山（1968－），男，工程师