两种叠片式过滤器的工艺性能比较试验

Ｌｉｕ Ｇｕａｎｇｒｏｎｇ， Ｙｅ Ｃｈｕｎｓｏｎｇ， Ｄｅｎｇ Ｙｉｎｇｃｈｕｎ， Ｌｕｏ Ｚｈｉｈｏｎｇ， Ｑｉａｎ Ｑｉｎ （ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ ＆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７２， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ： Ｔｈｅ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＪＹ ｄｉｓｃａｌ ｆｉｌｔｅｒｓ ａｎｄ ＡＲＫＡＬ ｄｉｓｃａｌ ｆｉｌｔｅｒｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ， ｍｉｃｒｏｎ ｒａｔｉｎｇ（２０， ５５， １００， ２００ μｍ） ， ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｏｓａｇｅｓ ｏｆ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ａｄｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｔ， ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ， ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄｓ ｃｏｎｔｅｎｔ， ＦＰＩ ｖａｌｕｅ， ｈｅａｄ ｌｏｓｓ， ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｃｙｃｌｅ， ｆｌｕｘ， ｂａｃｋｗａｓｈ， ｅｔｃ． ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｎｄ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｆｉｌｔｅｒｓ ｈａｖｅ ｓｉｍｉｌａｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ ： ｄｉｓｃａｌ ｆｉｌｔｅｒ； ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ； ｈｅａｄ ｌｏｓｓ； ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄ ｃｏｎｔｅｎｔ； ｂａｃｋｗａｓｈ
（ 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。
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
状完全相同。
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压 差／ｋＰａ
７０ 国产 进口
６０
５０
４０
３０
２０
０
２
４
６
８
１０
反 洗 时 间／ｓ
图 ６ １００ μｍ 滤盘反洗压力的变化
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。
［ 关键词］ 叠片式过滤器； 过滤精度； 水头损失； 悬浮固体含量； 反洗 ［ 中图分类号］ ＴＵ９９１．２ ［ 文献标识码］ Ｂ ［ 文章编号］ １００５－ ８２９Ｘ（ ２００８） ０７－ ００２７－ ０３
Ｅｘｐｅ ｒｉｍｅ ｎｔｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅ ｒｆｏｒｍａ ｎｃｅ ｃｏｍｐａ ｒｉｓ ｏｎ ｂｅ ｔｗｅ ｅ ｎ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｄｉｓ ｃａ ｌ ｆｉｌｔｅ ｒｓ
由图 ３ 可见， 两种过滤器的出水水质都是逐渐
２８
工业水处理 ２００８ － ０７， ２８（ ７）
刘广容， 等： 两种叠片式过滤器的工艺性能比较试验
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
较见图 ４、图 ５（ 图中左为国产叠片， 右为进口叠片） 。
图 ４ ５５ μｍ 滤盘过滤后表面比较
图 ５ ２００ μｍ 滤盘过滤后表面比较 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 １００ μｍ 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
正常运行
进口 国产
１７．６６ １７．６
１６．０ １０６．７ ５３．６ １６．１ １０７．８ ５７．８
０．３７ ０．７４
交叉运行
进口 国产
１７．６ １７．５
１６．０ １０６．５ ５３．５ １６．０ １０７．２ ５８．０
０．３９ ０．７５
３．２ 过滤叠片表面观察分析 ５５、２００ μｍ 国产和进口过滤器过滤后滤盘表面比
第 ２８ 卷第 ７ 期 ２００８ 年 ７ 月
工业水处理 Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
Ｖｏｌ．２８ Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．， ２００８
两种叠片式过滤器的工艺性能比较试验
刘广容， 叶春松， 邓迎春， 罗志红， 钱 勤
（ 武汉大学动力与机械学院， 湖北武汉 ４３００７２）
［ 摘要］ 采用并联式的过滤系统， 对国产的亚高牌叠片式过滤器与以色列 ＡＲＫＡＬ 公司的叠片式过滤器进行了 工艺性能比较试验。针对不同过滤精度（ ２０、５５、１００、２００ μｍ） 的叠片， 在不同的加药量下， 比较研究了两种过滤器进 出水的浊度和悬浮固体含量、周期产水量、ＦＰＩ 值、水头损失、流量、反洗等工艺性能参数差异， 试验结果表明， 两种过 滤器的性能大体相近。
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、
２００ μｍ） 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 ５５ μｍ 过 滤 器 的 运 行 效 果 对 比 和 ２０
进口
０．５０
０．５０
４．５
国产
０．５０
０．５０
４．５
进口
１．５５
１．４５
８．８
２０ μｍ
国产
１．５３
１．４３
８．８
进口
１．６０
１．４６
１０．４
国产
１．５５
１．４０
１０．５
０．６
０．６６
１５．６８
０
８６．６
０．５
０．５６
１８．６０
０
８８．９
０．８
０．２０
４．８３
６．５
９０．０
０．８
０．１６
５．３１
６．５
１４．９
１．４０
８．５７
１４．２
６９．２
２４．４
０．４０
５．６７
１３．５
６８．５
２５．１
０．５６
６．６５
１５．１
６７．５
３４．６
０．３６
４．２０
１．８
６５．１
３５．９
０．５６
６．５２
２．７
６３．９
进口
７．４３
６．５０
１０５．５
４６．２
６．４
１３８
１２．５
５６．２
１００ μｍ
国产
７．４０
６．６４
１０６．２
叠片式过滤器来说， 它的制水周期和出水效果是呈 除率优于进口过滤器。两者对浊度的去除效果都
反比的。
非常差。
表 １ 过滤效果比较试验运行结果
过滤精度 过滤器 进水浊度／ＮＴＵ 出水浊度／ＮＴＵ 进水 ＳＳ／（ ｍｇ·Ｌ－１） 出水 ＳＳ／（ ｍｇ·Ｌ－１） 周期产水量／ｍ３ ＦＰＩ 浊度去除率／％ ＳＳ 去除率／％
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、２００ μｍ 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 ２０ μｍ 的不同。
２．３ 出水水质变化特点比较
压 差／ｋＰａ
４５ ３５ ２５ １５ ５
０
１．４
国产 ３．５ ｍｇ／Ｌ 进口 ３．５ ｍｇ／Ｌ
国产 ８．８ ｍｇ／Ｌ 进口 ８．８ ｍｇ／Ｌ
国产 １０ ｍｇ／Ｌ 进口 １０ ｍｇ／Ｌ
５
１０
１５
２０
２５
运 行 时 间／ｍｉｎ
图 １ ２０ μｍ 滤盘过滤压降曲线
国产 ３．５ ｍｇ／Ｌ 进口 ３．５ ｍｇ／Ｌ
国产 ８．８ ｍｇ／Ｌ 进口 ８．８ ｍｇ／Ｌ
国产 １０ ｍｇ／Ｌ 进口 ８．８ ｍｇ／Ｌ
流量／（ ｍ３·ｈ－１）
１．０
０．６
０．２
０
５
１０
１５
２０
２５
运 行 时 间／ｍｉｎ
图 ２ ２０ μｍ 滤盘过滤流量曲线
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
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 （ ０．４５ μｍ） 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〕。
选 取 过 滤 精 度 为 ５５ μｍ 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。
表 ２ 交叉试验运行效果
运行情况 过滤器
进水浊 度／ＮＴＵ
出水浊 进水 ＳＳ／ 出水 ＳＳ／ 周期产 度／ＮＴＵ （ ｍｇ·Ｌ－１） （ ｍｇ·Ｌ－１） 水量／ｍ３
９０．０
１．０
０．１８
３．７７
８．１
９０．４
０．９
０．１２
３．９８
８．８
９１．５
进口
５．６０
４．９０
４８．２
国产
５．６０
４．８０
４８．３
进口
６．４３
５．５６
７７．１
５５ μｍ
国产
６．６０
５．６０
７７．３
进口
１２．７３
１２．５０
９９．１
国产
１２．６０
１２．２６
９９．５
１４．２
０．７０
９．１４
１２．５
７０．５
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、５５ μｍ 过 滤 器 采 用 的 是 硅 藻 土 配 水 ， １００、２００ μｍ 过 滤 器 采 用 的 是 活 性 炭 颗 粒 配 水 。 １ 试验测试项目
为了比较两种过滤器出水水质变化， 对过滤精
度为 １００ μｍ 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。
７０
进口
国产
６０
ＳＳ／（ ｍｇ·Ｌ－１）
５０
４０
０
２０
４０
６０
８０
１００
运 行 时 间／ｍｉｎ
图 ３ １００ μｍ 滤盘过滤水质变化
μｍ 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 ４８
２７
试验研究
工业水处理 ２００８ － ０７， ２８（ ７）
ｍｇ／Ｌ 时 例 外 ） ， 但 其 对ＳＳ 的 去 除 率 低 于 进 口 过 滤
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。
１００ μｍ 和 ２００ μｍ 过 滤 器 的 效 果 对 比 类 似 ，
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， 对于
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
４５．１
４．５
９０
１０．３
５７．５
进口
８．２７
７．６０
１３０．２
６０．７
１１
１１０．８６
８．１
５３．３
２００ μｍ
国产
８．６３
７．８６
１２９．９
５９．１
１０
９４．７８
８．９
５４．５
２．２ 阻力曲线的测定 试 验 中 测 定 了 ２０ μｍ 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。