几种纤维过滤器的对比研究

几种纤维过滤器的对比研究

水资源短缺是全球淡水资源正面临的重大问题。随着我国经济的迅速发展，人口的增加，人民生活水平的逐步提高，工业化和城市化步伐的加快，用水量急剧增加。因此研究、开发和应用基建费低、能耗低和运行费低的革新技术势在必行。

颗粒过滤材料的特征是可以方便地在过滤设备内完成清洗，因此作为纤维过滤材料的一个发展方向，用短纤维成型体制作过滤材料是更加合乎情理的。采用纤维材料作为过滤材料的一个出发点是鉴于其比石英砂或其他实体颗粒材料具有更大的比表面积和空隙率，由此推断，由纤维材料构成的滤床应具有比常规颗粒过滤材料更大的截污容量，截污容量的提高对过滤器效率的提高具有决定性的意义，因此采用纤维材料制作过滤材料无疑是明智之举。20世纪80年代初期，研究人员通过短纤维乱堆形成滤床的方法开始了“规格化纤维过滤材料”的研究与开发历程。

目前应用于工业水处理的纤维过滤器有很多种，具有代表性的成果有苏联的滤层高度可调型纤维过滤器、日本的纤维球过滤器、瑞典的刷形纤维过滤器、韩国的扭扭舞型过滤器和中国的胶囊式纤维过滤器、无囊式纤维过滤器等。在国内纤维束和纤维球式过滤器用的比较多，在这方面作研究的人也很多，本文在过滤器的特点方面了比较几种纤维过滤器的特点。

1.纤维球过滤器

纤维球过滤器是在容器内填装纤维球形成床层，由于纤维球个体较疏松，在床层中纤维球之间的纤维丝可实现相互穿插，此时纤维球的个体特征已不重要，床层形成了一个整体。床层中纤维球受到的压力为过滤水流的流体阻力、纤维球自身的重力以及截留悬浮物的重力之和。因纤维球具备一定弹性，在压力下滤层孔隙率和过滤孔径由大到小渐变分布，滤料的比表面积由小到大渐变分布。这是一种过滤效率由低到高递增的理想过滤方式，直径较大、容易滤除的悬浮物可被上层滤层截留，直径较小、不易滤除的悬浮物可被中层下层滤层截留。在整个滤层中，机械筛分和接触絮凝作用都得到充分发挥，从而实现较高的滤速、截污容量和较好的出水水质。

该过滤器存在的不足是：因纤维球是呈辐射状的球体，靠近球中心部位的纤维密实，反洗时无法实现疏松，截留的污物难于彻底清除；用气、水联合清洗时纤维球易流失，用机械搅拌清洗时纤维球易破碎，且不易洗净。

2.彗星式纤维过滤器

采用彗核形丝束节作为过滤层及滤料上下支承档板采用深沟窄缝栅网结构，自适应滤料构成的滤层其空隙率沿层高呈梯度分布，下部滤料压实程度高，空隙率相对较小，易于保证过滤精度，整个滤层由下至上逐渐增大，其横断面空隙均匀，这种独特的滤层空隙率分布特性是同时实现高速过滤和高精度过滤的主要原因。对于一定的滤料填充容积，其能够提供的有效过滤容积的大小为容积效率，体现在滤床截污容量方面，过滤周期长，则滤床截污容量大，容积效率也就越高。

3.扭扭舞过滤器

P.C.F指的是用微细且多束的柔软纤维丝，一般采用的是PP，Nylom 材质，在过滤器运行的时候施以回转机具或压榨包等去压榨，使其孔隙变小后过滤，清洗时再放松让孔隙舒张，用加压空气和水施以反冲洗以达到去污目的。这种过滤

器的运行、反洗方式是纤维滤料与水流的方向呈垂直状态，它融合了CARTRICGE 的精密过滤性能和SAND FILTERR 反冲洗性能而研制出的过滤器。

P.C.F型纤维过滤器的特点是，体积小，占地面积小，比纤维束和纤维球过滤器的占地面积还要小，且易于实现自动控制。

不足之处就是，纤维装填量少，运行周期短，反洗频繁。

4.纤维束过滤器

纤维束过滤器有胶囊式的和无囊式、自压式这样几种

⑴胶囊式纤维过滤器：将长纤维束悬挂孔板上，装在过滤设备中，纤维束下挂重锤，纤维层中安装数个软质胶囊，运行时将胶囊充水，横向挤压长纤维，使纤维层孔隙率和过滤孔径由大到小渐变分布，反洗时先排净胶囊中的水，使长纤维束床层得以疏松，再用气水联合清洗。在挂装的长纤维滤层中安装可充、排水的软质胶囊，解决了纤维层的压实、疏松及纤维流失问题。

目前使用中存在的一些问题是：设备较复杂，除胶囊外，需设有胶囊充、排水系统及充水计量装置；胶囊易损坏也是是困扰用户的难题。

⑵无囊式纤维过滤器：将纤维束固定在两快孔板之间，其中一块孔板可以在设备内部上下运动，运行时靠水和纤维之间产生作用力，使活动板压实纤维，反洗时在反向力的作用下孔板与运行时反向运动，拉直纤维，在气水的联合反洗作用下，使截留在纤维中的悬浮物得以清除。

⑶自压式纤维过滤器

所谓自压，是指不依靠其他装置，仅靠水流和纤维层相对运动产生的作用力实现对纤维层的压缩。实际上，长纤维丝的纵向刚度很小，只要对纤维进行适当处理并保持适宜的装填密度，依靠滤层和水流之间产生的作用力，就完全可以纤维层压缩。当水流自上向下通过纤维层时，在这种力作用下，纤维承受向下的纵向压力且越往下则纤维所受的向下压力越大。由于纤维纵是一种柔性滤料，当纵向压力足够大时就会产生弯曲，进而纤维层会整体下移，最下部纤维首先弯曲并被压缩，此弯曲、压缩的过程逐渐上移，直至力作用相互平衡。由于纤维层所受的纵向压力沿水流方向依次递增，所以纤维层沿水流方向被压缩弯曲的程度也依次增大，滤层孔隙率和过滤孔径沿水流方向由大到小分布，达到了高效截留悬浮物的理想床层状态。

纤维束过滤器特点是截污容量大，过滤周期长，占地面积小。这种靠水和纤维之间的作用力自动调节过滤空隙率的过滤方式，长时间的运行，使纤维形成固定的弯曲轨道时，在运行的时候不再象刚开始运行那样慢慢的弯曲，而是直接按照弯曲的轨道弯曲，一次到位，不能实现在过滤的过程中变空隙率，这样会造成水头损失大，而且截污容量不能充分利用。

以上各种纤维过滤器都有其优点和缺点，在使用和研究的过程中可针对这些特点进行。