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多介質過濾器的設計原理及操作工藝詳解

多介質過濾器是利用一種或幾種過濾介質，在一定的壓力下把濁度較高的水通過一定厚度的粒狀或非粒材料，從而有效的除去懸浮雜質使水澄清的過程，常用的濾料有石英砂，無煙煤，錳砂等，主要用于水處理除濁，軟化水，純水的前級預處理等，出水濁度可達3度以下。

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，從而使水獲得澄清的工藝過程。用于過濾的多孔材料稱為濾料，石英砂是最常見的濾料。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、陶瓷、塑料球等。

多介質過濾器（濾床），即采用兩種以上的介質作為濾層的介質過濾器，在工業循環水處理系統中，用以去除污水中雜質、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淀技術不能去除的微小粒子和細菌等，BODs和COD等也有某種程度的去除效果。

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：簡體；布水組件；支撐組件；反洗氣管；濾料；排氣閥(外置)等。

濾料的選擇依據

(1)必須有足夠的機械強度，以免在反沖洗過程中很快地磨損和破碎；

(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、截污能力大、產水量高、出水水質好的濾料。在濾料中，卵石主要是起支撐作用，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，便于正洗工序中，濾后水順利通過；同樣，反洗工序中，反洗水和反洗空氣等能順利通過。常規配置中，卵石分為四種規格，鋪墊方式為自下而上先大后小。

濾料的粒徑和裝填高度之間的關系

濾床的高度和濾料的平均粒徑的比值為800～1 000(設計規范)。濾料的粒徑的大小和過濾精度相關。　

多介質過濾器

在水處理上使用的多介質過濾器，常見的有：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，保證反洗擾動后不會發生混層現象。

2、根據產水用途選擇濾料。

3、粒徑要求下層濾料粒徑小于上層濾料粒徑，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，有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。由于密度差的限制，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，出水水質明顯好于單層濾料的濾床。

石英砂過濾器

石英砂過濾器是一種采用石英砂作為濾料的過濾器。可有效去除水中的懸浮物，并對水中的膠體、鐵、有機物、農藥、錳、細菌、病毒等污染物有明顯的去除作用。其有過濾阻力小，比表面積大，耐酸堿性強，耐氧化，PH適用范圍為2-13，抗污染性好等優點，石英砂過濾器的獨特優點還在于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，有利于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。砂過濾器具有過濾速度快、過濾精度高、截污容量大等優點。廣泛用于電力、電子、飲料、自來水、石油、化工、冶金、紡織、造紙、食品、游泳池、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。

石英砂過濾器設備結構簡單、運行可以實現自動控制、處理流量大、反沖次數少、過濾效率高、阻力小、操作維修方便等特點。

活性炭過濾器

濾料為活性炭，用于去除色、味、余氯和有機物，其主要作用方式是吸附，活性炭是一種人工制成的吸附劑。

活性炭過濾器廣泛用于生活用水及食品工業、化工、電力等行業的水的預處理。由于活性炭具有發達的細孔結構和巨大的比表面積，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，而且對于用生物法和化學法很難去除的有機污染物，如色度、異臭、表面活性劑、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。通過活性炭濾床后，水中懸固小于0.1mg/L，COD去除率一般為40%~50%，游離氯小于0.1mg/L。

反沖洗工藝

過濾器的反洗，主要是指過濾器在使用一定周期后，其濾料層截留和吸附一定量的雜物和污漬，這使得過濾器的出水水質下降，主要表征：過濾器的正常濾后水質變差，進水和出水管道的壓力差增大，同時，單臺過濾器的流量降低。

反沖洗的原理：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污物脫離并隨反洗水排出。

反沖洗的必要性

(1)在過濾過程中，原水中的懸浮物等被濾料層截留吸附并不斷地在濾料層中積累，于是濾層孔隙逐漸被污物堵塞，在濾層表面形成濾餅，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，使濾層恢復工作性能，繼續工作。

(2)過濾時由于水頭損失增加，水流對吸附在濾料表面的污物的剪切力變大，其中有些顆粒在水流的沖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，以便恢復濾料層的納污能力。

(3)污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。

反沖洗參數控制和確定

(1)膨脹高度：反沖洗時，為了保證濾料顆粒有足夠的間隙使污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：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，保證反沖洗的效果。

(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于過濾器的頂部，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。