循环冷却水中不同过滤技术的研究.doc

同济大学硕士学位论文循环冷却水中不同过滤技术的研究姓名：曹志强申请学位级别：硕士专业：环境科学与工程指导教师：安丽20050301摘要效果很好：当进水中一部分颗粒的粒径处在滤网孔径的附近时，过滤一段时间后，过滤效果也很好，而且滤速越高，大粒径的颗粒所占比例越高，这一过滤时间越短。因此，鉴于石英砂过滤器截留颗粒的原理以及所截留的颗粒在过滤介质上的分布，在循环冷却水的滤池设计中，可以考虑采用较薄的石英砂滤层，同时可以适当提高过滤速度；鉴于网式过滤器等机械过滤器的优点，建议在有条件的地方以机械过滤器代替石英砂滤池。关键词：循环冷却水，过滤，石英砂粒径，滤网规格，颗粒粒径，），），），；，；，；，），；，；，：，学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名：卡娜年月么）日经指导教师同意年解密后适用木授权书。本学位论文属于保密矛指导教师签名学位论文作者签名：一年；月）日，目侧多仁了月日同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。躲学去缮）一”）年月臼第章前言第章前言随着社会的发展，人口的增加，水的需求量越来越大。而水污染等使可利用的水资源越来越少，节约用水，废水回用日益受到人们的重视。在生活、生产等用水的领域内，工业用水占了相当大的一部分，许多城市用水中的为工业用水，而工业用水中的为冷却水。因而，一般工业冷却水的用量约占城市用水总量的。热电厂、大型石油化工企业、大型化工企业和冶金企业等的生产工艺中要求换热，需要大量冷却水川。因此提高循环冷却水的利用率有着显著的意义，有利于对环境的保护和可持续发展战略的实现。循环冷却水系统循环冷却水系统的流程与特性冷却水系统可以分为两类：一类是直流冷却水系统：另一类是循环冷却水系统，而循环冷却水系统又可以划分为密闭式循环冷却水系统和敞开式循环冷却水系统。敞开式循环冷却水系统是目前应用最广泛、类型最多的一种冷却水系统。在敞开式循环冷却水系统中，冷却水在用过后不被立即排放掉，而是被回收循环再利用。有旁滤设备的敞开式循环冷却水系统流程示意图如图所示。在敞开式循环冷却水系统中，冷却水由循环泵送往系统中各换热器，以冷却工艺热介质，冷却水温度升高，变成热水，热水被送往冷却塔顶部，布水装置把热水均匀分配到塔内的填料上。空气则由塔底进入塔内，并被塔顶风扇抽吸上升，与落下的水滴和填料上的水膜相遇进行热交换，因水的蒸发以及热对流和传导，空气的温度升高带走热量，冷却水得以冷却。因蒸发而损失的水称为蒸发损失。热水由塔顶向下喷溅时，由于风和塔顶风扇抽吸的影响，循环水会有一定的飞溅损失和随空气带出的雾沫夹带损失，这些损失掉的水，统称为风吹损失。另外因为管理、安装不善，循环冷却水系统的渗漏不可避免，因渗漏而损失的水称为渗漏损失。因为冷却水的蒸发损失，水中的各种矿物质和离子含量会不断增加，为确保循环冷却水水质符合相应的要求，必须排出一定量第章前言第章前言随着社会的发展，人口的增加，水的需求量越来越大。而水污染等使可利用的水资源越来越少，节约用水，废水回用日益受到人们的重视。在生活、生产等用水的领域内，工业用水占了相当大的一部分，许多城市用水中的为工业用水，而工业用水中的为冷却水。因而，一般工业冷却水的用量约占城市用水总量的。热电厂、大型石油化工企业、大型化工企业和冶金企业等的生产工艺中要求换热，需要大量冷却水川。因此提高循环冷却水的利用率有着显著的意义，有利于对环境的保护和可持续发展战略的实现。循环冷却水系统循环冷却水系统的流程与特性冷却水系统可以分为两类：一类是直流冷却水系统：另一类是循环冷却水系统，而循环冷却水系统又可以划分为密闭式循环冷却水系统和敞开式循环冷却水系统。敞开式循环冷却水系统是目前应用最广泛、类型最多的一种冷却水系统。在敞开式循环冷却水系统中，冷却水在用过后不被立即排放掉，而是被回收循环再利用。有旁滤设备的敞开式循环冷却水系统流程示意图如图所示。在敞开式循环冷却水系统中，冷却水由循环泵送往系统中各换热器，以冷却工艺热介质，冷却水温度升高，变成热水，热水被送往冷却塔顶部，布水装置把热水均匀分配到塔内的填料上。空气则由塔底进入塔内，并被塔顶风扇抽吸上升，与落下的水滴和填料上的水膜相遇进行热交换，因水的蒸发以及热对流和传导，空气的温度升高带走热量，冷却水得以冷却。因蒸发而损失的水称为蒸发损失。热水由塔顶向下喷溅时，由于风和塔顶风扇抽吸的影响，循环水会有一定的飞溅损失和随空气带出的雾沫夹带损失，这些损失掉的水，统称为风吹损失。另外因为管理、安装不善，循环冷却水系统的渗漏不可避免，因渗漏而损失的水称为渗漏损失。因为冷却水的蒸发损失，水中的各种矿物质和离子含量会不断增加，为确保循环冷却水水质符合相应的要求，必须排出一定量第章前言的浓缩水，称为排污水，并补充一定量的冷却水，称为补充水。补充水是蒸发损失、风吹损失、排污水以及渗漏损失之和，即：式（）热空气热流体凡一一一）一集水池一冷却塔一换热器一加药装置一旁滤设备一循环水泵一补充水一蒸发损失一风吹损失一旁滤水量一排污水卞图有旁滤设备的敞开式循环冷却水系统流程示意图一般认为，在敞开式循环冷却水系统中存在三种问题：设备结垢、设备腐蚀以及微生物的滋生和勃泥形成。这三种问题都与系统中悬浮固体的存在密切相关。在循环冷却水系统中，重碳酸盐的浓度随着循环水的蒸发浓缩而增加，当其浓度达到饱和状态时，或冷却水经过换热器传热表面，水温升高时，会发生下列反应：（）咨，个冷却水经过冷却塔时，溶解在水中的游离会逸出，这就促使上述反应向右进行。悬浮物作为微溶盐类（如碳酸钙）的晶核，起着促进微溶盐结晶沉积作用水垢的导热系数低，降低了换热器的传热效率，影响生产，严重时，管道被堵。循环冷却水系统中的腐蚀是多种因素造成的，冷却水中的溶解氧引起的腐蚀，有害离子（如一和）引起的腐蚀，微生物引起的腐蚀。上述各种因素第章前言引起的腐蚀常使换热器管壁被腐蚀穿孔，发生渗漏，或工艺介质渗漏入冷却水中，损失物料，污染冷却水；或冷却水渗入工艺介质中，使产品质量受到影响。腐蚀与水垢附着一样，危害工厂安全生产，造成经济损失。冷却水中的微生物一般是指细菌和藻类。在循环水中，由于养分的浓缩，水温的升高和日光照射，给细菌和藻类创造了迅速繁殖的条件。大量细菌分泌出的薪液像粘合剂一样，能使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等猫附在一起，形成糊状的沉积物粘附在换热器的传热表面上，这种沉积物为生物勃泥。积附在换热器管壁上的猫泥，除了会引起腐蚀外，还会使冷却水的流量减少，从而降低换热器的冷却效率；严重时，这些生物乳泥会堵死管道，迫使停产。循环冷却水系统中悬浮固体的来源、危害及设计规范要求灰尘、沙粒随空气通过冷却塔时会被带入冷却水中，冷却塔就像一个除尘器，空气中尘沙愈多，带入冷却水系统中的悬浮固体就愈多。空气中的尘沙是随地区、季节和气候的变化而变化的。另外补充水的浊度控制不严，也会给冷却水系统带入悬浮固体，特别是原水的浊度变化大且处理效果不好，补充水中的悬浮固体含量会提高。在循环冷却水系统运行过程中产生的腐蚀产物、沉淀的盐类和水中微生物的滋生、繁殖和新陈代谢产物等，也会使悬浮固体含量升高。冷却水中悬浮物的表面大多是带负电荷的，它能与亚铁离子产生吸附作用和电中和作用，在热交换器壁面，局部过热能促进这种吸附过程的进行。同时，微生物所分泌的豁液、悬浮物颗粒以及亚铁离子等，能吸附和积聚在热交换器和管道壁上，形成不均匀的污垢层，污垢层不仅影响热交换器的传热效率，同时会加剧金属的腐蚀。试验证明，在含有较多悬浮物的冷却水中，其腐蚀速度较快。不均匀污垢层下腐蚀是局部腐蚀，这就比三倍于平均腐蚀速度的腐蚀更具危险性。根据循环冷却水设计规范要求的水质标准，循环冷却水的悬浮物浓度一般小超过，当循环冷却水系统中的换热设备为板式、翅片管式或者螺旋板式时，悬浮物浓度不大于。在符合循环冷却水水质标准的情况下，为了节约循环水的用量，也就是要提高循环冷却水的利用率，当循环冷却水在循环的过程中受到污染，不能满足循环冷却水水质标准，应设置旁流水处理设施。第章前言引起的腐蚀常使换热器管壁被腐蚀穿孔，发生渗漏，或工艺介质渗漏入冷却水中，损失物料，污染冷却水；或冷却水渗入工艺介质中，使产品质量受到影响。腐蚀与水垢附着一样，危害工厂安全生产，造成经济损失。冷却水中的微生物一般是指细菌和藻类。在循环水中，由于养分的浓缩，水温的升高和日光照射，给细菌和藻类创造了迅速繁殖的条件。大量细菌分泌出的薪液像粘合剂一样，能使水中漂浮的灰尘杂质和化学沉淀物等猫附在一起，形成糊状的沉积物粘附在换热器的传热表面上，这种沉积物为生物勃泥。积附在换热器管壁上的猫泥，除了会引起腐蚀外，还会使冷却水的流量减少，从而降低换热器的冷却效率；严重时，这些生物乳泥会堵死管道，迫使停产。循环冷却水系统中悬浮固体的来源、危害及设计规范要求灰尘、沙粒随空气通过冷却塔时会被带入冷却水中，冷却塔就像一个除尘器，空气中尘沙愈多，带入冷却水系统中的悬浮固体就愈多。空气中的尘沙是随地区、季节和气候的变化而变化的。另外补充水的浊度控制不严，也会给冷却水系统带入悬浮固体，特别是原水的浊度变化大且处理效果不好，补充水中的悬浮固体含量会提高。在循环冷却水系统运行过程中产生的腐蚀产物、沉淀的盐类和水中微生物的滋生、繁殖和新陈代谢产物等，也会使悬浮固体含量升高。冷却水中悬浮物的表面大多是带负电荷的，它能与亚铁离子产生吸附作用和电中和作用，在热交换器壁面，局部过热能促进这种吸附过程的进行。同时，微生物所分泌的豁液、悬浮物颗粒以及亚铁离子等，能吸附和积聚在热交换器和管道壁上，形成不均匀的污垢层，污垢层不仅影响热交换器的传热效率，同时会加剧金属的腐蚀。试验证明，在含有较多悬浮物的冷却水中，其腐蚀速度较快。不均匀污垢层下腐蚀是局部腐蚀，这就比三倍于平均腐蚀速度的腐蚀更具危险性。根据循环冷却水设计规范要求的水质标准，循环冷却水的悬浮物浓度一般小超过，当循环冷却水系统中的换热设备为板式、翅片管式或者螺旋板式时，悬浮物浓度不大于。在符合循环冷却水水质标准的情况下，为了节约循环水的用量，也就是要提高循环冷却水的利用率，当循环冷却水在循环的过程中受到污染，不能满足循环冷却水水质标准，应设置旁流水处理设施。第章前言敞开式循环冷却水系统的旁流过滤水量可按循环水量的或结合国内的运行经验确定循环冷却水系统中过滤技术的研究及应用现状在水处理工艺中，过滤是用来进行固液分离的工艺。用于截留悬浮固体的过滤材料称为过滤介质。根据悬浮固体颗粒的大小，水处理中采用结构不同的过滤介质，从而把过滤分为粗滤、微滤、膜滤和粒状材料过滤等四个主要类型。粗滤以筛网和类似的带孔眼材料为过滤介质，截留的颗粒约在以上。微滤所用的介质有筛网、多孔材料和形成在支撑结构上的滤饼等，微滤所截留的颗粒约为。膜滤以合成的滤膜为过滤介质。粒状材料过滤是给水处理中最常用的过滤形式，石英砂是最常用的粒状材料，粒状材料一般被称为滤料过浦技术的发展滤料过滤技术的发展过滤最初是用在给水处理中的，因滤速仅为，故称慢滤。慢滤池滤速太慢，占地面积太大，导致了慢滤池的淘汰，出现了快滤池，快滤池滤速快，最初采用的滤速为，现代的快滤池滤速可达，甚至更高。通过投加混凝剂对滤前水进行预处理，解决了悬浮固体在高滤速下粘附在滤料上的问题，采用反冲洗技术解决了砂层的清洗问题在实践和研究过程中，人们逐渐发现，在单独水反冲洗的过程中，由于水力分级作用，在沿滤层的厚度方向上，滤料是按从小到大的顺序排列的。在过滤时，表层粒径较小的滤料拦截进水中的悬浮物，易形成表层过滤，致使过滤的水头损失增加过快而不得不过早地停止过滤，而滤层的中、下层不能充分发挥滤除杂质的能力，致使快滤池的滤速、过滤效率和截污容量都难以得到大幅度提高。因此，在粒状滤料滤池的发展过程中，滤料的级配问题成了研究的中心。理想的滤料级配应该是沿着过滤水流方向滤料的粒径逐渐变小，这样使整个滤层均能发挥滤除杂质的能力。于是出现了多层滤料的滤池，这在一定程度上解决了问题，但是在每一层仍会出现水力分级，另外还存在着混层现象。于是人们又提出了均质过滤，均质过滤虽然不能形成理想滤层，但是避免第章前言敞开式循环冷却水系统的旁流过滤水量可按循环水量的或结合国内的运行经验确定循环冷却水系统中过滤技术的研究及应用现状在水处理工艺中，过滤是用来进行固液分离的工艺。用于截留悬浮固体的过滤材料称为过滤介质。根据悬浮固体颗粒的大小，水处理中采用结构不同的过滤介质，从而把过滤分为粗滤、微滤、膜滤和粒状材料过滤等四个主要类型。粗滤以筛网和类似的带孔眼材料为过滤介质，截留的颗粒约在以上。微滤所用的介质有筛网、多孔材料和形成在支撑结构上的滤饼等，微滤所截留的颗粒约为。膜滤以合成的滤膜为过滤介质。粒状材料过滤是给水处理中最常用的过滤形式，石英砂是最常用的粒状材料，粒状材料一般被称为滤料过浦技术的发展滤料过滤技术的发展过滤最初是用在给水处理中的，因滤速仅为，故称慢滤。慢滤池滤速太慢，占地面积太大，导致了慢滤池的淘汰，出现了快滤池，快滤池滤速快，最初采用的滤速为，现代的快滤池滤速可达，甚至更高。通过投加混凝剂对滤前水进行预处理，解决了悬浮固体在高滤速下粘附在滤料上的问题，采用反冲洗技术解决了砂层的清洗问题在实践和研究过程中，人们逐渐发现，在单独水反冲洗的过程中，由于水力分级作用，在沿滤层的厚度方向上，滤料是按从小到大的顺序排列的。在过滤时，表层粒径较小的滤料拦截进水中的悬浮物，易形成表层过滤，致使过滤的水头损失增加过快而不得不过早地停止过滤，而滤层的中、下层不能充分发挥滤除杂质的能力，致使快滤池的滤速、过滤效率和截污容量都难以得到大幅度提高。因此，在粒状滤料滤池的发展过程中，滤料的级配问题成了研究的中心。理想的滤料级配应该是沿着过滤水流方向滤料的粒径逐渐变小，这样使整个滤层均能发挥滤除杂质的能力。于是出现了多层滤料的滤池，这在一定程度上解决了问题，但是在每一层仍会出现水力分级，另外还存在着混层现象。于是人们又提出了均质过滤，均质过滤虽然不能形成理想滤层，但是避免第章前言敞开式循环冷却水系统的旁流过滤水量可按循环水量的或结合国内的运行经验确定【。循环冷却水系统中过滤技术的研究及应用现状在水处理工艺中，过滤是用来进行固液分离的工艺。用于截留悬浮固体的过滤材料称为过滤介质。根据悬浮固体颗粒的大小，水处理中采用结构不同的过滤介质，从而把过滤分为粗滤、微滤、膜滤和粒状材料过滤等四个主要类型。粗滤以筛网和类似的带孔眼材料为过滤介质，截留的颗粒约在以上。微滤所用的介质有筛网、多孔材料和形成在支撑结构上的滤饼等，微滤所截留的颗粒约为。膜滤以合成的滤膜为过滤介质。粒状材料过滤是给水处理中最常用的过滤形式，石英砂是最常用的粒状材料，粒状材料一般被称为滤料【。过滤技术的发展滤料过滤技术的发展过滤最初是用在给水处理中的，因滤速仅为，故称慢滤。慢滤池滤速太慢，占地面积太大，导致了慢滤池的淘汰，出现了快滤池，快滤池滤速快，最初采用的滤速为，现代的快滤池滤速可达，甚至更高。通过投加混凝剂对滤前水进行预处理，解决了悬浮固体在高滤速下粘附在滤料上的问题，采用反冲洗技术解决了砂层的清洗问题【】。在实践和研究过程中，人们逐渐发现，在单独水反冲洗的过程中，由于水力分级作用，在沿滤层的厚度方向上，滤料是按从小到大的顺序排列的。在过滤时，表层粒径较小的滤料拦截进水中的悬浮物，易形成表层过滤，致使过滤的水头损失增加过快而不得不过早地停止过滤，而滤层的中、下层不能充分发挥滤除杂质的能力，致使快滤池的滤速、过滤效率和截污容量都难以得到大幅度提高。因此，在粒状滤料滤池的发展过程中，滤料的级配问题成了研究的中心。理想的滤料级配应该是沿着过滤水流方向滤料的粒径逐渐变小这样使整个滤层均能发挥滤除杂质的能力。于是出现了多层滤料的滤池，这在一定程度上解决了问题，但是在每一层仍会出现水力分级，另外还存在着混层现象。于是人们又提出了均质过滤，均质过滤虽然不能形成理想滤层，但是避免第章前言了水力分级所带来的问题，改善了被滤层截留的浊质在滤层中的分布情况。目前，对均质过滤的性能研究得较多。另外研究者从别的角度来改善滤池的过滤效果。改变水流方向，出现了上流式滤池，虽然实现了沿水流方向滤料粒径的近于理想分布，但是这种过滤方式限制了滤速的提高；另外，反冲洗时，因浊质要穿过整个滤层，滤料不易冲洗干净。为了克服上流式滤池的缺点，人们又提出了双向过滤，从滤池的上下进水，中间出水，提高了滤速。但是下面滤层的清洗问题还是没有得到解决，同时滤池的结构变复杂了。还有辐射流式滤池，但是反冲洗系统和过滤水系统不能够共用，滤池结构复杂化；还有采用分层进水来改善滤池过滤效果的尝试。或者由于出水水质差，或者由于滤池结构复杂等原因而没有得到应用【在对过滤技术进行研究的过程中，所使用的粒状滤料除了石英砂，还有较多其他形式的滤料，如：无烟煤、核桃壳、聚苯乙烯球【、【”、瓷砂滤料【以及沸石滤料【】等，与石英砂相比，这些滤料各有其不同的特点。根据过滤的机理，悬浮颗粒之所以能沉积在滤料层中，最终是受滤料表面与悬浮物颗粒表面之间静电作用力和范德华力的影响，因此，改变滤料颗粒和悬浮物颗粒表面的性质，可以创造出有利于悬浮物颗粒粘附在滤料表面的条件。对滤料的改性就是基于这一原理来改变滤料表面性质，从而改善滤层的截污性能。滤料的改性方法有三种，在粒状滤料的表面覆益金属氧化物、金属氢氧化物以及带正电基团的有机物】。对改性滤料表面的测定表明：滤料等电点的值升高，在过滤水中的电位也升高，这样就比较有利于水中的悬浮颗粒与滤料表面之间的粘附，从而提高悬浮物的去除率：改性滤料表面的羟基化，有利于吸附有机物，从而增强了改性滤料对有机物的去除效果。由金属氧化物或者金属氢氧化物改性的滤料，滤料的比表面积增加，主要是产生了微结构，比表面积大，表面张力大，要求降低表面张力的倾向越大，吸附能力也越强。试验研究表明，均质过滤比较好地克服了表面堵塞，充分发挥了整个滤层截留浊质的能力，体现了均质过滤深层过滤的特点，均质过滤具有出水水质好、过滤周期长、水头损失增长速度慢等优点【昏懈。均质过滤在实际中的应用也取得了很好的效果”。均质过滤与均粒过滤、均匀过滤、大颗粒过滤等概念不同，均质过滤是指在气、水同时反冲洗的特定条件下，在滤层不显著膨胀情况下，空气的翻卷导第章前言致滤层混合均匀，无级化现象，滤床中任一截面层内滤料质量是均匀的，物理、化学条件都是基本相同的过滤技术。均质过滤中存在着膨胀过滤和密实过滤两种不同的工艺状态，从分析滤料的空间排布形式入手，潘轶雄等分析了膨胀过滤和密实过滤滤层中空隙率不同的原因，讨论了滤速、截留污物、空隙率和滤料粒径对均质过滤特性的影响，并阐明了膨胀过滤优于密实过滤的根本原因。随着对均质过滤研究的深入，研究者提出了各种模型。张建锋等【得出了均质滤料过滤阻力的数学模型。郭瑾珑等【】总结了均质滤料过滤截污模型；景有海等【提出了均质滤料过滤过程的水头损失计算模型：王利平等【建立了石英砂均质滤料气、水反冲洗强度数学模型。陈芸结合温州状元水厂扩建工程和福州马尾经济技术开发区水厂一期续建工程实例，探讨了均质过滤滤料以及气、水反冲滤池在工程设计和施工中的问题，包括型槽的开孔高度、阀门执行机构的设置、鼓风机的选型、气反冲的风压、滤板及滤板之间接缝处发生漏气时的处理措施等。纤维介质滤料过滤技术的发展纤维材料用于过滤去除水中杂质已有了几十年的历史。在纤维材料的发展过程中，出现了各种形式的纤维过滤材料，总结起来有两种类型：规格化纤维材料和长纤维材料。规格化纤维材料由凌乱堆放的形式发展到具有一定规则的形式；长纤维从缠绕到一定的介质上形成滤芯发展到长纤维束的形式。所谓“规格化纤维过滤材料”，是指将纤维材料按规定的设计要求制成某种形式的成型体，该成型体过滤材料具有特定的形状和规格，与通用滤布、长丝柬过滤材料以及“过滤棉”的最显著区别是：滤层由在水中呈散落的、无固定约束的单体过滤材料的集合体所构成。规格化纤维过滤材料的发展历程如图。在所列的规格化纤维滤料中，除短纤维单丝乱推过滤材料和彗星滤料外，其他规格化纤维过滤材料都含有“死区”，反冲洗时纤维无法散开，其间截留的悬浮物颗粒难以脱落，因此规格化纤维过滤材料的开发应向减少“死区”的方向发展。实心纤维球的突出优点在于其实心部分（核）的密度可以根据需要进行配置，以促成反冲洗时实心部内核与纤维之间由于相对速度不同而产生的“甩曳力”，达到污物因纤维摆动而脱落的清洗目的。李振瑜等引研究设计了彗星式纤维过滤材料，过滤时，密度较大的彗核超到了对纤维丝束的压密作用，同时，由于彗核尺寸较小，对过滤断面空隙率分第章前言布的均匀性影响不大，从而增强了滤床的截污能力。反冲洗时，由于彗核和彗尾纤维丝的密度差，彗尾纤维随反冲洗水流散开并摆动，产生较强的甩曳力，过滤材料之间的相互碰撞也加剧了纤维在水中所受到的机械作用力，从而提高了过滤材料的洗净度。针对彗星式纤维过滤材料存在的不足，研究者对彗星式纤维过滤材料进行了改进【。图规格化纤维滤料的发展历程规格纤维过滤材料构成的滤层，因压实程度的不同，整个滤层的空隙率从上至下逐渐减小，滤层空隙率的分布特征将有助于实现高速度和高精度过滤，而又具有相当长的过滤周期。因在滤池中的布置形式不同或是长纤维的形式不同，以长纤维束为过滤材料的过滤器分为几种形式。它们是胶囊式纤维过滤器、型纤维过滤器以及变孔隙纤维过滤器，这些过滤器有一个共同的特点，在过滤时，通过各自的手段，实现纤维束的压紧，保证对悬浮物的截留效果，在反冲洗时，通过一定的方法使纤维束松开，提高纤维束的洗净程度。胶囊式纤维过滤器工作示意图如图所隶图胶囊式纤维过滤器：作示意剖示，在纤维滤层的内部或外围安置一个或几个不透水的柔性材料制成的胶囊，第章前言胶囊将滤层空间分隔成可通水的过滤室及压缩纤维的加压室，通过调节胶囊的体积大小来控制纤维束的压紧程度，实现过滤以及反冲洗的良好效果。用水和压缩空气擦洗，就可容易地将纤维束清洗干净。型纤维过滤器的下部是一块固定孔板，上部是一块相同规格的活动孔板，在上下两块板之间挂满纤维束，该过滤器进水由上而下流动。利用小孔阻尼原理，活动孔板自动上下运动。无需外加动力使纤维滤料压紧或放松，满足了过滤和反洗对滤层结构的不同要求，这样也取消了胶囊式纤维过滤器中的胶囊【】。袁世平等【”开发研制了变空隙纤维过滤装置。变孔隙纤维过滤装置主要结构如图所示。在水力作用下，在固定弯折点处堆积压实而形成“逆粒度”合理滤层结构，如图所示，由于滤层下部孔隙度小而具有保护层作用，因而具有高精度过滤效果。反洗时，反洗水由下而上作用于纤维束及活动支承上，拉直纤维束，使滤层松散，配合压缩空气实施反洗，反洗效果良好。束蠢方向厂一圈变孔隙纤维过滤装置结构示意图过滤装置壳体预弯折纤维束网定支撑一活动支撑图预弯折纤维堆积压成“逆粒度”滤层结构示意图（扎度）除了以上的过滤装置，还有刷形过滤器、旋压式纤维过滤器、深层过滤器以及外加电厂的纤维过滤器【。目前，纤维过滤技术已在钢铁生产废水、地下水除铁除锰、含油废水、工业给水与循环水过滤、石化废水处理等方面得到了广泛的应用，也可应用于浴池废水、电厂循环养鱼水等水的过滤。直接过滤技术的发展原水经过混凝处理后，不经过沉淀过程即进入滤池的过滤技术，称为直接第章前言过滤。由于接触絮凝所产生的絮体很小，因此直接过滤也被称为微絮体过滤或微絮凝过滤。与设有沉淀设备的普通快滤池相比，滤池的冲洗水量由约提高到，但整个水厂的基本建设费用的节省可达，生产和维护成本也相对较低，混凝药剂用量较少，所产生的污泥量也少。直接过滤中的絮凝过程包括混凝剂的选择和絮凝设备的设置两个问题【。在对各种混凝剂的研究选择中，涉及较多的有无机混凝齐（）、以及，无机高分子混凝齐和和阳离子型有机高分子絮凝剂。与（）相比，的过滤除浊能力较强，滤池的出水水质好【舶】。在微絮凝一直接过滤处理低浊低色水小试研究中，使用的综合效能均显著高于。最佳投加剂量仅为的，且水头损失、出水水质、运行周期及产水率均明显高于【”。以为参照，孟军等【】的过滤试验表明投药量少，滤程长，周期产水率高，与相比，更适用于微絮凝一深床过滤工艺。试验对比了碱化度分别为和的两十的过滤性能，结果表明碱化度进一步升高（），过滤效果降低。李冬梅等【】的研究表明，（）和自改变颗粒表面的电位值。过高或过低的电位值，均质过滤的性能都差；当号电位值为一定的值时，滤池的除浊效果撮佳。以阳离子型高分子混凝剂作为主混凝剂或助凝剂，颗粒及滤料表面电位发生逆转或降低，从而改善了滤池的过滤性能。阳离子型高分子絮凝剂在过滤中所起作用有其独特性，首先，它能明显缩短滤池成熟期，降低其过滤曲线的峰值；其次，它既能改变颗粒的表面性质，又能改变滤料表面的物化性质。滤料表面物化性质的改善，使硅砂表面电荷由负转为正，胶体粒子在低电泳状态也能被砂滤料很好地截留与吸附。采用电视显微电泳仪测定不同絮凝时间的悬浮物颗粒电位值的结果表明，絮凝时问在之内时，悬浮物颗粒电位值降低，而在超过时，悬浮物颗粒电位又回升【”。这说明原水与混凝剂混合后，在进入滤池之前要停留一定的时间以获得较好的过滤效果。直接过滤在给水处理中应用的较多，但是直接过滤在其他方面的研究越来越多，主要有城市污水二级处理厂的出水引、含油废水和生活污水【“。第章前言连续式砂滤池过滤技术连续式砂滤池是近年国外研制成功的新型水处理设备。其结构如图示。水由进入滤池，经过布水器水被均匀分配到整个滤层，上流经过砂层，水中的悬浮物颗粒流过砂层被去除，出水由排出。由于是上流式过滤，最下面的砂最先被污染，通过布砂器与过滤器壁之间的孔隙砂落下，通过空气提升泵，砂进入提砂管，在提砂管中，因为砂与砂之间的碰撞以及水力剪切的作用，浊质被从砂上清洗下来，砂、水、气的混合物到达（其详图如所示）中，砂、水、气在此分离，砂进入砂洗器中，上流的滤后水进一步清洗砂粒，而污水随清水再次进入分离器，由出水口排出。滤后水的出水堰要比排污水的出水堰高出一定的距离，以防止排污水混入滤后水而导致出水水质恶化。幽连续式砂过滤器示意幽燃连续式砂过滤器洗砂器示意幽与传统快滤池不同的是，它可以实现连续过滤，不需要中断过滤而进行反冲洗，砂的反冲沈是在过滤过程中完成的。特点：构造相对比较简单，总体设第章前言备投资少；不存在成熟期，出水稳定水头损失小，能耗低：操作管理方便；无需专门的反冲洗设备和操作；无需相应的仪表；连续工作无需较大的贮水箱。主要操作只有调整过滤水量、空气送入量、压力和清洗排水量以及调节药品的加入量【。李杰等【】介绍了美国公司研制的连续式过滤器，介绍了装置的结构和组成、工作原理以及有关技术参数的选用。陈志强等【。研究了滤池工作参数对连续式过滤器处理效果的影响，并提出了设备的关键参数：砂粒的粒径应该控制在、滤层厚度控制在之间，滤速不超过，提砂管内的汽水比为，砂循环速率控制在。连续式的过滤器不仅可以做成如图的单个形式，而且可以在一个混凝土的池子中安装多个不需要外壳的连续的过滤器，达到一定的处理规模。过滤机理快滤池的滤前水要经过加药混凝预处理。对于快滤池的过滤机理，初期人们认为是滤膜作用，不过认为这种滤膜由凝絮组成，被称为人工滤膜，后来经过多次试验，发现有无这层凝絮堆积的人工滤膜，原水中浊度和的去除率没有受到明显影响【。一、一一一义一：，。、二、一一图砂粒间孔隙示意图快滤也不是以筛除作用来去除水中悬浮固体的，图足以说明滤料能够筛第章前言除的颗粒大小。图中用表示球形滤料的直径，由图可以算出在个相切的球之间的空隙所能容纳的最大球形颗粒直径约为。即是说，能够借助筛除作用去除的颗粒直径必须大于。如以计，则被筛除的颗粒必须大于。但是试验结果表明，一般进入滤池的絮体的最大尺寸约为，仍然得到以上的去除率。悬浮颗粒在滤池中的去除机理可以分为两个阶段，第一阶段，水中的悬浮颗粒迁移至滤料的固相一液相界面内；第二阶段，颗粒在各种作用力的作用下吸附在颗粒的表面。悬浮颗粒在滤层孔隙水流中的迁移是由于下列五种基本作用：（）沉淀：（）惯性；（）截阻；（）扩散；（）动力效应。对于一个颗粒来说，可能同时受几种作用，但占主导作用的只能是一种或两种，主要取决于粒度的大小。附着过程可以理解为下列两种机理：一种是当悬浮颗粒接触滤料表面后，只要范德华引力大于双电层的斥力，就能够附着。在混凝过程中只用铁盐或铝盐为混凝剂时，即属于这种情况。第二种是悬浮颗粒借助高分子物质所起的架桥作用而附着在滤料表面】。多孔材料过滤技术的发展过滤介质不是粒状过滤材料，而是用金属丝或者化学纤维编织而成的多孔材料，或者是多孔板。过滤介质不像粒状过滤材料那样要堆积一定的厚度，而是像一层“膜”。筛网、捞毛机、微滤机以及应用日益广泛的机械过滤器即属于多孔材料过滤设备，这些过滤装置是依靠机械筛滤来去除