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纯水处理技术基础知识--过滤处理


       过滤是混凝、澄清处理后,进一步去除悬浮物的常用方法,其工作过程一般是将水沿垂直方向流过过滤材料,水中悬浮杂质被滤料截留,使水得到澄清的工艺过程。当生水浊度较低(低于100mg/l)时,且胶体硅含量也甚小时,也可用过滤装置直接过滤。
       正常流过滤装置按滤料的形态可分为粒状的、网状的和覆盖状的过滤器 3 大类。
       其中粒状过其按照过滤压力、滤速、滤料层的配置和水流流向等来分类。按过 滤压力可分为无压力式(重力式)和压力式两种;按滤速可分为慢滤(0.1-0.3m/h)和快滤(6-12m/h)装置;按滤料层的组成可分为单层、多层过滤装置;按水流方向可分为单流、双流、上向流等过滤装置。
       压力式过滤器,指的是过滤器在一定压力下进行过滤。通常用泵将水输入过滤器, 过滤后, 借助剩余压力将过滤水送到其后的用水装置。目前常用的压力式过滤器有:单层滤料过滤器、双流过滤器、多层滤料过滤器。下表为这三种过滤器的经验数据。需要 指出的是,如果过滤系统后接RO/NF等膜系统,其过滤速度一般不超过10m/h,最好小于8m/h,低的甚至选择5-6m/h,否则,滤速太高可能导致 RO/NF 的进水SDI15不合格。

       加药量不能过大。混凝过滤可分为直流混凝过滤和接触混凝过滤两种。在下游接膜系统时,实践经验是直流混凝不宜加药量过大,否则大量的絮体可能堵塞过滤空隙 而形成偏流,尤其是大容量系统采用多个平行过滤器时更易形成偏流。另外,PAM、ST1000 等高分子助凝剂等也不宜投加,因为这些药剂多数与膜系统不兼容,易引起负面作用

      直流混凝过滤时,不论是单层、双层还是三层滤料,必须采用较低的流速 (≤5m/h),且加药点至少在过滤器前50倍管径距离的进水管中,以保证水和药剂充分混合。实践经验证明,如果直流混凝过滤使用不当,对膜系统的危害甚大。

活性炭(GAC)过滤
     活性炭是 一种非常优良的吸附剂,它是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料,通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。 它具有物理吸附和化学吸附的双重特性,可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质,以达到脱 色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。
      活性炭按形状可分为粒状活性炭和粉末状活性炭。粒状活性炭可用于液相,也可用于气相。 一般将要处理的液体或气体连续通过活性炭柱。以粒状活性炭处理的特点是:适用于连续工艺与 自动控制;较少活性炭耗量,使用的炭/液比高;较易清洁操作;因价较高大量使用时应予再生。 粉状活性炭通常在液相应用,加入液体后经搅拌混合、过滤或沉降,而得所要的液体。以粉状活 性炭处理的优点是:适用于间歇工艺;易控制加入量;可利用现成过滤设备;价格较低。在水处理行业,前者多用于给水处理,后者多用于废水处理。

      在水处理行业,活性碳过滤主要有两种作用:

        一、吸附水中有机物; 

广西快3         二、脱除水中游离余氯 (简称脱氯)。

       下面从两方面了解活性炭过滤工艺。 活性炭的吸附原理是:在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度,再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内。影响活性炭运行的因素如下: 

       活性炭的吸附能力与水温的高低、水质的好坏等有一定关系。水温越高,活性炭的吸附能力就越强;若水温高30℃以上时,吸附能力达到极限,并有逐渐降低的可能。当水质呈酸性时, 活性炭对阴离子物质的吸附能力便相对减弱;当水质呈碱性时,活性炭对阳离子物质的吸附能力减弱。所以,水质的 pH 不稳定,也会影响到活性炭的吸附能力。

       活性炭使用初期吸附有机物的能力很强,其吸附效果往往很高;但时间一长,活性炭的吸附能力会不同程度地减弱,吸附效果也随之下降。如果进水水质混浊,水中有机物含量高,活性炭很快就会丧失过滤功能。所以,活性炭应定期清洗或更换。

        活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说,活性炭颗粒越小,过滤面积就越大。所以,粉末状的活性炭总面积᳔大,吸附效果᳔佳,但粉末状的活性炭很容 易随水流入下游系统中, 难以控制,很少在给水处理工艺中采用,而适用于废水处理。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流 动,水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞,其吸附能力强,更换方便而广泛用于给水处理。
       活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比,接触时间越长,过滤后的水质越佳。注意:过滤的水应缓慢地流出过滤层。新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净,否则有发黑的水流出。活性炭过滤器的流速一般为8-15m/h。活性炭脱氯作用不是单纯的物理吸附过程,同时在其表面发生了一系列化学反应。当含有游离氯的水通过活性炭滤层时,次氯酸先被吸附在活性炭表面上,而后立即分解成 HCl,并产生新 生态原子氧,其反应如下:
             HOCl → HCl +[O]
             C + 2[O]→ CO2↑
                C +[O]→ CO↑
       可见活性炭脱氯不存在吸附饱和的问题,只是少量的碳损耗而已。不过其产水因生成了HCl和CO2而显酸性,如不加以脱除和pH调节,易引起 RO/NF 脱盐率偏低的问题。
锰砂过滤(接触催化法-Oxidation Filtration) 
       锰砂过滤是一种使 Fe2+的氧化和过滤同时进行的机械过滤法。滤料是天然锰砂,原水经曝气后,立即进入锰砂滤池。天然锰砂的主要成分是二氧化锰(MnO2),它是二价铁氧化成三价铁的良好催化剂。只要含铁地下水pH值大于5.5,且使水充分曝气,保持水中溶解氧浓度足够,水与锰砂接触,就可以催化氧化反应,其反应原理如下:
                       4MnO2 + 3O2 → 2Mn2O7
                   Mn2O7 + 6Fe2+ + 3H2O → 2MnO2 + 6Fe3+ + 6OH-
                       Fe3+ + 3OH- → Fe(OH) 3↓

               Fe(OH)3 沉淀物经锰砂滤层被过滤掉,锰砂滤层起着催化和过滤的双层作用。--东莞纯水处理设备,


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