贵阳节水网 - 高效纤维束过滤技术

纤维束过滤技术发明于1985年，曾获中国、美国、德国、法国、英国、芬兰、意大利和日本等国专利，并获得国家发明奖和第45届布鲁塞尔尤里卡世界发明博览会金奖等多项奖项。在原创者刘凡清（现上海凡清环境工程有限公司董事长）教授的不断研发推广下，该技术还被列为上海市高新技术成果转化项目和科技部创新基金资助项目。纤维束过滤技术已广泛应用于冶金、电力、、石化、造纸等工业企业的水处理中。同时，随着污水排放要求的不断提高，纤维束过滤技术在市政污水的一级A提标改造及深度处理回用水方面的应用也越来越多，目前，处理规模已达50万吨/天。
1 纤维束过滤技术（纤维束滤池）特点
1.1 滤料特点
纤维束过滤使用的是软填料－纤维束滤元（见图1）。纤维束滤元由特制的纤维长丝丙纶纤维丝 ( 聚丙烯 )制作而成，属微米级滤料（砂滤料属毫米级），该滤料的特点为：（1）化学稳定性好，过滤过程中不发生任何化学反应；（2）无论反洗强度多大，不会发生破损和流失跑料；（3）单丝直径可达几十微米甚至几微米，具有巨大的比表面积和表面自由能（单丝直径50微米纤维滤层比表面积：80000 m2/m3；直径为1毫米的砂滤层比表面积：6000m2/m3），大大增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会及滤料的吸附能力，可显著提高过滤效率和截污容量；(4) 纤维束滤料不掉毛、不流失、不缠绕、不纠缠、易清洗，正因如此，纤维束滤元寿命可达10年以上，期间不需补充，大大降低了运行成本，避免经常填补和定期更换滤料的麻烦，减轻了劳动强度，减少了停水检修的时间。

图1 纤维束滤料

1.2 滤层
纤维束过滤滤层是无级变孔隙滤层，这种形式的滤层截污能力强。传统的粒状滤料要实现变孔隙过滤，需采用不同比重、不同粒径的滤料进行级配。而纤维束滤料利用流体力学原理会自动形成滤料密度沿水流动方向由小到大变化的无级变孔隙滤层，这样的滤层结构即能充分发挥滤料的截污容量，又能保证过滤出水的水质。
1.3 滤料密度
不同于其它纤维滤料，纤维束滤层的密度可调解、可控制。纤维滤料为软性材料，滤层容易被压缩，可以通过调节滤层密度的方法调节过滤精度，但要防止滤层被无限制地压缩而使过滤水头损失增长过快。纤维束滤元的两端分别悬挂在过滤池上滤板和下滤板上，滤层密度不仅可调节而且可控制，可保持过滤流量在一个周期内比较稳定（流量衰减较缓慢）。
1.4 清洗
不同于其它纤维滤料，纤维束滤元不存在绑扎节点，清洗时处于完全放松状态，更容易清洗。通常采用气-水联合清洗。
2 纤维束过滤技术（纤维束滤池）工作原理
图2所示是纤维束滤池的工艺系统。该系统主要包括：上滤板、下滤板、滤料、反洗排水槽、反洗水泵、风机、①进水阀、②出水阀、③反洗进水阀、④反洗进气阀、⑤反洗排水阀、⑥正洗排水阀、⑦风机排气阀等。
纤维束滤料用联接件固定在滤池的上滤板、下滤板上。其中下滤板固定，上滤板上下可调。过滤时，原水通过进水阀①进入纤维束滤池，自上而下流过滤料层，纤维束向下推移弯曲，下端压缩堆积在下滤板上，上端被拉伸舒展，滤料层形成沿水流方向密度逐渐增大的理想状态，清水通过出水阀②流出纤维束滤池。清洗时，反洗水通过反洗水泵、反洗进水阀③进入纤维束滤池，自下而上流过滤料层，纤维束向上伸展放松，反洗出水通过反洗排水阀排出纤维束滤池，空气通过风机、反洗进气阀④进入纤维束滤池，自下而上通过滤料层排出，截留的悬浮物被洗脱下来并随反洗出水带走。

图2 纤维束滤池工艺系统示意图
3 主要经济技术指标
(1) 处理精度高：SS去除率大于80％。
(2) 占地面积小：过滤流速18～25m/h.占地面积仅为传统滤池的1/3。
(3) 滤层密度可调节、可控制：可通过调节滤层密度调节过滤精度，可通过控制滤层压缩程度减缓周期内流量衰减。
(4) 截污容量大：一般为10～20kg/m3，是传统滤池的3倍。
(5) 工程造价低：等于或低于传统砂滤池。
(6) 滤料使用寿命长：连续使用寿命可达10年或更长。
(7) 自耗水率低：仅为周期制水量的1～3％。
(8）与砂滤池相比的技术优势：纤维束滤池与砂滤池相比有明显优势（见表1），可以替代砂滤池应用于包含电力、石油、化工、冶金、轻纺、市政等各行业。
表1 纤维束滤池与砂滤池的比较

纤维束滤池 V型砂滤池
滤料（寿命）纤维束（10年以上）石英砂（2～3年）
滤速（m/h） 18～25 7～10
过滤效率较高较低
截污容量较高较低
水头损失中中
自耗水率低高
滤层密度可调可控性可调、可控不可调
清洗方式气?水联合清洗气?水联合清洗
吨水造价较低较高
占地面积小大
主要缺点设备制造，滤料填装较复杂易板结，乱层
4 纤维束滤池的适用范围
纤维束滤池可以替代砂滤池用于以下场合：
（1）天然水的净化，作为工业给水和市政给水。结合其它水处理技术把江河、
湖泊、水库、井水等天然水净化成锅炉用水、工业冷却水、自来水等。
（2）污水深度处理，达到一级A 标准排放。设置于常规二级污水处理系统之后主要去除水中的悬浮物，结合投加药剂可去除部分COD、BOD、TP、TN等污染物。特别适合用于已建污水处理厂的升级改造，使出水达到一级A排放标准。与砂滤池相比节省占地、节省投资、节省运行成本。
（3）污水深度处理，实现污水回用。
5 结语
在工业废水，尤其是市政污水处理方面，纤维束过滤无论从技术指标方面还是从经济指标方面来看，都是一种比较理想的过滤技术。采用该技术可显著节省工程投资、节省占地面积、节省运行成本，用最小的代价对污水处理厂进行升级改造，使其达到污水一级A排放标准。