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純水處理技術基礎知識--過濾處理


       過濾是混凝、澄清處理后,進一步去除懸浮物的常用方法,其工作過程一般是將水沿垂直方向流過過濾材料,水中懸浮雜質被濾料截留,使水得到澄清的工藝過程。當生水濁度較低(低于100mg/l)時,且膠體硅含量也甚小時,也可用過濾裝置直接過濾。
       正常流過濾裝置按濾料的形態可分為粒狀的、網狀的和覆蓋狀的過濾器 3 大類。
       其中粒狀過其按照過濾壓力、濾速、濾料層的配置和水流流向等來分類。按過 濾壓力可分為無壓力式(重力式)和壓力式兩種;按濾速可分為慢濾(0.1-0.3m/h)和快濾(6-12m/h)裝置;按濾料層的組成可分為單層、多層過濾裝置;按水流方向可分為單流、雙流、上向流等過濾裝置。
       壓力式過濾器,指的是過濾器在一定壓力下進行過濾。通常用泵將水輸入過濾器, 過濾后, 借助剩余壓力將過濾水送到其后的用水裝置。目前常用的壓力式過濾器有:單層濾料過濾器、雙流過濾器、多層濾料過濾器。下表為這三種過濾器的經驗數據。需要 指出的是,如果過濾系統后接RO/NF等膜系統,其過濾速度一般不超過10m/h,最好小于8m/h,低的甚至選擇5-6m/h,否則,濾速太高可能導致 RO/NF 的進水SDI15不合格。

       加藥量不能過大。混凝過濾可分為直流混凝過濾和接觸混凝過濾兩種。在下游接膜系統時,實踐經驗是直流混凝不宜加藥量過大,否則大量的絮體可能堵塞過濾空隙 而形成偏流,尤其是大容量系統采用多個平行過濾器時更易形成偏流。另外,PAM、ST1000 等高分子助凝劑等也不宜投加,因為這些藥劑多數與膜系統不兼容,易引起負面作用

      直流混凝過濾時,不論是單層、雙層還是三層濾料,必須采用較低的流速 (≤5m/h),且加藥點至少在過濾器前50倍管徑距離的進水管中,以保證水和藥劑充分混合。實踐經驗證明,如果直流混凝過濾使用不當,對膜系統的危害甚大。

活性炭(GAC)過濾
     是 一種非常優良的吸附劑,它是利用木炭、各種果殼和優質煤等作為原料,通過物理和化學方法對原料進行破碎、過篩、催化劑活化、漂洗、烘干和篩選等一系列工序加工制造而成。 它具有物理吸附和化學吸附的雙重特性,可以有選擇的吸附氣相、液相中的各種物質,以達到脫 色精制、消毒除臭和去污提純等目的。
      活性炭按形狀可分為粒狀活性炭和粉末狀活性炭。粒狀活性炭可用于液相,也可用于氣相。 一般將要處理的液體或氣體連續通過活性炭柱。以粒狀活性炭處理的特點是:適用于連續工藝與 自動控制;較少活性炭耗量,使用的炭/液比高;較易清潔操作;因價較高大量使用時應予再生。 粉狀活性炭通常在液相應用,加入液體后經攪拌混合、過濾或沉降,而得所要的液體。以粉狀活 性炭處理的優點是:適用于間歇工藝;易控制加入量;可利用現成過濾設備;價格較低。在水處理行業,前者多用于給水處理,后者多用于廢水處理。

      在水處理行業,活性碳過濾主要有兩種作用:

        一、吸附水中有機物; 

        二、脫除水中游離余氯 (簡稱脫氯)。

       下面從兩方面了解活性炭過濾工藝。 活性炭的吸附原理是:在其顆粒表面形成一層平衡的表面濃度,再把有機物質雜質吸附到活性炭顆粒內。影響活性炭運行的因素如下: 

       活性炭的吸附能力與水溫的高低、水質的好壞等有一定關系。水溫越高,活性炭的吸附能力就越強;若水溫高30℃以上時,吸附能力達到極限,并有逐漸降低的可能。當水質呈酸性時, 活性炭對陰離子物質的吸附能力便相對減弱;當水質呈堿性時,活性炭對陽離子物質的吸附能力減弱。所以,水質的 pH 不穩定,也會影響到活性炭的吸附能力。

       活性炭使用初期吸附有機物的能力很強,其吸附效果往往很高;但時間一長,活性炭的吸附能力會不同程度地減弱,吸附效果也隨之下降。如果進水水質混濁,水中有機物含量高,活性炭很快就會喪失過濾功能。所以,活性炭應定期清洗或更換。

        活性炭顆粒的大小對吸附能力也有影響。一般來說,活性炭顆粒越小,過濾面積就越大。所以,粉末狀的活性炭總面積?大,吸附效果?佳,但粉末狀的活性炭很容 易隨水流入下游系統中, 難以控制,很少在給水處理工藝中采用,而適用于廢水處理。顆粒狀的活性炭因顆粒成形不易流 動,水中有機物等雜質在活性炭過濾層中也不易阻塞,其吸附能力強,更換方便而廣泛用于給水處理。
       活性炭的吸附能力和與水接觸的時間成正比,接觸時間越長,過濾后的水質越佳。注意:過濾的水應緩慢地流出過濾層。新的活性炭在第一次使用前應洗滌潔凈,否則有發黑的水流出。活性炭過濾器的流速一般為8-15m/h。活性炭脫氯作用不是單純的物理吸附過程,同時在其表面發生了一系列化學反應。當含有游離氯的水通過活性炭濾層時,次氯酸先被吸附在活性炭表面上,而后立即分解成 HCl,并產生新 生態原子氧,其反應如下:
             HOCl → HCl +[O]
             C + 2[O]→ CO2↑
                C +[O]→ CO↑
       可見活性炭脫氯不存在吸附飽和的問題,只是少量的碳損耗而已。不過其產水因生成了HCl和CO2而顯酸性,如不加以脫除和pH調節,易引起 RO/NF 脫鹽率偏低的問題。
過濾(接觸催化法-Oxidation Filtration) 
       錳砂過濾是一種使 Fe2+的氧化和過濾同時進行的機械過濾法。濾料是天然錳砂,原水經曝氣后,立即進入錳砂濾池。天然錳砂的主要成分是二氧化錳(MnO2),它是二價鐵氧化成三價鐵的良好催化劑。只要含鐵地下水pH值大于5.5,且使水充分曝氣,保持水中溶解氧濃度足夠,水與錳砂接觸,就可以催化氧化反應,其反應原理如下:
                       4MnO2 + 3O2 → 2Mn2O7
                   Mn2O7 + 6Fe2+ + 3H2O → 2MnO2 + 6Fe3+ + 6OH-
                       Fe3+ + 3OH- → Fe(OH) 3↓

               Fe(OH)3 沉淀物經錳砂濾層被過濾掉,錳砂濾層起著催化和過濾的雙層作用。--東莞純水處理設備,


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