Filter, som kärnanläggningar inom vattenreningsområdet, används i stor utsträckning i olika avloppsreningsverk, industriell avloppsvattenrening, dricksvattenrening och andra scenarier. Men vid faktisk användning upplever filtren ofta dåliga prestanda, såsom långsam filtreringshastighet, lätt igensättning av filtermedier, dålig bakspolningseffekt, liten behandlingskapacitet, instabil avloppskvalitet och kan till och med leda till att utsläppsstandarder inte-uppfylls eller sekundär förorening. Dessa problem påverkar inte bara behandlingseffektiviteten utan ökar också driftskostnaderna och underhållssvårigheterna. Därför är det nödvändigt att utforska sätt att förbättra filterprestanda för att säkerställa dess stabila och effektiva drift. Den här artikeln delar med sig av sätt att förbättra filterprestanda för proffs inom vattenrening.
I. Flaskhalsar för filtermedia med ett lager-
Traditionella enskiktssandfilter använder huvudsakligen kvartssand som filtermedium, med partikelstorlek utformad för att gradvis öka från topp till botten (fin upptill, grov nedtill). Ytligt tycks detta filtrera föroreningar lager för lager, men i verklig drift uppstår ofta problem. Filtrets smuts-hållande kapacitet är ett nyckelmått på prestanda, och hänvisar till mängden föroreningar som kvarhålls per volymenhet filtermedia (enhet: kg/m³ eller g/cm²). Stark smuts{5}}hållande kapacitet betyder att filterskiktet spelar en betydande roll, vilket resulterar i hög filtreringseffektivitet, lång arbetscykel och stor vattenbehandlingskapacitet. Emellertid är fördelningen av föroreningar som fångas i ett enda lager filtermedia extremt ojämn: ytan (det övre lagret) samlar mest föroreningar och minskar längre ner, nästan utan att fångas under 30 cm. Detta gör att tryckförlust (flödesmotstånd) koncentreras huvudsakligen i ytskiktet, vilket avsevärt förkortar filtreringscykeln och leder ofta till igensättning inom några timmar. Detta beror på att vattenflödets riktning är i linje med den ökande partikelstorleken, vilket gör att föroreningar snabbt ackumuleras i det övre lagret. Om partikelstorleken ändras för att gradvis minska längs vattenflödesriktningen (från stor till liten), dvs filtrering med "omvänd partikelstorlek", kan föroreningarna fördelas jämnt, vilket ökar smuts{13}}hållningskapaciteten, minskar tryckförlusten, förlänger arbetscykeln och till och med ökar filtreringshastigheten.
II. Uppåtgående flödesfiltrering
Konventionella filtermedia har en finare partikelstorlek upptill och en grövre partikelstorlek i botten, med vatten som kommer in från toppen och ut från botten. Uppåtflödesfiltrering bibehåller samma partikelstorlek men vänder vattenflödesriktningen: vatten kommer in från botten och ut från toppen, vilket bildar ett läge med "omvänd partikelstorlek".
Fördelarna med den här designen är: jämn fördelning av föroreningar i filterskiktet, förbättrad smuts-hållande förmåga, långsammare ökning av vattenflödesmotståndet och förlängd arbetscykel. Det är dock nödvändigt att kontrollera filtreringshastigheten, eftersom höga filtreringshastigheter kan orsaka filterskiktets expansion, förlust av fin sand från det övre skiktet och påverka avloppskvaliteten. Därför bör ett nät eller galler läggas till ytskiktet för skydd. Även om denna metod har fördelen av omvänd partikelstorleksfördelning, lider den av problem såsom begränsad filterskiktsexpansion under backspolning, svårigheter med slamavlägsnande och ofullständig slamavlägsnande på grund av att backspolningsvattenflödet är i linje med filtreringsriktningen. Dessa problem är svåra att helt eliminera, så det används inte i stor utsträckning i praxis för rening av avloppsvatten.
III. Tvåvägsflödesfiltrering
Otillräcklig backspolning i uppåtflödesfiltrering ledde till utvecklingen av två-flödesfiltrering. Vatten strömmar in samtidigt från botten och toppen av filtertanken och ut från mitten. Det övre filterskiktet använder en nedåtströmningsmetod, medan det undre skiktet använder en omvänd partikelstorleksfördelning med ett uppåtriktat flöde, som visas i diagrammet. Den övre delen stabiliserar den nedre delen, vilket förhindrar överdriven expansion av filterskiktet. Denna design kan förbättra filtermediets smuts{5}}hållande kapacitet och förlänga filtreringscykeln. Filtertankens struktur är dock komplex, driften är besvärlig och underhållskostnaderna är höga, så den används sällan i praktiken.
Även om de två ovanstående metoderna har begränsningar, visar de att ändring av vattenflödesriktningen och filtermedielayouten avsevärt kan förbättra filterprestandan.
IV. Dubbla-lagerfiltermedia
För närvarande är den mest populära typen filtermedia med dubbla-lager. Dess struktur liknar enkelskiktsmodellen-, men filterskiktets sammansättning har ändrats. Det övre lagret använder lättviktsfiltermedia med låg specifik vikt och stor partikelstorlek; det undre lagret använder tunga filtermedia med hög specifik vikt och liten partikelstorlek. Under backspolning, på grund av skillnaden i specifik vikt, ligger det lättare mediet på toppen och det tyngre mediet är i botten, vilket naturligtvis bildar ett dubbelt lager.
Partikelstorleken för varje skikt förblir finare i toppen och grövre i botten, men den genomsnittliga partikelstorleken för det övre skiktet är större än den för det undre skiktet, vilket ger en total omvänd partikelstorlekseffekt. Faktiska mätningar visar att smuts-förmågan hos dubbel-filtermedia är mer än dubbelt så stor som för enkel-media. Vid samma filtreringshastighet förlängs filtreringscykeln; och vid samma filtreringscykel kan filtreringshastigheten ökas. Jämförelsekurvan i figuren nedan återspeglar tydligt att smuts-hållningsområdet för dubbel-filtermediet är mycket större än det för enkel-filtermediet, vilket indikerar att smuts-hållningskapaciteten fördubblas när filterskiktets tjocklek är densamma. Om den ingående vattenkvaliteten är konsekvent är arbetscykeln för dubbel-filtermedia dubbelt så stor som för enkel-filtermedia.
Denna teknik används i stor utsträckning i avloppsreningsverk både nationellt och internationellt, med betydande resultat, och är ett praktiskt sätt att förbättra filterprestanda.
V. Fler-filtermedia
Fler-filtermedia avser vanligtvis tre lager: ett övre lager av stora-partiklar, lättviktsmaterial (som antracit), ett mellanlager av medium-partiklar, medium-densitetsmaterial (som kvartssand) och ett nedre lager av små-partiklar, tungt granatmaterial (som magnetiskt granatmaterial). Partikelstorleken minskar från topp till botten, vilket helt vänder partikelstorleksfördelningen.
Denna design förbättrar avsevärt filtermediets smuts-hållande förmåga, medan det fina filtermediet i botten säkerställer en stabil avloppskvalitet. Filtreringshastigheten kan vara högre än med dubbel-lagerfilter. När grumligheten i avloppsvattnet är låg och vattenkvaliteten är stabil, kan direkt filtrering utföras (eliminerar sedimenteringsprocessen) för att uppnå primär rening. För närvarande används dubbel--- och flerskiktsfilter ofta för direktfiltrering. För att säkerställa att avloppsvattnet uppfyller utsläpps- eller återanvändningsstandarder kan hög-molekylära-filterhjälpmedel, som polyakrylamid eller aktiverad kiseldioxid, för-tillsättas. Direktfiltrering förenklar processen och sparar investeringar. Filterskiktens sammansättning och tjocklek bör anpassas efter avloppsvattnets kvalitet, och filtreringshastigheten bör vara låg, cirka 5 m/h. Efter dessa förbehandlingsprocesser uppfyller avloppskvaliteten i allmänhet standarder; en del används för industriell återanvändning, en del uppfyller efterföljande behandlingskrav och en del kräver ytterligare avancerad behandling.
Sammanfattning
Från bristerna med enkel-filtermedia, till inspirationen från omvänd partikelfiltrering, och sedan till utvecklingen av uppflöde, dubbelriktat flöde, dubbel-lager och fler-lagersfilter, utvecklas tekniken för avloppsvattenrening mot hög effektivitet och låg förbrukning. Dessa tillvägagångssätt kan förbättra filtermediets smutshållande kapacitet-, förlänga filtreringscykeln, optimera avloppskvaliteten och bidra till miljöskydd. I praktiken är filter med dubbla-lager och fler-lager de mest praktiska-enkla att använda och hög-avkastning. I framtiden, med framsteg inom material och optimerad vattendistributionsdesign, kommer filter att bli ännu mer kraftfulla.