传统深层过滤技术的发展（二）
格雷创科技 / 2013-03-09
在此基础上又进一步发展了三层滤料,即在双层滤料下部再加一层密度大、粒径小的滤料,如石榴石、磁铁矿等,三层滤料比双层滤料床层结构更为合理。随后又出现了四层滤料和五层滤料。sembi和Ives用计算机模拟了十层滤料滤层的过滤过程。依此推论,从理论上,滤料层数越多,滤层结构就越合理,越符合理想滤层的概念。然而,在实际应用中存在许多困难,如相邻两层滤料间的混杂和滤料流失,以及滤料来源有限、加工复杂等因素,极大地限制了这一技术的推广应用。因而,生产中所采用的大多仍然是双层或三层滤料。通过分析可知,双层和三层滤料滤床实质上不过是两个或三个不同的单层滤料滤床串联而成的,而在每层内仍存在水力筛分作用,主要担负截污作用的仍为每层的表面部分，唐纳森滤芯。
另外,在理论方面,对为减小“水力分级”而采用“多层滤料”以实现“理想滤层”过滤的方法进行的深入分析发现,粒状滤料多层滤床以不同粒径、密度的颗粒滤料搭配的方式所实现的“沿过滤方向孔隙尺寸由大到小递减的理想滤层的分布”是靠增大上层滤料的粒径,因而减小了滤料的比表面积,而各层孔隙率基本保持不变的方式实现的,即相当于在孔隙率不变的情况下将滤床上层的小颗粒合并成了大颗粒、小孔隙合并成了大孔隙而得到的上部滤层的大孔隙。如此,虽然减少了截留的悬浮物聚集于滤料上层而发生堵塞的现象,但自于滤床总比表面积的大幅度下降,床层对截留悬浮物的有效容积下降,很容易被穿透。
2O世纪80年代以来,开发应用的均粒滤料在很大程度上解决了非均粒滤料存在的问题,过滤速度、过滤效率及床层截污量都得到了明显的提高。但均粒滤料只是采用大小均一的滤料,达到沿滤层厚度均一的孔隙,从而避免了反冲洗时的水力分级现象,这与“理想滤层”的要求还是有差别的,且同样存在加工复杂的问题。传统的以粒状滤料为滤材的深层过滤技术为实现理想过滤的方式,除在滤料上加以变革外,还在过滤工艺上加以改进,据此发展了上向流过滤和双向流过滤技术。在上向流过滤中,滤液自下而上穿过滤层,充分利用了反冲洗后水力筛分所形成的滤层孔隙尺寸下大上小的分布,因而增加了悬浮物穿透滤层的深度,提高了滤层的截污能力。但上向流过滤时,滤速不能过大,否则滤层膨胀并呈流态化,不仅会使滤层失去截污能力,而且还可能使已截留的悬浮物被冲出。这极大地限制了上向流过滤的处理能力。
双向流过滤为上下双向进水、中部集水的过滤方式,它解决了上向流过滤滤层膨胀的问题,并且由于上下同时过滤,生产能力得以大大提高。但双向流过滤下层滤料难以获得有效的反冲洗,且设各结构复杂,操作困难,故至今未能在实际生产中得以推广应用。
综上所述,粒状滤料围绕着增大滤层截污量,提高滤速,改善过滤效率等,在“理想滤层”概念下,从滤料级配组合和过滤水流方向两方面对过滤设各进行了发展,但由于粒状滤料自身的限制,使以上几方面的技术指标均耒能得到突破性进展。因而,人们开始探寻粒状滤料以外的材料作为滤材，以推动深层过滤技术的发展。
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