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PAPEPTFE高分子烧结微孔过滤技术用于水质的精密过滤
日期：2020/7/7浏览：1059次
摘要：高分子烧结微孔过滤技术是一种新型精密过滤技术，既可用于精密澄清过滤，也可用于精密滤饼过滤，本文简单叙述该技术的主要性能与特色及其在工业生产用水与工业废水处理上的主要用途。
关键词：精密过滤 澄清过滤 滤饼过滤
一、技术概况：
本技术由硬件与软件两大部份组成。
硬件由高分子烧结微孔管，精密微孔过滤机与辅助装置等组成。软件由产品质量检测技术，被过滤物料过滤参数测定技术，过滤速度或过滤面积计算方法，生产用精密微孔过滤机设计方法，辅助装置设计与选用方法及生产现场装置布置与管道设计方法等组成。
（一）硬件概况：
（ 1 ） 高分子烧结微孔管：目前广泛推广的是微孔 PE 与微孔 PA 两种。这两类是亚刚性过滤管，平均微孔孔径有 2 ～ 140 微米，过滤管外径有 6 ～ 120 毫米，壁厚有 2 ～ 20 毫米，长度有 1000 ～ 1500 毫米，耐温为 80 ℃（微孔 PE ）与 120 ℃（微孔 PA ），过滤精度为 0.4 ～ 0.5 微米，表 1 给出不同微孔孔径的微孔 PA 管（壁厚 15 毫米）过滤细菌的过滤效率测定数据。
表 1 微孔 PA 管过滤水中细菌的过滤效率测定值
|
平均孔径（μ m ） |
过滤前细菌浓度（个 / 毫升） |
过滤后细菌浓度（个 / 毫升） |
过滤效率 % |
|
8 10.1 10.22 10.8 12.5 12.7 12.9 14.0 14.7 15.0 15.0 17.38 18.13 18.67 21.06 22.44 22.60 22.82 |
4700 4100 3633000 6800 6800 4100 4100 1950 5100 1950 470 2480 2480 2470 46000 46000 46000 46000 |
0 0 3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 1 54 27 32 37 |
100 100 99.9999 100 100 100 100 100 100 100 100 99.96 99.92 99.96 99.88 99.94 99.93 99.92 |
（ 2 ） 精密微孔过滤机：过滤机外壳材质有不锈钢，炭钢或炭钢内衬防腐层（橡胶层或塑料层等）。
（ 3 ） 辅助装置：主要有料液输送装置，气体反吹排渣与气体反吹再生装置。对某些物料还有化学再生装置，或絮凝装置与助滤装置等。
（二）软件概况：
软件内容相当多，限于篇幅，本文仅介绍工业水处理中使用高分子烧结微孔管时平均滤速的计算方法。
高分子烧结微孔过滤管的主要过滤现象是大孔径过滤小颗粒，过滤机理主要是吸附与架桥，过滤过程主要发生在过滤管的表层。过滤原则上有两大类；一类是精密滤饼过滤，过滤结束，过滤面上形成一定厚度的滤饼层；另一类是精密澄清过滤，过滤结束时，过滤面上基本无滤饼层或只有极薄的滤饼层。
对精密滤饼过滤，在 t 时间内，其平均滤速 w 按下式计算。
………………………………（
1
）
对精密澄清过滤，在 t 时间内，其平均滤速 W 按下式计算：
…………………………………………………………………（
2
）
上二式中：
W ：水的平均滤速（ m/h ）
△ P ：过滤压差 （ MPa ）
Rm ：微孔管的阻力（ 1/m ）
α：形成的滤饼层平均比阻（ 1/m2 ）
c ：原水中滤饼的体积浓度（ m3/m3 ）
μ：清水的粘度（ kg/m · s ）
t ：每一过滤周期的过滤时间（ s ）
a1b ：与原水中悬浮液的粒度，浓度及堵塞状况有关的常数。
以上诸数中， α、 c 、 a 、 b 需小试验专门测定， Rm 应由微孔管制造厂提供，μ可根据水的温度由有关水的手册中查得。
二、主要特色：
（一）高分子烧结微孔管有如下特点：
1. 高分子烧结微孔管是有一定厚度的深层微孔体，毛细孔弯弯曲曲，截滤能力大，过滤效率高而稳定，不管进水浊度如何波动，凡是大于 0.5 ～ 1 微米的微粒均可滤住；
2. 由于是亚刚性体，机械强度较高，可用压缩空气进行反吹排除微孔管表面的滤饼，卸渣操作简便；
3. 可用压缩空气与水混合流对微孔管进行高效反吹再生，使用寿命长，反洗水量非常少；
4. 化学性能优越，可耐各种酸（除了 98% 以上的浓硫酸与硝酸）、碱、盐及大部份有机溶剂；
5. 无味、无毒、无异物脱落，适宜制药、食品与卫生等生产上使用；
6. 重量轻，再加工（车、铇、锯、焊）性能好，安装与维修比较轻便。
（二）精密微孔过滤机有如下特色：
1. 结构比较简单，安装与维护比较简便；
2. 对含渣量较多的微孔过滤，精密微孔过滤机底部均有气缸操作的能迅速启闭的直径较大的排渣底盖，排渣时不需繁重体力劳动；
3. 只需开启阀门进行反吹操作，过滤机的再生及清洗操作简单，时间很短，用水量很省；
4. 精密微孔过滤机基本是立式结构，占地面积比较小；
5. 一般为低压过滤，动力消耗较省，操作成本较低；
6. 易组装成全自控或半自控操作。
三、应用实况：
（一）工业生产用水过滤：
精密微孔过滤已在许多企业用于制取浊度为 1NTU 的生产用水，其处理能力随进水浊度而变化，可见表 2 。
表 2 精密微孔过滤机过滤生产用水的滤速数据
|
进水浊度（ NTU ） |
≤ 3 |
≤ 5 |
≤ 10 |
|
过滤周期（小时） |
48 ～ 72 |
24 ～ 48 |
≤ 24 |
|
平均滤速（ m3/m2 · h ） |
0.45 ～ 0.5 |
0.35 ～ 0.45 |
0.25 ～ 0.35 |
1. 国内不少厂从浊度较低的湖水、河水或井水利用精密微孔过滤机制取 1NTU 左右的水，如原水浊度为 5 ～ 10NTU ，一台精密微孔过滤机，每一小时可制取 15 ～ 10m3 水。微孔管可连续应用三年以上；
2. 上海某一制药厂将苏州河上游支流水利用四台总过滤面积为 150 米 2 制取 1NTU 的生产用水；原河水的浊度为 100 ～ 200NTU ，先用 Al2(SO4)3 管道絮凝，经简易砂滤与苯乙烯微球等深层过滤，将浊度降至 5 ～ 10NTU ，然后用精密微孔过滤机作终端过滤，四台过滤机，每 1 小时的出水量为 60 ～ 70m3 。
3. 国内不少厂采用精密微孔过滤机过滤自来水，将原水浊度从 3 ～ 5NTU 降至 1NTU ，此水再进入电渗析，或离子交换，或反渗透作进一步净化以制取高纯水。如上海一化工厂将二台精密微孔过滤机（总过滤面积为 60 米 2 ）过滤自来水，每小时可过滤 30 ～ 35m3 水。水的浊度达到 1NTU 。已连续应用六年以上。（该厂原来使用绕线型蜂窝滤芯过滤自来水，效率不稳定，又难以再生，水的浊度难以达到 1NTU ，影响后面的电渗析操作）。
（二）工业废水处理：
1. 重金属废水过滤：从七十年代末至九十年代初的十多年时间，国内曾有上千家企业采用本技术过滤含铜、铬、锌、铅、镍、镉等重金属废水，被过滤物或是中性重金属氧化物，重金属粉末，或是酸性重金属离子经中和后的重金属氢氧化物。处理规模从每天几十米 3 至 2400 米 3 ，原水重金属离子浓度高达 100 ～ 1500PPm 。经化学处理后，再经精密微孔过滤，水中重金属离子浓度一般不超过 0.2PPm 。
2. 含氟废水过滤。
3. 煤矿矿井废水过滤
4. 发电厂堆煤场废水过滤。
四、结束语：
高分子烧结微孔过滤技术是一种综合性能较优异的精密过滤技术，经过二十五年的推广及国内各工业部门使用效果表明，这是一种适宜我国国情、价格与成本低，使用效果好的新过滤技术。在工业水处理领域，不管水量或小或大，不管生产用水或是循环水，或是废水，不管化工、制药、食品或是冶金，或是电力行业，该技术均能推广，使其在这些行业的节水与节能的技改中发挥一定的作用。
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