流砂过滤器

流砂过滤器

是一种创新的设计独特的高科技环保产品。这种过滤设备可以有效地去除原水(或废水)中悬浮物和胶体物。在水处理及污水净化时，通过砂床过滤除去固体悬浮物和其它杂质是最经济有效的解决方案。该过滤设备巧妙地将过滤和洗砂过程在不同的部位同时单独进行，无需配置清水池和大功率反冲洗水泵，使过滤操作得以连续稳定的运行。整个过滤过程中，滤料(砂子)向下循环流动，而原水则向上流动，使原水和石英砂充分接触，截留悬浮物质。具有过滤效率高、能耗低、操作简便等优点，可广泛应用于各种水处理工艺。

工作原理

高效流砂过滤器的运行可分为原水过滤和滤料清洗再生两个相对独立又同时进行的过程。二者在同一个过滤器的不同位置完成，前者动力依靠高位差或泵的提升，而后者则通过压缩空气完成的。

产品特点

1、结构紧凑：该设备集混凝反应、过滤、连续清洗于一体。简化了水处理工艺流程、占地面积小、结构简单、安装操作灵活方便。降低了原水处理工艺多环节的能耗和人工管理费用，减轻了操作难度。

2、混凝反应效果明显：应用混凝反应机理和沉降机理，有效地去除水中的悬浮物和胶体物质，有利于在砂滤区进一步降胝出水浊度。

3、连续自清洗过滤：过滤介质自动循环，连续清洗，无需停机进行反冲洗。

4、降低原水的悬浮物(SS)含量：配合微絮凝装置，进水最高SS≤mg/L的各种工业用水、城市生活污水、工业用水作为回用水，去除率≥90%，达到完美过滤效果。

5、特选材质，使用寿命长。

产品优越性

1、可连续运行，无需专门的反冲洗设备。

2、独特的洗净装置只需少量的清洗水就能达到完全的滤料洗净效果。

3、操作灵活方便，可自由调节空气输送量和压力。

4、特殊的锥形砂子分布器使滤床中的沙子均匀下降，不会出现滤层堵塞现象，使滤料始终保持干净状态，提高了过滤效率。

5、运行费用低，动力消耗只有原水泵和空压机。

设备选型、安装

◆ 选型时应根据水质情况确定所选型号和处理量；

◆ 设备材质分不锈钢和普通碳钢两种，请用户在选型和定货时注明；

◆ 设备基础为钢筋混凝土基础，基础面水平，厚度地下不少于350㎜，地上50㎜；

◆ 设备地脚平放在基础上，用膨胀螺栓与基础连接，或与预埋钢板焊接； ◆ 管道走向由工艺设计确定，进水管高度不低于设备最高水位；

◆ 特殊水质应通过试验确定，本公司免费代客户进行设计选型；

高效流砂过滤器是一种创新的设计独特的高科技环保产品。它能替代传统的固定床过滤系统，可应用于给水处理、废水处理、废水的深度处理和回用处理。系统采用升流式流动床过滤原理和单一均质滤料，过滤与洗砂同时进行，能够24小时连续自动运行，无需停机反冲洗，巧妙的提砂和洗砂结构代替了传统大功率反冲洗系统，能砂极低。系统无需维护和看管，管理简便。

产品特点

·24小时连续运行，不需停机反冲洗及相应的设备。

·系统结构及配置简单，设计、安装方便。

·可实现无人操作，维护工作极少。

·特选材质，使用寿命长。

·均质滤料，过滤效果稳定良好。

工作原理

高效流砂过滤器的运行可分为原水过滤和滤料清洗再生两个相对独立又同时进行的过程。二者在同一过滤器的不同位置完成，前者动力依靠高位差或泵的提升，而后者则通过压缩空气完成的。

1.源水过滤：当原水由高位槽自流或提升泵泵入过滤器底部的配水环，经导流槽和锥形分配器均匀向上逐渐逆流经过滤床，原水中的杂质被不断截留、吸咐，最终滤液从过滤器顶部的溢堰流排放，完成过滤过程。

2.滤料清洗和再生：当过滤不断进行时，原水中的杂质也不断地被累积和截留在滤料表面，而滤污量最大的是底部的滤料。设在过滤器底部的压缩空气提砂装置首先将此部分滤料通过特殊材质的洗砂管分批定量提送至顶部的三相（水、气和

砂）分离器中，空气排放，水和吵再进入相连的洗砂器中清洗，洗砂水由单独的管道排放，洗干净的砂又重新散落分布到整个滤床表面，实现了滤料的清洗和循环流动的过程。

适用范围

·各类给水的过滤处理

·污水的深度处理

·工作和城市污水的回用处理

传统过滤器改造连续动态过滤器的研究 摘要：结合国外先进的连续过滤技术，针对原有的传统过滤器进行设备改造，过滤过程改为“上向流过滤”，滤料清洗技术采用“气提洗砂”技术。与改造前相比，该滤塔结构简单，维护和检修方便，工艺处理效率增加50％ ，效果稳定，运行成本降低50％ 。在相关的滤料过滤器系统中，连续动态过滤器改造技术符合我国水处理过滤行业现状，并充分利用原有设备和设施，通过最小投资获得新技术革新，使过滤工艺简单化，更适用于小型再生水回用系统。

关键词： 污水处理；中水回用；过滤；连续动态过滤器

河北省某发电有限责任公司污水站自2003年10月投产以来，出水水质稳定，能达到设计要求。但是平流滤塔设计存在着不足，滤料反冲洗效率低，导致反冲洗用水量增加，反冲洗周期从设计的2 d缩短到1 d，增加了运行和管理成本。调查表明，挪威Nordic Water公司在全球已经安装了15 000多台动态砂滤

(Dynasand)塔，其中在沙特阿拉伯的大型再生水回用工程中，安装了216台动态砂滤塔。其他国家，如日本、澳大利亚等，也相继有类似产品应用于污水处理。这次技术改造，是在国外动态过滤器技术的基础上，通过试验研究对该技术进行了消化吸收，采用“连续动态过滤”技术对该污水处理站1号，2号平流滤塔进行改造，并达到了预期的效果。

l 平流滤塔改造原因

污水站采用的过滤装置为普通平流滤塔(高4 m，直径2．3 In)，改造前滤塔内部结构见图1。该滤塔采用双层滤料，上层为石英砂，下层为水淬渣，反冲洗方式采用大阻力配水系统气水联合反冲洗。平流滤塔存在的问题：①反冲洗采用大阻力配水系统，每天反冲洗15n1in，消耗大量水资源和电能；② 在传统的常压反冲洗系统中，存在着反冲洗不彻底、滤料需要定期更换的问题。

2 连续动态过滤技术

2．1 技术简介

“连续过滤”(continuous sand filter)是近年来国外研制成功的一种新型过滤技术，在此基础上，各国公司分别开发了新型的一体化水处理过滤设备。挪威Nordic Water公司的Dynasand，在过滤器中完成混合、混凝、过滤和反冲洗，连续过滤、连续反冲洗，无需反冲洗泵和反冲洗水箱，是一种高效节能的水处理设备。

“连续动态过滤技术”是在“连续过滤”技术的基础上，自行开发、设计和加工的新型过滤装置，采用沸石滤料，粒径为0．5～1．5 mm，孔隙率为20％ ～30％。天然沸石作为滤料不会增加水中有害金属离子浓度，将其作为滤料应用于连续动态过滤器中，可显著增强过滤单元去除悬浮物及氨氮的能力。连续动态过滤器的主要结构如图2所示。

过滤过程：经生化处理或投加混凝剂后的原水，由进水管进入均匀旋流布水器，均匀旋流布水器对水流起消能作用，使水流平稳地进入滤层，均匀旋流布水器下端的布水板起到均匀布水的作用。原水中的悬浮物等污染物在自下而上通过滤层的过程中，被滤料截流下来，过滤水上升到砂水分离器顶部的出水溢流堰，水流平稳地进入溢流堰，经出清水管流出过滤器，过滤方式为上向流过滤，整个过滤过程平稳安全。

反冲洗过程：在砂滤器的中心设置空气提砂管，空气提砂管直插过滤器底部，在气升泵人口将压缩空气通入时，在砂滤器底部形成负压，通过气提作用带动砂滤器底部的脏砂一同上升，底部的脏砂从空气提砂管底部提升到砂水分离器，砂粒随水流进入一体式砂水分离器。砂粒在反洗提升过程中，一直受到气体的搅动、砂粒之间的摩擦和水流的剪切力，使砂粒同污染物分离，在过滤出水与反冲洗出水水位差的作用下，提砂管内气提水混合洗砂器内的冲洗水一同从排污管排出滤池。在重力的作用下，洗净的滤料经导流砂斗回到滤层，在滤池内部完成滤料循环清洗过程。

2．2 过滤原理

连续动态过滤器以微絮凝过滤技术为理论基础，是微絮凝过滤技术与气固液流态化工程反洗技术的综合应用。过滤原理属于上向流过滤。

一般认为，过滤原理包括机械拦截、沉淀及吸附等作用。过滤初始时，滤料孔隙较绝大部分待滤杂质尺寸大，故其对悬浮杂质的截留以吸附作用为主。随着过滤的进行，滤料颗粒表面逐渐为截留杂质颗粒所占据，使孔隙尺寸变小而机械拦截作用加大。由于该设备采用孔隙尺寸较大(滤料粒径为0．5～1．5 rain)的粗滤料过滤，在过滤初期，几乎没有机械筛滤作用，起主要作用的是吸附。在滤速(8 m／h)较低的条件下，滤料对大部分杂质颗粒，尤其是较小颗粒的机械拦截作用不明显，吸附作用机理在上向流过滤中起主导作用。从水力学方面来看，在连续过滤时，砂滤料孔隙内水流呈层流状态，它产生的速度梯度使微絮凝体不断旋转，当其脱离自己的流线时，与砂粒接触，就会产生足够的吸引力被滤料吸附而从水中分离。

从胶体化学方面看，投加混凝剂后，混凝剂提供的大量正离子将扩散进入胶体扩散层甚至吸附层，r电位降低，为加强颗粒问的范德华力创造了条件。动态连续过滤器以接触絮凝作用为主，以机械筛滤及沉淀作用为辅。通过对 电位的测定证实：连续过滤的原理是以表面能和范德华力为主的接触絮凝作用，改变微絮凝体 电位为附着创造了条件。故连续过滤属于微絮凝深层过滤范畴。虽然在过滤后期有向表面过滤转变的趋势，但这不是主要的。附着力主要产生于絮体与滤料表面，以及和先附着的絮凝体相接触。因此，滤料或其沉积物与过滤微絮体问的吸附架桥是连续过滤附着的主要原理。

目前普通过滤器一般采用下向流过滤方式，因反冲洗后造成滤料粒径自上至下逐渐增大的滤层结构，上层的小粒度滤料起着主要截污作用，而下层的滤料很少参与过滤，因此是不合理的。为了改善水质并充分发挥整个滤层的截污作用，待滤水应该是先粗后细的过滤方式，即所谓的“反粒径过滤”。

作为“反粒径过滤”理论的应用，单一滤料的上向流过滤与传统的下向流式过滤相比，具有提高滤料截污量、延长过滤周期的潜力。“连续动态过滤”为单一滤料上向流过滤的具体应用，具有上述优点。

2．3 反冲洗原理

普通过滤器一般常用的反冲洗系统有3种：直接用冲洗水泵、水泵加上水缶及自动冲洗。不论采用哪种反冲洗系统，都需要采用大流量反冲洗水泵和气泵，需要有清水池或水箱。连续动态过滤器的反冲洗系统不需要外加管道和水池，利用流态化工程原理，将滤料提升至设备中自行清洗。清洗过程中使用的反冲洗水，一部分为进水，另一部分为过滤后水。

在空气提升管内，砂、泥、水流、空气在向上流动的过程中，发生了短期但强烈的反冲洗过程，其间的冲洗原理仍是利用水流及空气流的剪力以及颗粒间的摩擦力。但在空气提砂管内的滤料清洗主要是碰撞和摩擦作用，水流剪力作用是次要的。尽管在空气提升管内发生了强烈的反冲洗过程，但是由于时间较短，反冲洗并不彻底，需要二次清洗。冲洗并不彻底的砂粒随水流进入一体化砂水分离器，杂质与砂粒在分离器内彻底分离。在分离器内，由于颗粒并非规则的圆形，运动时其两侧的剪力并不相等，导致颗粒的翻动并与洗砂器相碰撞，此时颗粒在洗砂器内以错开的环行轨迹向下运动。由于分离器中的清水出水堰和反洗水水位差(△^)的存在，分离器的内环反洗水水流向上流动，对颗粒就产生了剪力，同时由于颗粒与器壁碰撞产生的振动及颗粒间的摩擦力，使泥砂分离，脱落的污物随上升水流排出。在洗砂器内进行的二次清洗过程，由于分离器内流体断面不断变化，水体的流速变化很大，可以认为在洗砂器内造成絮凝体与滤料分离的作用力以水流剪力为主。

与国外“连续过滤”技术不同的是，“连续动态过滤”在设计上采用了一体化分离器结构，清水出水管和反冲洗排污管都安装在一体化分离器上，连续过滤器的关键参数，如水位差(△ 和各流量(Q )，都体现在一体化分离器的设计上。 这种一体化分离器的设计，可方便地调节反冲洗的参数，如反冲洗水量和砂循环量，大幅提高了“连续过滤”运行的灵活性，检修维护方便(见图3)。

3 改造前后技术比较

3．1 处理能力

由于改造后的连续动态过滤器为上向流过滤，而上向流过滤为“反粒径过滤”，与传统的下向流过滤相比，具有提高滤料截污量、延长过滤周期的潜力。因此，改造后的连续动态过滤器处理能力得到增强，能够适应更大的进水流量。

3．2 处理效果

改造后过滤器和未改造过滤器运行30 d的出水浊度数据见图4。

由图4可看出，改造后的连续动态过滤器的出水水质更加稳定、，处理效果更佳。这主要是由于下向流过滤与上向流过滤截污机理的差别，上向流过滤在满足出水水质，防止絮体穿透的前提下，通过延缓水头损失增长速度来达到延长过滤周期的目的，并充分发挥下层滤料的截污作用，因此上向流过滤比下向流过滤结构更合理。

3．3 技术经济指标

由表1可见，改造后的连续动态过滤器与改造前的普通过滤器相比，其装机容量大幅降低，折合到24 h进行比较，其运行功率减少了50％，反冲洗自控装置简化。因此连续动态过滤器的设备成本和运行成本均优于普通过滤器，而且操作简单，运行安全。

4 结论

现场的实践表明，将传统过滤器改造为连续动态过滤器是经济可行的。改造后连续动态过滤器的处理能力比改造前增加了50％ ，处理效果更佳并且稳定；改造后的设备结构比改造前简化了，节省了反冲洗水泵和气泵，运行成本降低50％(折合到24 h的比较结果)。连续动态过滤器采用上向流过滤原理和气提洗砂技术，过滤效率和反洗砂效率均比传统过滤器有大幅提高，而且结构简化，运行安全，维护和检修容易。在相关的滤料过滤器系统中，连续动态过滤器的改造技术符合我国水处理过滤行业现状，达到了充分利用原有设备和设施，通过最小投资获得新技术的革新效果。

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