高效纖維球過濾器的過濾機理和除鐵機理

　　傳統(tǒng)水處理的工藝流程，通常是加藥設(shè)備－絮凝沉淀－過濾－消毒等。目前常用的沉淀設(shè)備有斜板沉淀器、斜管澄清器等，過濾器常用的有重力式無閥過濾器，也有將沉淀與過濾集成一體的一體化凈水器等。

　　傳統(tǒng)過濾器的濾料以顆粒濾料為主，如石英砂、無煙煤、卵石、礦砂等。

　　以軟填料－－纖維代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粒狀濾料是深層過濾技術(shù)發(fā)展史上的一種嶄新思維。纖維過濾材料比表面積大，纖維床層孔隙率高，在過濾時能夠?qū)崿F(xiàn)沿水流方向過濾孔徑逐漸變小的合理過濾方式，使設(shè)備出水水質(zhì)、濾速、截污量都得到大幅度提高。

　　高效纖維球過濾器由日本尤尼奇卡公司首先研制成功，后清華大學環(huán)境工程研究所對其進行了試驗研究。

　　高效纖維球過濾器內(nèi)部使用的纖維球濾料由聚酯纖維絲扎結(jié)做成球狀（或扁平橢圓體），與傳統(tǒng)的鋼性顆粒濾料相比具有彈性效果好，不上浮水面，空隙大，工作周期長，水頭損失小等優(yōu)點。在過濾過程中，濾層空隙沿水流方向逐漸變小，比較符合理想濾料上大下小的空隙分布梯度，效率高，濾速快（20~50 m/h），截污容量大，纖維球的過濾周期比砂濾料長3倍左右，過濾效果好，可再生，用汽水反沖洗，沖洗水量為過濾水量的1~2%。
　　直徑φ800以上的高效纖維球過濾器，配有擺線針輪減速器攪拌裝置，在反沖洗時筒內(nèi)充滿水，啟動減速器攪拌裝置，使桶內(nèi)纖維球濾料上下翻滾疏松便于清洗。高效纖維球過濾器適用于各種水質(zhì)的過濾。

高效纖維球過濾器的過濾機理：
　　纖維球過濾器內(nèi)部的纖維濾料下端固定，上端自由。過濾時在水流和濾料層截污后的自重作用下，濾料層上松下緊，孔隙率自上而下由大到小，符合理想濾料上大下小的空隙分布梯度。纖維球濾料具有較高的孔隙率和較大的比表面積，保證了過濾除濁的優(yōu)良性能。
　　纖維球濾料易于壓縮、濾料均勻致密、比表面積大、吸附性能好，極大地縮短了濾床的成熟期，提高了過濾速度（20~50 m/h），待處理水在極短的時間內(nèi)即可達到過濾要求。
　　纖維球濾料，具有合理的濾料層孔隙率分布，更接近理想的濾料層結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)深層過濾，從而保證了出水濁度要求和過濾精度。
 
高效纖維球過濾器的除鐵機理：
　　纖維球濾料的除鐵屬于接觸氧化法除鐵，在過濾過程中，濾料表面上形成活性鐵濾膜，濾料成為活性鐵質(zhì)濾膜的載體，對水中的鐵進行吸附及催化，從而去除。
　　工作時，活性鐵質(zhì)濾膜對水中Fe2+進行吸附，被吸附的Fe2+在水中溶解氧的氧化作用以及活性濾膜的催化作用下迅速氧化、水解，并形成新的活性濾膜又參與反應，從而將水中的鐵去除。
　　纖維球濾料從表面潔凈到形成足夠量的活性鐵質(zhì)濾膜，從而有效去除水中鐵的過程，稱為除鐵濾料的成熟期。纖維球濾料表面為負電性，容易吸附水中的Fe2+，加上吸附能力及機械截留能力強，因此纖維濾料在較短時間內(nèi)能夠成熟，除鐵的成熟期短。試驗結(jié)果表明，F(xiàn)e2+向濾料表面擴散是除鐵速率的控制因素。
　　除鐵速率與單位體積濾料濾膜的外表面積s呈正比，纖維球濾料的直徑僅為20μm(石英砂濾料的直徑為0.5mm以上)，因此纖維球濾料具有巨大的表面積，具有更大的除鐵速率，除鐵速率可達20m/h，過濾周期為16-20h。
　　試驗發(fā)現(xiàn)，原水中三價鐵是影響出水水質(zhì)的主要因素，如果濾前水中Fe3+的濃度增加，出水水質(zhì)將變差。這是因為當濾前水中有Fe3+時，F(xiàn)e3+水解形成的絮凝體雖然可以被纖維濾料截留，但其結(jié)構(gòu)松散，在水流剪切力作用下易于破碎，造成Fe3+穿透濾料層，或者濾前水中Fe3+還沒有水解形成絮凝體就直接穿透濾層，使出水中含鐵量增大。
　　濾前水中Fe3+濃度較高的原因是由于曝氣后停留時間過長及曝氣強度過大造成的。因此，要盡量減少曝氣后的停留時間和控制適當?shù)钠貧饬�，盡量減少濾前水中Fe3+的含量，從而提高纖維球過濾器的除鐵效果。

　　高效纖維束過濾器的采用纖維束濾料，內(nèi)部結(jié)構(gòu)略有不同，但工作機理與纖維球過濾器類似，一般反洗采用氣水混合反洗。