王德英 张警声 张万友
东北电力学院 吉林132012
美国水工作者协会混凝—过滤水质分委会将无沉淀装置的过滤系统定义为直接过滤法。该工艺50年代初由美国的Pitman和Conloy用双层滤料实验成功。70年代以来由于双层、多层滤料滤池的出现和高分子絮凝剂的应用，直接过滤得到了迅速发展。同传统过滤相比，投资可节省30％左右，药耗节省（20～50）％，但其不足是滤床容易堵塞［1～5］。因此截污能力大的滤料是直接过滤运行成功的关键之一。
河北省电力局衡水发电厂锅炉补给水的原水系深井水，原水色度低，浊度在2．0～5．0 FTU之间，总铁含量40．0～60．0μg／L，全硅含量12．0～20．0 mg／L，该水质适用于直接过滤［5］。但该厂反渗透脱盐的预处理采用单层细砂滤料过滤器，出水浊度及淤塞指数SDI（15 min）时有超标（出水要求浊度低于2 FTU，淤寒指数SDI（15 min）小于4，致使反渗透膜被严重污染，系统运行不足6个月，膜组体更换了两次。因此寻求更好的过滤技术以改善膜分离过程入口水的水质是十分重要的。 本研究以空隙率高、比表面积大、截污染能力强的纤维束滤料过滤器替代石英砂滤料过滤器进行反渗透系统的预处理，以满足反渗透膜分离过程对入口水质的要求。
1 中间试验
1．1 试验装置和方法
中间试验装置流程图如图1。纤维束滤料过滤器直径300 mm，滤料长度1 000 mm，加压室充水12 kg。管道混合器为DN 150 mm，长600 mm，内设折流板。
过滤时，将深井水提升至地面，加药再经管道混合器后从纤维束过滤器下部引进，滤后水从过滤器顶部排出。当出水浊度达2 FTU或过滤器压差达0．1 MPa时停止过滤，进行冲洗。
冲洗采用气、水同时冲洗方式。先下向洗，水流速度30 m／h，再上向洗，水流速度15 m／h。清洗空气强度60 L／m2s。总清洗时间20～40 min。
1．2 测定项目和方法
试验中测量纤维束过滤器进、出水的浊度，SDI值及压强。浊度测定方法参见文献［6］。淤塞指数SDI（15 min）的测定方法参见ASTMD4189．。进、出水管上的压强表可显示出不同时间床层的水头损失。
1．3 投药量的确定
在水样中投加不同量的混凝剂聚合氯化铝（PAC），在GT值约40 000的条件下，在DBT－621型搅拌机上进行搅拌，然后使水样以5 m／h的流速通过D 25 mm的小型纤维滤柱过滤，测定出水的浊度，试验结果见图2。
由图2结果可知，PAC投量以40 mg／L（以商品重量计）为最佳。
1．4 中试结果与讨论
表1为中试结果。PAC投量为40 mg／L。
由表1结果可知，当滤前水浊度为3．8～4．6 FTU时，滤速达30～40 m／h，滤后水浊度小于1FTU，SDI值小于2，完全可满足反渗透膜分离过程对进水水质的要求。
滤层阻力随时间的变化见图3。
从图3可看出，纤维束滤料滤层阻力很小，随过滤时间近似直线上升，但很缓慢，直到水质变差时停止过滤。这同砂滤料滤层阻力随时间的变化完全不同。这表明纤维束滤料过滤器空隙率（清洁床层空隙率ε＝0．9）高时具有良好的渗透性（Per－meatility）和低的水头损失变化；同时也表明随着过滤的进行，杂质穿入滤层的深度增加，整个滤层内部能发挥截留作用，充分发挥了滤料的截污能力。
由于原水浊度较低，应考察在不加药条件下的直接过滤效果。表2为不加药直接过滤的试验结果。
表2结果表晨，原水浊度较低时，不加药直接过滤的出水也可满足反渗透膜分离过程对进水水质的要求。
比较表1、表2结果可以看出，不加药直接过滤的出水水质差些，工作周期也明显缩短。这主要是因为PAC为无机高分子絮凝剂，主要依靠压缩双电层和电荷作用使微粒脱稳，在纤维束滤床内发生絮凝作用，且产生的絮体有一定的内聚力，在水力剪切下不易破碎和脱落，故加PAC时滤床的出水水质较好，工作周期也较长。
2 生产性试验
生产性试验在直径2000mm，纤维束长度1300mm的过滤器上进行，即以纤维束滤料过滤器替代原来的细砂过滤器作为反渗透系统的预处理。试验1996年5月20日开始运转，直至11月28日，共进行了6个多月。过滤速度30m/h，进行了加PAC（加药量40mg/L）与不加PAC试验。结果见表3。
表3表明，加与不加PAC直接过滤出水均可满足膜分离过程对进水水质的要求。但加PAC后，出水水质更好，工作周期更长。
原来采用单层细砂滤料过滤器，其工作周期仅8个小时，且其出水浊度及淤寒指数时有超标。
由上比较可以看出，纤维束滤料过滤器适用于直接过滤，其出水水质好，工作周期长，适用于反渗透脱盐的预处理。
3 结论
试验结果表明，纤维束滤料过滤器适用于直接过滤，其出水水质好，滤层阻力小，工作周期长，适用于类似反渗透法脱盐等对水质要求较严格的预处理。
参考文献
［1］Hutcheson，W．，Foley，P．D．AWWA［J］，1974，66（2）：79．
［2］Sweeney，G．，Prendivi11e，P．W．，Ibid，1974，66（2）：65．
［3］Hay，W．A．，Prendivi11e．AWWA Annua1 Conf．
Boston：Mass，1974．
［4］Camp，T．R．，kerske W．J．．Waste Engrg．［J］1974，11（1）：27．
［5］Cu1p，R．L．AWWA［J］，1977，69（7）：375．［6］火力发电厂水、汽试验方法编写组．火力发电厂水、汽试验方法．北京：水利电力出版社，1984．
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