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纤维球滤料的过滤除污机理

  • 纤维滤料的过滤除污机理
  • 去除污浊机理。分析认为,由于纤维球过滤器中的纤维滤料上端自由,下端固定,过滤时由于水流产生的阻力和滤料层截污后的自重使滤料层上松下紧,孔隙率自上而下由大到小,纤维球滤料具有较高的孔隙率和较大的比表面积是其过滤除浊优越性的重要前提条件。纤维滤料易于压缩,加之纤维滤料的均匀致密性、巨大的比表面积和良好的吸附性能,从而极大地缩短了滤床的成熟期,保证了初滤水在极短的时间内即可满足出水要求。合理的滤料层孔隙率分布更接近理想的滤料层结构,可实现深层过滤,从而保证了出水浊度要求和过滤精度。
  • 除铁机理。纤维球滤料除铁机理是属于接触氧化法除铁,依靠滤料表面上形成的活性铁滤膜的吸附及催化作用来去除水中的铁,而滤料本身只是活性铁质滤膜的载体。首先活性铁质滤膜对水中Fe2+的吸附,当水中有溶解氧时,被吸附的Fe2+在活性滤膜的催化作用下迅速地氧化、水解,并形成新的活性滤膜又参与反应,从而将水中的铁去除。新鲜的活性滤膜成分是Fe(OH)3-H2O,无定形结构,也有认为起催化作用的是α-FeOOH和γ-FeOOH。
  • 纤维球滤料从表面洁净到形成足够量的活性铁质滤膜而有效去除水中铁的过程,称为除铁滤料的成熟期。纤维球滤料表面为负电性,容易吸附水中的Fe2+,加上吸附能力及机械截留能力强导致纤维滤料在较短时间内能够成熟,这样纤维滤料除铁的成熟期短。试验结果表明,Fe2+向滤料表面扩散是除铁速率的控制因素,除铁速率可表示为:
    -dpFe2+/dt=(pFe2+ -`pFe2+)
    式中,PFe2+为水中Fe2+的质量浓度,mg/L;`pFe2+为滤膜表面上Fe2+的质量浓度,mg/L;t为时间,s;D为扩散系数,cm2/s;s为单位体积滤层中滤膜的外表面积,cm2/cm3;α为边界层厚度,cm。
  • 除铁速率与单位体积滤料滤膜的外表面积s呈正比,纤维球滤料的直径仅为20μm(石英砂滤料的直径为0.5mm以上),这样纤维滤料具有巨大的表面积,因此就具有更大的除铁速率,除铁速率可达20m/h,过滤周期为16-20h。试验发现,原水中三价铁是影响出水水质的主要因素,过滤前如果水中Fe3+的浓度增加,出水水质将变差。这是因为当滤前水中有Fe3+时,Fe3+水解形成的絮凝体虽然可以被纤维滤料截留,但其结构松散,在水流剪切力作用下易于破碎,造成Fe3+穿透滤料层,或者滤前水中Fe3+还没有水解形成絮凝体就直接穿透滤层,使出水中含铁量增大。而滤前水中Fe2+浓度较高的原因是由于曝气后停留时间过长及曝气强度过大造成的。因此,除铁过程中应该尽量减少滤前水中Fe3+的含量,为此要尽量减少曝气后的停留时间和控制适当的曝气量。
 
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