多孔陶瓷滤料专利技术.doc

前言：
随着国家环保政策的变化，对污水、废水的处理要求和回用率要求愈加严格，在强调吨位生产的费用时，能耗和水耗成为重要的指标。这给膜处理技术的发展和应用创造了很好的机会和空间。从膜处理技术角度来看，无论超滤膜，纳滤膜，反渗透膜的加工和生产，及应用技术都已日趋成熟。但是随着使用膜技术在过滤工艺上应用范围的扩展，膜设备在使用中存在的问题也愈加突出。具体的问题是在来水品质较差的情况下，不能稳定和有效的控制膜通量（流量）下降，运行能耗很高，效率低，成为膜技术推广的瓶颈。因此膜前预处理技术成为膜技术推广和应用的关键。
膜前水质预处理设备一般指在超滤膜前的处理装置，其出水在使用不同的膜和处理不同的水质情况下的要求是不同的，但基本的要求是：
1.尽量低的浊度及含铁量，一般希望浊度低于50度，含铁量低于0.5mg/L，高的铁含量极易形成氢氧化铁凝胶，堵塞和附着在膜的表面，需要经常进行强制酸清洗，对膜表面的损坏程度大，导致过滤效率低；
2.尽量低的有机物和胶体含量，以减少菌类和藻类可能滋生的条件，菌藻类也是膜表面堵塞的因素之一，而有机物是菌藻繁殖的基本养分。
目前通用的膜前预处理技术采用的是多介质过滤方式，运行状况不够理想，许多方面还有待完善，例如：
1、熔喷滤芯：这是最常用的保安过滤器，尽管价格便宜，但由于不能通过反冲洗来恢复功能，在较高浊度下需要经常更换滤芯，造成运行费增加及运行不稳定，一般讲，熔喷滤芯（PP）仅限于去除低浊度下（≤100度）的悬浮物，不能去除铁锰、溶解性有机物，因而在许多场合不能很好起到膜预处理的功能。
2、石英砂过滤器：有些膜前预处理装置采用常规的玻璃钢软化树脂罐，装填石英砂进行过滤处理，虽然有一定的过滤作用，但大多效果不好，其主要原因是石英砂的比重高于离子交换树脂，反冲洗不能彻底，不能对膜起稳定的保护作用。
3、无烟煤和陶瓷粒过滤器：同石英砂相同，虽然可以起到一定的作用，但由于反洗技术不理想，也会使运行效果打折扣。多介质过滤对有机物和胶体几乎没有去除效果。
从实际应用考虑，膜前预处理需要效果更好的和标准的定型设备，它应该具备多种功能，有抗击各种污染和污浊条件的能力，并能长期稳定低成本运行。为此，我们根据多年使用膜技术的体会，推出新型膜前处理多功能微滤系统。其中我们引入了以下四个专利技术：
1.过滤结构设计；2.反冲洗结构设计；3.高效曝气装置；4.多孔陶瓷滤料技术

技术的最显著特点是：
1.集成化程度高，对水中多种污染物均有很好的去除效果，适用领域广；
2.处理精度高，可达1 µm，且效果稳定；
3.流量大，运行能耗低，仅利用水位差工作，滤料不用更换；
4.过滤周期长，截污容量大，反洗水量仅为周期过滤水量的0.1%;
5.固液分离效果好，悬浮物去除率可达到95%以上；
6.独特的过滤和反冲洗结构设计，可适用于高浊度、高粘度、含有大量纤维、强碱性等特殊液体的过滤。
技术介绍：
⑴滤料介绍（多孔陶瓷滤料专利技术）
在我们的过滤技术中，采用的是无固定形状的多孔陶瓷滤料，它与市售的球状陶瓷滤料不同，生产的烧结温度更高，滤料的比表面积更大，过滤效果和纳污能力更强，滤料自体无任何元素逸出。在过滤过程中，由于滤料含有大小不一的孔径和粗糙的表面，在堆积过程中，每一个微分层面上过滤微孔的孔径和缝隙都不同，使过滤孔道和缝隙不是直线而是曲线，使它具有了深层过滤或容器式过滤的功能，在流经变化的孔道和缝隙时，大于平均口径的杂质被阻挡于孔外。小于平均孔径和缝隙的杂质进入孔道，在每个局部，孔径和缝隙的大小是变化的，使介质的流速也随之发生变化，再加上无规则的孔道和缝隙变化，使一部分小于孔径的杂质被侧壁截流吸附，吸附的杂质进一步增加了滤料的表面积和结构上的复杂性，以致于可以吸附更细小的杂质，即“以渣滤渣”，吸附量和吸附精度与过滤材质、电荷、电位、流量、流速、位差有关，整个过程是建立在多种因素的“介稳”状态，通过控制介稳的状态来实现极低能耗的过滤，仅需0.1---1m的水位差，这相当于0.01―0.001Mpa，系统即可工作。
我们在蒸汽冷凝水回用除铁过滤器上采用了该工艺，达到非常好的过滤效果，铁离子由5-10mg/l下降到0.05mg/l，完全符合回用要求。
⑵主设备结构示意图（过滤器结构设计专利）：

主要部件示意图
来水利用位差进入系统的沉淀区，在进水过程中由计量泵加入絮凝剂，在加药反应区里反应后气浮进入过滤层，底部则进入沉淀区浓缩沉淀，当沉淀水位升高后，上部清液可继续过滤，陶瓷滤料的深层过滤使得过滤精度可达1um，出水浊度到达1度，通过调整絮凝剂的种类和加药量即可以控制出水质量。
本装置的主要功能是去除溶于水中的胶体类物质60-70%,去除COD50%左右。降低液体表面张力从而有效保护后面的超滤膜正常工作。
⑶工艺流程设计（采用高效曝气、微絮凝等技术组合）

对于含有有机物或胶体多的系统，需要通过投加絮凝剂进行处理，而投加絮凝剂后，一般需要一定的停留时间和空间去沉降和絮凝，在我们的工艺中，全新的设计是在罐的顶部进行微絮凝和气浮反应，使水中的残留的污染物，如溶解性有机物、铁离子、胶体、氨氮、细菌微生物等得到去除。
⑷反洗技术（反冲洗结构设计）：
系统采用了独家研制的反洗工艺设计——逐点复合脉冲气水反冲洗技术，将滤料的横截面分割成多个区间，利用气对每个区间进行吹起，滤料在气的作用下，利用相互的剪切和摩擦，将滤料表面的附着物去除，反洗水将污物带走。反洗后可完全恢复到初始工作状态，且反洗耗水量仅为周期制水量的0.1%，节水效果明显。

工艺流程

多功能微滤技术是以常压精密过滤为技术核心的，再辅以系统自带的微絮凝、曝气等其它水处理技术（视实际需求可选配），实现理想过滤的设备，优秀的组合使系统的处理精度高，适用范围广，运行费用低，以下是过滤效果比较表：

检测项目
过滤前状况
过滤后指标
备注
浊度 （度）
小于3000
10

色度 （度）
曝气、加药、过滤可去除水的色度，铁超标的红黄色，地表水的黄绿色。
铁离子 mg/L
小于6
0．3

COD
60~150
≤10

胶体
过滤可去除水中溶解性有机物、胶体，在进水过程中，通过射流器负压或计量泵加少量絮凝剂，在气浮室中进行反应，一部分絮凝物使气泡溢出。一部分沉于罐底，一部分经过滤器截留，出水清澈透明。
细菌
被过滤水中的细菌大多依附于悬浮物，由于过滤精度高而反冲洗又彻底，对细菌有一定的去除作用
1. 由于不用更换滤芯而仅有少量维护费，因此，与熔喷滤芯比，同比运行费用可降低90%。
2. 由于多功能的协同作用，大大提高了膜前给水水质，从而拓展了膜的应用领域。例如：超滤膜错流量可降低50%，甚至实现间隙重量过滤，大大提高了运量或降低了能耗。
3. 由于处理后的水质好，且滤料经反冲洗马上能够恢复过滤功能，因而能始终保持膜在相对稳定的条件下工作，也就是保证了膜设备的长期稳定运行。
技术特点：

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