多介质过滤器的分析
多介质过滤器，在工业循环水处理系统中，用以去除污水中杂质、吸附油等，使水质符合循环使用的要求。过滤的含义，在水处理过程中，过滤一般是指以石英砂、无烟煤等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。过滤的作用，主要是去除水中的悬浮或胶态杂质，特别是能有效地去除沉淀技术不能去除的微小粒子和细菌等，BODs和COD等也有某种程度的去除效果。性能参数如表1所示：
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太钢现有的循环水处理系统中，如热连轧水处理、连铸水处理等，均有多介质过滤器的应用。
1 过滤器的构造和滤料
多介质过滤器主要由以下部分构成：(1)过滤器体；(2)配套管线和阀门。其中过滤器体又包括① 简体；②布水组件；③支撑组件；④反洗气管；⑤滤料；⑥排气阀(外置)等。
表2所示为各部件的功用和结构形式。滤料的选择依据：(1)滤料必须有足够的机械强度，以免在反冲洗过程中很快地磨损和破碎；(2)滤料的化学稳定性要好；(3)滤料不应含有对人体健康有害及有毒物质，不应含有对生产有害、影响生产的物质；(4)滤料的选择，应尽量采用吸附能力、截污能力大、产水量高、出水水质好的滤料。其中的卵石，主要是起支撑作用，在过滤工艺过程中，因其强度高，相互之间的间距缝隙稳定，即孔隙大，便于正洗工序中，滤后水顺利通过；反之，反洗工序中，反洗水和反洗空气等顺利通过。常规配置中，卵石分为四种规格，铺垫方式，先大后小。滤料的粒径和装填高度之间的关系：滤床的高度和滤料的平均粒径的比值为800～1 ooo(设计规范)。滤料的粒径的大小和过滤精度相关。
2 反冲洗工艺及部分参数的分析
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2．1 反冲洗工艺
过滤器的反洗，主要是指过滤器在使用一定周期后，其滤料表层截留或颗粒的外表面吸附一定数量的杂物或污渍，这样过滤器的性能出现劣化，主要表征：过滤器的正常滤后水质变差，进水和出水管道的压力差增大，同时，单台过滤器的流量降低。反冲洗的原理：水流逆向通过滤料层，使滤层膨胀、悬浮，借水流剪切力和颗粒碰撞摩擦力清洗滤料层并将滤层内污物排出。
2．2 反冲洗的必要性
(1)在过滤过程中，原水中的悬浮物被滤料表面吸附并不断地在滤料层中积累，由于滤层孔隙逐渐被污物堵塞，过滤水头损失不断增加，当达到某一限度时，滤料需进行清洗，使滤层恢复工作性能，继续工作。
(2)过滤时由于水头损失增加，水流对吸附在滤料表面的污物的剪切力变大，其中有些颗粒在水流的冲击下移到下层滤料中去，最终会使水中的悬浮物含量不断上升，水质变差，到一定程度时，需要清洗滤料，以便恢复滤料层的纳污能力。
(3)污水中的悬浮物中含有大量有机物，长期滞留在滤层中会发生厌氧腐败现象，需定期清洗滤料。
2．3 反冲洗参数的控制和确定
(1)膨胀高度：反冲洗时，为了保证滤料颗粒有足够的间隙使污物迅速随水排出滤层，滤层膨胀率应大一些。但膨胀率过大时，单位体积中滤料的颗粒数变少，颗粒碰撞的机会也减少，所以对清洗不利。双层滤料，膨胀率为40％----50％ 。
注意：在生产运行中，对滤料的填充高度、膨胀高度等随机进行检查，因为正常反洗过程中，会有部分滤料的跑失或磨损，需要进行补充。相对稳定的滤层，有以下优点：确保过滤水质的稳定，保证反冲洗的效果。
(2)反洗水量和压力：一般设计要求，反洗水的强度为40 m3／(mz·
h)，反洗水的压力≤0．15 MPa。
(3)反洗空气量和压力：反洗空气的强度为15 m ／(m ·h)，反洗空气
的压力≤0．15 MPa。注意：在反洗过程中，通入的反洗空气汇集于过滤器的顶部，大部分应通过双孔排气阀排出。日常生产中。需经常检查排气阀的通畅性，主要表征在阀球升降的自由度上。
2．4 空气辅助清洗
(1)先用空气冲洗，后用水反冲洗。首先将滤池水位降至滤层表面上100 mm处，通入空气数分钟，然后用水反冲洗。适用于表面污染重而内部污染轻的滤池。
注意：相应的阀门，关闭必须到位；否则，水位降到很低时，滤层的上部，没有水的浸润，颗粒的上下扰动过程中，污物不能有效排出，反而会深处移动。
(2)空气和水同时反冲洗。从静止滤层下部送入空气，在砂层内合并成的大气泡一面反复分散，一面上升，由于气泡直径较小，滤料受到的扰动较轻。另一方面，滤层反冲洗时呈悬浮状态，气泡直径大，清洗效果好。
联合反冲洗，反洗水和反洗空气的膨胀作用。相互叠加，比单一进行时，作用更强。注意：水的反洗压力和空气的反洗压力不同。强度不同，工作的先后顺序中，避免反洗水进入空气管道。
(3)在气一水联合冲洗结束后，停止反洗空气，反洗水以同样的流量，继续冲洗3 min 5 min，即可去除遗留在滤床中的气泡。(备注：可留意顶部双孔排气阀的状态。)
3 滤帽式过滤器的特点
和旧有的排管式相比，滤帽式过滤器有以下突出的特点：
(1)反洗采用气垫层冲洗，提高冲洗效果，降低运行成本，延长滤料的使用寿命。
(2)设备下部采用滤帽收水，解决由于设备压力变化而引起滤料跑失的问题，同时，减少过滤器底部承脱层的高度和数量，减轻设备的运行重量。
(3)反洗流程中，滤帽结构特点的体现：初期，当气垫层厚度达到一定厚度时，气由杆上的孔和槽少量进入水中，连同水由弱到强一起对滤料进行气、水
混合冲洗；当气垫层厚度达到设计厚度(通常要求600 mm)时，气体将由滤帽杆的下部口进入，通过滤帽均匀分布，滤料在气体的推动下进行膨胀，高强度的相互摩擦，进而实现高强度的气体与水混合冲洗滤料的目的。
4 滤料‘板结’原因的分析
(1)截留在滤层上表层的污物，如果在一定周期内，不能有效地去除，在随后的反洗过程中，随着反洗空气的搓动，如果反洗空气的分布不均匀，膨胀高
度发生变化，搓动量小的地方，滤料表面的油污或杂物，不能去除，在投入下一正常滤水周期后，局部负荷增大，会从表面沉入内部，球团逐渐增大，并同时向过滤器的填充深度内延伸，直至整个过滤器产生失效。
备注：实际运行中，反洗空气不均匀的现象经常出现，如底部布气管道的穿孑L，局部滤帽的堵塞或损坏，或是栅管间距的变形。
(2)滤层的表面滤料颗粒细小，反冲洗时相互碰撞机会少，动量小，所以不易清洗干净。附着的砂粒易结成小泥球。当反冲洗后滤层重新级配时，泥球就随之长大而不断向深处移动。(3)原水中所包含的油，截留在过滤器内，经反洗并残余部分，日积月累，是导致过滤器滤料板结的主要因素。
何时进行反洗可根据原水的水质特点和出水水质要求，采用限定水头损失、出水水质或过滤时间等标准来确定。
5 加工或验收工序中注意事项
(1)要求出水槽与滤板的平行允差小于2 mm。
(2)滤板的水平度及不平度均小于±1．5 mm。滤板的结构，采用整体加工最优。当筒体直径较大时，或受原材料、运输等方面制约时，也可采用两瓣，拼接成形。
(3)滤板和筒体各接合部位的处理，对空气反洗环节，尤为重要。①因滤板加工和筒体卷制等方面误差，为消除滤板和筒体的径向间隙，采用圆弧环板，逐段焊接。接触部位，必需采用满焊。②中心管道和滤板的径向间隙，同样处置。
备注：上述措施，确保过滤介质、反洗介质，只有通过滤帽或排管间隙连通。同时，也就保证了反洗和过滤通道的分布均匀性。
(4)滤板上加工的通孑L，径向误差为±1．5 mm。滤帽导杆和滤板通孑L之问，配合尺寸的增大，不利于滤帽的安装或固定。通孑L的加工，必须采用机械设备。
(5)滤帽的材质，尼龙最佳，ABS次之。因上部添加的滤料，对滤帽的挤压负荷极大，要求强度要高，避免变形。滤帽与滤板的接触面(上、下表面)，需加弹性橡胶垫。
参考文献
1 北京水环境技术与设备研究中心编．三废处理工程技术手册(第三卷)．北京：化学工业出版社．2000．347～360
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