kdf過濾器設(shè)計

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1、ＫＤＦ過濾器設(shè)計張壽愷邱梅［提要］本文介紹了應(yīng)用ＫＤＦ作為過濾介質(zhì)的過濾器主要參數(shù)的確定;論述了反沖洗的必要性以及與反沖洗有關(guān)參數(shù)的選定;最后還介紹了過濾器中壓差變化和濾層膨脹率等設(shè)計中必須考慮的一些問題。［關(guān)鍵詞］過濾器高純度銅鋅合金濾料（ＫＤＦ）反沖洗設(shè)計參數(shù)１９８４年美國的DonHeskett發(fā)明了一種稱為ＫＤＦ的高純度銅鋅合金作為過濾介質(zhì),這項技術(shù)已在許多國家獲得了廣泛的應(yīng)用,在我國水處理領(lǐng)域中也開始了應(yīng)用。目前國內(nèi)已有該產(chǎn)品的銷售單位,銷售價格為１１０.２３元／ｋｇ（以桶為單位,每桶２５.８５５ｋｇ）。ＫＤＦ介質(zhì)與傳統(tǒng)濾

2、料比較具有許多優(yōu)點:使用壽命長;可以１００%恢復(fù)過濾能力;能有效控制微生物;維護方便;綜合性能優(yōu)良;處理費用低。目前ＫＤＦ介質(zhì)有兩種主要產(chǎn)品:ＫＤＦ５５,它是５０%銅和５０%鋅的合金;ＫＤＦ８５,它是８５%的銅和１５%鋅的合金。ＫＤＦ介質(zhì)具有很多功能:去除水中的余氯;去除可溶性的重金屬;控制微生物生長;阻止硬垢的積累;除鐵;降低氟化物、硝酸鹽、碳酸鹽和硫酸鹽等。ＫＤＦ介質(zhì)在水處理中的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,它可用于:家用凈水器;凈化井水;處理市政水中的氯;保護反滲透系統(tǒng);控制冷卻塔水中的結(jié)垢、細(xì)菌及藻類;屋頂水箱的凈化;蓄水池、開放的儲

3、水槽和船舶儲水箱的凈化;應(yīng)急狀態(tài)下用水的處理;凈化淋浴用水;保護超濾、微濾的濾膜和離子交換樹脂。在圖１中列出了應(yīng)用ＫＤＦ介質(zhì)時,最常見的水處理工藝流程圖。圖１應(yīng)用ＫＤＦ介質(zhì)時的水處理工藝流程圖有關(guān)ＫＤＦ介質(zhì)的凈水機理、ＫＤＦ介質(zhì)的特性、凈化的效果以及在水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用情況,近年來國內(nèi)出版的雜志［１］～［５］中已經(jīng)有了較多的介紹,但是如何設(shè)計應(yīng)用ＫＤＦ介質(zhì)的凈水過濾器尚較少涉及,本文將對設(shè)計問題作較多的介紹。一、主要參數(shù)１過濾器流速過濾器流速是設(shè)計壓力過濾器最關(guān)鍵的一個參數(shù),一般過濾介質(zhì)（如石英砂）濾速不能超過１２ｍ／ｈ,而對于Ｋ

4、ＤＦ來說,其濾速可以數(shù)倍于一般介質(zhì)。在１９９７年前ＫＤＦ５５和ＫＤＦ８５均推薦采用３６ｍ／ｈ,１９９７年起對于ＫＤＦ５５推薦采用７２ｍ／ｈ,而對于ＫＤＦ８５仍推薦采用３６ｍ／ｈ［６］。如用于除氯時,應(yīng)用更高的流速也可得到滿意的結(jié)果。２濾床深度ｈ當(dāng)容器直徑為１５０ｍｍ時,濾床深度不應(yīng)小于２５０ｍｍ,隨著容器直徑的增加,相應(yīng)地床深亦應(yīng)增加,直徑每增加２５ｍｍ,床深亦應(yīng)增加２５ｍｍ,直到床深增加到６２５ｍｍ后便不能再增加。３ＫＤＦ的用量Ｇ式中Ｇ———ＫＤＦ濾料的用量（ｋｇ）；ｄ———容器直徑（ｍ）;ｈ———濾床深度（ｍ）;ｒ———ＫＤＦ

5、濾料的視比重,２７４０ｋｇ／ｍ３。一、反沖洗在電化學(xué)還原過程中,ＫＤＦ設(shè)備中會形成一些氧化物,如氧化銅、氧化鐵和鈣、鎂的沉淀物,銅與硫化氫反應(yīng)還會形成硫化銅。它們都是不溶性的固態(tài)物質(zhì),必需用反沖洗方法將它們除掉,否則這些不溶解的物質(zhì)將阻止ＫＤＦ的功效。反沖洗每周至少三次,根據(jù)供水的質(zhì)量有時沖洗的次數(shù)需要更多,如美國賓州礦區(qū)安裝了一套ＫＤＦ設(shè)備以除去水中的硫化氫,每天清晨沖洗一次。每次反沖洗的時間為１０ｍｉｎ,正洗為３ｍｉｎ,如果有需要,可以重復(fù)全過程,但反沖洗的時間也不要超過１０ｍｉｎ。由于ＫＤＦ介質(zhì)的密度很大,最好采用較大的流量

6、進行反沖洗。在１９９７年前對于ＫＤＦ５５和ＫＤＦ８５均推薦采用兩倍于工作流量;１９９７年開始,對于ＫＤＦ５５推薦采用與工作流量一樣,對于ＫＤＦ８５仍推薦采用兩倍于工作流量［６］。如果由于水泵功率或管道尺寸的限制,不能達(dá)到兩倍工作流量,可以采用兩個ＫＤＦ裝置并聯(lián),交替地進行反沖洗。在計算反沖洗流量時對于ＫＤＦ５５和ＫＤＦ８５均可應(yīng)用下述公式ＢＲ＝１８πｄ２式中ＢＲ———反沖洗流量（ｍ３/ｈ）;ｄ———容器直徑（ｍ）。二、其他設(shè)計考慮１過濾器中的壓差變化在圖２中列出了ＫＤＦ介質(zhì)壓差變化的試驗結(jié)果［６］。從圖２中可見,在容器直徑較小時,

7、隨著流量的增加壓差變化較大;在容器直徑較大時,隨著流量的增加壓差變化愈來愈小。從圖２還可以看出,在設(shè)計工作流量下,壓力降落約為５～１０ｍＨ２Ｏ,據(jù)此即可決定流程中是否采用水泵,或決定所需水泵的揚程。圖２應(yīng)用ＫＤＦ介質(zhì)時流量與壓差的變化２濾層膨脹率濾層膨脹率對反沖洗效果影響很大,膨脹率過小,下層濾料懸浮不起來;膨脹率過大,易使上層濾料流失。傳統(tǒng)過濾器一般采用４５%～５０%,對于ＫＤＦ介質(zhì)推薦采用１０%～１５%,膨脹空間則推薦采用２０%。３需凈化介質(zhì)的ｐＨ值由于在弱酸性水中ＫＤＦ效果不好,且在ｐＨ值超過８時需要與ＫＤＦ有較長的接觸時間

8、,所以對于飲用水,限制ｐＨ值為６.５～８.５;對于非飲用水,限制ｐＨ值為５.５～８.５。４后過濾器的應(yīng)用從ＫＤＦ介質(zhì)過濾器的出水中的總?cè)芙夤腆w物在１５０ｍｇ／Ｌ以下,有時為了滿足后續(xù)設(shè)備的需要,可加裝后過濾器,如５０μ的線繞（或熔噴）過濾器等。５三