表面覆膜多层复合纤维滤料过滤性能的数值研究

根据Matlab软件和数值计算前处理软件Gambit中的Journal文件建立了多层复合纤维滤料模型,利用计算流体动力学(CFD)技术对沿气流方向具有不同纤维填充密度及直径分布的滤料内部的气-固两相流动特性进行了数值研究,计算了不同运行条件下滤料的压力损失及过滤效率,并将数值计算值和经典模型及实验关联式的计算值进行了比较.结果表明,压力损失的数值计算预测值和实验关联式计算值吻合较好,误差在2%以内.随着迎面风速的增加,压力损失呈线性增加.相对于填充密度,纤维直径对压力损失和过滤效率的影响更显著.不同结构滤料过滤效率的数值计算结果和理论模型的计算值变化趋势基本一致.不同迎面风速下,过滤效率都是先减小后增大,对于颗粒直径dp≤0.05μm的颗粒,随着风速的增大,过滤效率减小;对于dp≥0.5μm的颗粒,过滤效率变化趋势正好相反.迎面风速不同,过滤效率最低点出现的位置也不同.对于小颗粒,风速越小,扩散作用起主导作用;而对于大颗粒,风速越大,惯性作用越明显.过滤效率最低点出现在扩散作用逐渐弱化,惯性作用刚刚开始加强的区域.多层复合滤料在结构上采用纤维直径逐层加大的梯次结构时,能够获得较高的过滤效率.而在多层复合滤料表面覆膜后过滤效率平均增加约13%.     

颗粒层除尘器过滤状态压力损失的研究

根据Ｍｅｈｔｅｒ等人提出的过滤状态下颗粒层除尘顺压力梯度比表达式，建立了压力损失数学模型，该模型表明过滤状态下的压力损失与初始压力损失，粉尘在颗粒层中的沉积率和积灰量有关。收石英砂颗粒层的压力损失的实验结果，确定了粉尘沉积率计算公式，最终得出了过滤状态下颗粒层压力损失随过滤时间和粉尘在颗粒层中积灰量的变化规律，从而为合理地选择过滤风速和确定清灰制度提供了依据。     

颗粒层过滤除尘的实验研究及分析

通过建立固定床颗粒层过滤实验装置,利用量纲分析建立了颗粒层过滤效率及压力损失的无量纲数群的关系表达式,并采用四水平正交表安排多因素实验,以石英砂为过滤介质,在常温下进行粉尘过滤效率和压力损失实验测试.对试验数据进行多元非线性回归分析,得出过滤效率和压力损失与表观过滤速度、过滤层厚度、过滤颗粒平均粒径、粉尘浓度和过滤时间的回归关系表达式.实验结果表明:颗粒层过滤器过滤性能对粉尘粒径具有明显选择性.     

湘江微污染饮用水源水生物过滤去除特性研究

通过试验探讨了不同滤料介质组成的生物滤柱对湘江微污染水源的处理效果。结果表明,生物过滤具有良好的去浊性能,浊度的去除是传统吸附截留和生物吸附共同作用的结果;生物过滤可有效去除微污染水源中的有机物,NH+4-N,总铁和Mn2+,提高饮用水生物稳定性。颗粒活性炭-石英砂双层滤料组合要优于石英砂单层滤料和无烟煤-石英砂双层滤料,加氯水反冲洗不利于生物滤池的运行。      

连续流石英砂滤料体系处理洗煤废水的应用研究

以本地石英砂为过滤滤料,有机玻璃过滤柱载体,采用单层重力过滤法对一定浊度的实验室自制洗煤废水进行处理。讨论了连续流石英砂滤料体系处理洗煤废水的行为,研究了进水浊度、过滤滤速对出水浊度的影响。     

细砂比例对均匀级配石英砂滤料过滤性能的影响

石英砂过滤是去除水中颗粒物最常用的技术,其中均匀级配滤料因纳污能力较强、过滤周期较长而得到广泛应用。但目前工程设计标准中对均匀级配滤料的有效粒径（d₁₀）和均匀系数（K₆₀）的界定较为宽泛,为进一步探明滤料组成对均匀级配滤料过滤性能的影响,通过中试试验考察了不同比例细砂（<0.9,0.9~1.0 mm）的2种均匀级配滤料滤柱的除浊效果和运行特性,并采用不同表面电位和粒径的粉末活性炭作为示踪颗粒,研究2种滤料对颗粒物的截留特性。结果表明:与细砂比例较低（16%）的滤料相比,细砂比例较高（29%）的滤料出水浊度低0.2 NTU左右,滤柱水头损失平均增长速率高8.7%~31.6%、滤层含泥率高12%~27%,以滤后水浊度为控制指标时运行周期长7 h;颗粒物截留方面,2种滤料对颗粒物的截留均随着颗粒表面电负性增大和粒径减小而降低,其中细砂比例较高的滤料对颗粒物的截留受颗粒性质影响较小,表现出更稳定的截留效果。因此,适当提高均匀级配石英砂滤料中细砂比例虽然使过滤水头损失略有增加,但能获得更低的出水浊度和更稳定的颗粒物截留效果。     

二、提高单层石英砂滤料滤池处理效率的有效措施——采用单层不分层滤池

单层石英砂滤料滤池虽然其过滤效率不如双层滤料、混合滤料高,但由于它有滤料不易流失和滤料易得的优点,所以目前在工业污水中的使用仍很普遍,特别在炼油污水处理方面。单层石英砂滤料滤池可根据反冲洗后滤料孔隙率的分布分为单层分层滤池和单层不分层滤池(见图1)。     

混合滤料的润湿性及其过滤处理含油废水性能

为了探究两种润湿性相反的特殊润湿性滤料的耦合作用,将超疏水超亲油石英砂滤料和超亲水水下超疏油石英砂滤料均匀混合,研究了混合滤料的润湿性以及过滤除油性能.结果表明,两种滤料混合组成的固体表面润湿性不满足每种滤料润湿性的加权平均关系,更符合二次曲线关系,决定系数高达0.9992;交替润湿性对过滤除油效率具有耦合增强作用.混合滤料的疏水亲油性越强,其除油效率、归一化附着效率和渗透系数都越大,反之亦然.滤料粒径越小,归一化附着效率的变化斜率越大,而滤速和床深对归一化附着效率的变化斜率影响不明显.滤料的疏水性具有增阻的效应,流速的增加有助于增大滤层的渗透系数.以上研究成果可为特殊润湿性混合滤料过滤处理含油废水提供研究思路和参考.     

石榴石滤料的过滤性能及反冲洗试验研究

石榴石作为一种新型矿物滤料在净水处理方面具有强大的竞争力和广阔的应用前景.通过对石榴石滤料进行过滤及反冲洗试验,研究其截污除浊性能、水头损失变化规律及对有机物的去除效果,并与传统的石英砂滤料做对比,同时探讨了石榴石滤料的适宜反冲洗强度范围及气水反冲洗运行参数.结果表明:在滤速为8 m/h的条件下,与石英砂滤柱的过滤效果相比,石榴石滤柱滤后水的平均浊度下降0.3 NTU,有机物平均质量分数下降5%,但其平均水头损失增长率为1 cm/h;在截污除浊及去除有机物方面,石榴石滤柱在60 cm滤层厚度处与石英砂滤柱在85 cm滤层厚度的去除效果十分接近,因此其能有效减少滤料体积,从而节省滤料及节约设备投资.在不同滤速下,水头损失是限制石榴石滤柱过滤周期的主要因素;石榴石滤料适宜的气反冲洗强度范围为14~16 L/（s·m2）,水反冲洗强度范围为5~7 L/（s·m2）,其气水反冲洗的最佳运行参数为气洗强度16 L/（s·m2）、水洗强度7 L/（s·m2）、气水联合反冲洗4 min、单独水漂洗7 min.其中,气反冲洗强度对石榴石滤料的反冲洗效果影响最大.研究显示,相较于传统石英砂滤料,石榴石滤料具有高过滤性能、低滤料体积的特点,在水处理滤料的应用方面显示出一定的优势.      

不同滤料滤池启动期内对铁锰离子的去除机制

采用两座小试生物滤池,考察了锰矿砂和石英砂滤料在启动期内对铁锰离子的去除特性,并结合材料表征手段解析了过滤去除机制.启动运行结果表明,在进水铁锰质量浓度范围为2~3 mg·L-1和0.3~0.6 mg·L-1时,石英砂滤池分别需要15d和30d完成铁锰的去除,而锰矿砂滤池在10d内完成除铁过程,而出水锰质量浓度始终低于0.1 mg·L-1,满足国标要求.锰矿砂表面天然铁锰氧化物的吸附催化作用是其去除效果优于石英砂的关键.然而,一方面,当铁氧化物在石英砂滤池内形成后,其同样能继续吸附催化铁离子,两滤池对铁离子的最终转化产物为复合氧化物,+2与+3价铁的比值在1:1.44~1:1.54之间.其次,在启动期内,锰矿砂滤池对锰离子的去除以吸附催化氧化完成,其产物为+3价态锰,而后续在生物作用下趋于转化为+4价;石英砂滤池对锰离子的去除以吸附主导,但吸附容量饱和后以生物作用为主.最终,锰离子转化产物为+2、+3和+4多价态的复合态氧化物.此外,锰氧化产物呈层状结构,铁氧化产物为颗粒形态,二者均能披覆在滤料表面,但后者更容易被反洗出滤层,而前者则倾向于披覆在锰矿砂表面或积累在石英砂滤层孔隙间.     

颗粒层过滤技术国内外研究现状及进展

主要对颗粒层过滤除尘的过滤机理以及国内外移动床颗粒过滤器的高温除尘技术情况进行了综述,介绍了颗粒层过滤效率和系统压力降的计算方法,并对今后颗粒层过滤技术的发展提出了一些建议.     

活性炭颗粒对超细颗粒物的过滤性能

UFPs(超细颗粒物)对人体危害较大且难以脱除,但活性炭颗粒床利用多孔结构可以提高其过滤效率. 为探究试验条件对UFPs过滤效率的影响以及活性炭孔隙结构和UFPs过滤效率之间的关系,以实验室发生UFPs为研究对象,活性炭为过滤介质,对活性炭颗粒粒径、滤层厚度以及表观风速等条件对过滤UFPs的影响进行了研究,并通过对比过滤前后活性炭的孔径分布,分析活性炭多孔性与UFPs的关系. 结果表明:当活性炭颗粒平均粒径由2.50 mm减至0.45 mm、滤层厚度由20 mm增至100 mm、表观过滤风速由4.25 cm/s降至0.84 cm/s时,总过滤效率分别由41.87%、49.39%、68.24%升至86.27%、89.29%、83.04%;但从活性炭的单颗粒过滤效率和过滤质量角度来看,在活性炭颗粒粒径大、滤层厚度小、表观过滤风速低的条件下,更有利于单个活性炭颗粒的过滤作用的发挥;当UFPs粒径小于14.3 nm时,UFPs发生“热反弹”效应,并且主要过滤机理是扩散效应,但随着UFPs粒径增大,拦截和惯性碰撞对过滤效率的作用增强;活性炭500 nm以下的孔隙结构对脱除UFPs起着重要作用. 研究显示,选择含有更多500 nm以下孔隙的多孔材料更有利于过滤UFPs.      

石灰石颗粒移动床脱硫过程影响因素的研究

探讨了以石灰石颗粒为脱硫剂、移动床反应器脱除二氧化硫过程的影响因素.结果表明,空床气速和液体喷淋密度是影响脱硫效率的主要因子,其次为二氧化硫浓度和烟气进口温度,而床层下移速度（大于65mm·h-1）对脱硫效率没有明显影响.当液体喷淋密度小于某一临界值时,脱硫效率随液体喷淋密度的增大而增大,但喷淋密度大于临界值后,脱硫效...     

双层滤料颗粒床高温除尘技术及其在冶金炉窑中的应用

双层滤料颗粒床高温除尘技术采用粗细两层滤料,集粗精两级过滤于一体,解决了颗粒床过滤效率低的问题。小试和工业试验表明:除尘效率>99.99%,床层压降<1600Pa,耐高温,运行可靠,投资、维护和运行费用低,是目前最可靠实用的高温除尘技术,可广泛应用于能源、冶金、化工、材料、焚烧等炉窑的烟气除尘,有显著的节能减排、节水节资效益,应用前景广阔。     

空气过滤中气体流速对滤饼的影响

研究了过滤风速对滤饼空隙率的影响,同时研究了反吹风速与滤饼残余阻力的关系,并进一步探讨了滤饼与滤料附着力的计算。结果表明:过滤速度的增加会导致滤饼层阻力增加和空隙率的减少,过滤速度的增加会导致滤饼层残余阻力的增加,利用反吹风速与压力损失的变化关系,可以估算得到粉尘与滤料的附着力。     

不同厚度颗粒床的过滤特性研究

在能源生产等众多领域中,常常会产生大量有害气溶胶,为保护环境和人员健康,对这些气溶胶的过滤去除成为必须解决的重要技术问题。为了达到预定的过滤目标,满足工程防护的要求,文章在实验的基础上研究了不同厚度颗粒床对气溶胶过滤的影响。实验数据和理论计算结果均表明,随着过滤床厚度的增加,气溶胶粒子穿透率成指数规律减小,而过滤床单个颗粒的收集效率与介质厚度无关。过滤介质粒径越小,穿透率越低。     

移动床颗粒层除尘器除尘效率研究

在分析颗粒层的过滤机理和影响移动床颗粒层除尘器除尘效率因素的基础上,用多因子正交法在实验室上初步研究了过滤气速,颗粒的尺寸和种类,颗粒层厚度和颗粒层中的尘含量等因素对除尘效率的影响。并在工业装置上进行了试验验证。实验证明,适宜的过滤气速为０．２ｍ／ｓ,床内颗粒直径取１－２ｍｍ较好,床层厚度应等于或略大于１５０ｍｍ。     

移动床活性焦烟气脱硫试验研究

介绍了错流移动床活性焦烟气脱硫试验结果。当空速为（９９４～１３４２）·ｈ－１，颗粒层厚度１００ｍｍ，温度１００～１２０℃时，脱硫效率最高达８６％；颗粒层压力损失与操作气速呈线性增长关系。     

新型颗粒层除尘器清灰过程的研究

分析了现有颗粒层除尘嚣的缺点,并提出了一种能集固定床和移动床的优点于一身的新型颗粒层除尘器.介绍了新型颗粒层除尘器的结构和特点,特别是组合流化床清灰机构.用流态化理论和二组分混合/分离理论分析了清灰过程.通过连续增加风速和恒定风速实验得出了清灰风速的合适范围.