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彗星式纤维滤料的性能及应用 （本节作者为清华大学环境科学与工程系 李振瑜 王夏） 彗星式纤维滤料是结合颗粒滤料与纤维滤料优点的一种纤维成形体滤料，是在国家高技术研究发 展计划（863 计划）支持下研制成功的创新性过滤材料。 彗星式纤维滤料适用于去除水中悬浮物的过滤操作，属深层过滤技术领域。与通用滤布、纤维长 丝束过滤材料以及无纺布过滤毡等纤维过滤材料的显著区别是，彗星式纤维滤料填充在过滤装置中形 成滤床，即，滤床由在水中呈散落状、无固定约束的单体过滤材料的集合体而构成，因此，彗星式纤 维滤料的性能与其所采用的过滤装置和应用条件密切相关。 本节从滤料、过滤装置以及使用条件三个方面论述彗星式纤维滤料的性能，并简介若干应用实例。 12.6.1 彗星式纤维滤料 彗星式纤维滤料是一种不对称构型的过滤材料，其一端为松散的纤维丝束，称“彗尾”；纤维丝 束的另一端固定在比重较大的实心体内，实心体又称为“彗核”，滤料的整体呈彗星状，故名“彗星 式纤维过滤材料”，简称“彗星式纤维滤料”（图 12-1）。 图 12-1 彗星式纤维滤料简图 [1] 彗星式纤维滤料的独特构型使其具有一系列突出的特点 ：①彗星式纤维滤料滤床的孔隙率较 大，并且滤床孔隙率沿高度由下至上逐渐增大，因而具有较大的纳污量和过滤效率；②滤料的尺度小， 使得滤床横断面上的孔隙均匀性较好；③过滤时，比重较大的彗核起到了对纤维丝束的压密作用；④ 滤料可以方便地在过滤装置内完成清洗，反冲洗时，由于彗核和彗尾纤维丝的比重差以及滤料的不对 称形状使滤料产生旋转，彗尾纤维随反冲洗水流而散开并摆动，产生较强的甩曳力，彗核与纤维丝束 之间的相互碰撞和摩擦加剧了纤维在水中所受到的机械作用力，使得附着在纤维表面的杂质颗粒容易 脱落，从而可提高滤料的洗净度。 彗星式纤维滤料的规格具有较大的可调节性，通过改变滤料各组成部分的尺寸和选用不同的材料 可制成具有不同性能的滤料[2]，例如，适于高速过滤的高孔隙率滤料和适于高精度过滤的低孔隙率滤 料。 典型滤料产品的规格为φ2.5 ×(0.4-0.7) ×(25-35)，规格表示法中各项数字的含义是，彗核直径φ 2.5 mm，纤维丝束直径 0.4-0.7 mm，彗尾长度25-35 mm 。 － 1 － 12.6.2 过滤装置的性能参数及描述方法 滤料的性能是通过过滤装置的运行性能而体现的，采用彗星式纤维滤料的过滤装置包括压力式过 滤器和滤池。 描述过滤装置性能的通用方法是采用技术指标进行描述，如，滤池结构参数、过滤速度和过滤周 期等操作参数、滤料性质参数，以及滤床纳污量等综合性参数。 彗星式纤维滤料过滤对原水的水质和水量变化具有较强的适应性，过滤操作参数的选择范围大， 因此，在采用常规技术指标法描述的基础上，辅以性能曲线描述彗星式纤维滤料过滤过程，可更直观 地反映过滤装置的性能，从而为过滤装置的设计、运行操作和监控提供有效的参数选择依据。 12.6.2.1 过滤装置的性能参数 衡量过滤装置性能的技术参数涉及滤料性质、滤床状态、过滤过程和反冲洗操作等几个方面，见 表 12-1。 表12-1 过滤装置的主要性能指标和参数 类别 指标 参数及符号 材料种类与来源 如砂滤料、纤维成形体滤料 滤料性质指标 尺寸 如粒度、纤维单丝直径等 物化性质 水力分级特性、表面性质等 填充量 滤床高度(H) 滤床状态指标 孔隙率及其分布 孔隙率，滤床可压缩性