微孔滤膜表层过滤技术的研究

天津津腾实验设备有限公司发现目前，国内水处理领域所用的液固过滤操作基本都采用传统的技术与装置，如深层砂滤器、泡沫微球滤器、采用纤维球与纤维束等软性滤材的深层滤器、以滤布为滤材的板框压滤器、管式过滤器等，直到最近三十多年，多种膜过滤器开始在水处理领域推广应用。液固过滤技术与装置的种类很多，但按液固过滤原理进行分类，只有两大类：表面过滤与深层过滤。

1表面过滤
1.1原理及滤材种类
液固分离的区域发生在滤材的表面的过滤现象。其过滤原理为机械筛滤，即以滤材的小孔截留液体中的大颗粒固体。其滤材种类包括：
(1)经较长时间的全循环过滤后，在滤材表面形成一定厚度滤饼层的滤布或滤网；
(2)高分子类、无机类或金属类的津腾微孔膜、超滤膜等。

2表层过滤技术
表层过滤吸取了表面过滤与深层过滤的优势，同时避免了其劣势，是一种既高效又长效，既节能又节材的新型过滤技术。

2.1表层过滤简史
表层过滤是一种硬件与软件同步研发、基础研究与工程开发同步进行、逐步探索取得的技术。表层过滤的正式系统研究近15年，其前身技术——“高分子烧结精密微孔过滤技术”的发明与探索已有35年历史(由于历史等原因，无专用资金，无机械加工与大型试验等研发基础，无国家计划，属个人自主研发，故跨度很长)。

2.2表层过滤的特点
(1)具有表面过滤的主要优势：过滤精度高，过滤效率高；同时具有深层过滤的主要优点：生产能力大，投资成本低。
(2)没有表面过滤的主要劣势——过滤能耗高，也没有某些膜技术的投资成本高；没有深层过滤滤材的劣势反洗再生时耗水量大，物耗大，也无某些深层一次陛滤芯的物耗大、成本高。

2.3表层过滤技术的亮点
(1)高效
利用表层吸附、孔口架桥的原理，使具有大毛细孔的滤材在孔口表层截留住比毛细孔孔径小很多的固体细颗粒，不让这些细颗粒深入到毛细孔深层，甚至穿滤到滤液中。大毛细孔孔口表层内，在过滤启动期的极短时间，由吸附与架桥形成的极细固体架桥团占住，将后来进入的细小颗粒均挡在孔口之外，于是表层过滤很快转化为表面过滤。随着过滤的不断继续，进入的料液通过孔口表层由架桥形成的架桥团，成为澄清滤液后离开滤材。只要控制好过滤压差与滤速，孔口表层内的架桥团不会发生桥垮，过滤会一直处于稳定状态。

(2)长效
由于被截留的细颗粒绝大部分积在滤材孔口表层和表层之外的滤材表面，孔口表层的厚度一般只有2~3mm，采用压缩气体反吹法或气一液混合流反吹法，可将堵塞在孔口表层内的细颗粒以及孔口表层外表面上的滤饼排除，这种再生方法，一次再生效率平均为95％~99％，因而滤材的寿命很长，一般至少一年，多达三年。若每年有少数几次化学处理，可使用寿命增至五年甚至十年以上。

(3)节能
液体通过多孔体，流体压力下降，其压降一般同多孔体毛细孔体平均孔径的二次方成反比。表层过滤滤材的毛细孔径均是被截留颗粒大小的lO~25倍，因而所引起的压降只有1/100~1/625。虽表层过滤的滤材厚度一般是表面过滤滤布与津腾微孔膜的10~100倍，但厚度与压降只是一次方正比关系，表层过滤的压降仍远低于滤布或津腾微孔膜。因此，采用表层过滤过滤微米与亚微米级的微粒，其能耗明显降低。无论用于含固量多的滤饼过滤，还是用于含固量少的澄清过滤，表层过滤的压降与能耗基本如下：过滤压差为0.1。0.25MPa；过滤能耗为每滤得1m，滤液的能耗≤0.2~0.25kW/m，。表层过滤的能耗一般只有滤布过滤的1/2~1/3，只有微孔膜的1/4~1/5。

(4)物耗
低滤材的再生效率高，再生成本低，且滤材一般为高分子聚合物，价格不高，投资成本也相对较低。除了过滤启动时间较长(约几分钟)、过滤压差较低、滤液通过滤材的平均线速度较低外，正常过滤时过滤线速度均不低。如过滤0.22斗m的细颗粒(粉末潘陛炭等)，其过滤的线速度为0.75m/h，最大达2.94m/h；过滤0.45LLm颗粒，最小线速度为1.39m/h，最大线速度为3.75m/h。投资成本与操作成本使得表层过滤整个过程的物耗均较低。