专利名称：慧星式纤维过滤体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种慧星式纤维过滤体，用于含有固体颗粒的液体的固液分离过程，特别是在水过滤工艺中用于截留悬浮颗粒。
在饮用水净化、污水处理、海水淡化、制盐工业、水产品养殖、工业水循环等领域中，悬浮颗粒与水的分离是一个重要的环节。传统的固液分离工艺中的过滤头采用颗粒滤料，如石英砂、无烟煤等，使用这种滤料过滤精度低、滤床纳污量小，过滤速度低。对颗粒滤料的改进使用了合成纤维及其成形体滤料，初期采用短纤维丝乱堆的方法形成过滤层，如日本特开昭56～152709，这种滤料虽然能弥补传统颗粒滤料过滤精度低、滤床纳污量小、滤速低的缺陷，但是由于纤维与水的比重差小，所以清洗效果差，并且反冲洗时纤维易流失。为避免短纤维单丝滤料的上述缺陷提出了各种合成纤维成形体滤料，如特公平1-26726中采用液体中缠绕法制球状纤维滤料，特开昭63-93312中用卷缩纤维束中心结扎制球状纤维滤料，中国实用新型85200039.1中提出了纤维束中心结扎制纤维球滤料。上述球状纤维滤料的共同特征是对称结构且中心部分较为密实，所以清洗时很难清洗彻底，反冲洗后纤维球滤床的剩余积泥量大，由此造成滤池容积利用率低，过滤时水流不均匀，局部流速过大，出水水质降低。
本实用新型的目的是提供一种慧星式纤维过滤体，使其既具有过滤效果好、滤速快等一般纤维成形体滤料的特点，又具有反冲洗洗净度高、滤池容积利用率高、反冲洗耗水量少的特点。
本实用新型设计的慧星式纤维过滤体，由慧核和慧尾组成，慧尾为纤维束，一端松散，另一端集成一束固定在慧核内，纤维丝直径为5～500μm，纤维束直径为1～60mm，纤维丝长为5～300mm。慧核为柱形，柱高为1～30mm，柱的截面形状为一字形、圆形、三叶形、飞碟形、元宝形或雨滴形中的任何一种，当截面为圆形时，其直径为1～20mm，当截面为一字形、三叶形、飞碟形、元宝形或雨滴形时，其外接圆直径为2～30mm。
本实用新型设计的慧星式纤维过滤体。将纤维滤料制成一端实心、一端松散的慧星式构造。由于由塑料、陶瓷、橡胶或金属制成的慧核比重大于慧尾的比重，在过滤时慧核起到了对纤维束的压密作用，从而提高了滤床的截污能力。反冲洗时，由于慧核和慧尾的比重差，慧尾纤维束随反冲洗水流而摆动，产生较强的甩曳力，同时慧星体之间的相互碰撞，也加剧了滤料在水中所受到的机械作用力，慧核的不规则断面使慧星体在反冲洗水流的作用下产生旋转，强化了反冲洗时滤料受到的机械作用力。上述几种力的共同作用结果使附着在纤维表面的悬浮颗粒很容易脱落，从而极大地提高了滤料的洗净度，也减少了反冲洗耗水量。慧星式纤维滤床的清洗可采用单独水流反冲洗、压缩空气--水流反冲洗或空气--水--空气--水交替反冲洗等多种方法。在同一滤床中使用不同规格的慧星滤料，如不同慧尾长度或不同的慧核，反冲洗后，由于滤料的比重差而形成水力筛分自动分层，其结果是滤床孔隙率由上到下逐渐变小，提高了滤床的纳污量和容积利用率。
图1a和图1b是慧星式纤维过滤体的构造。
图2是图1的慧星式纤维过滤体慧核断面(A-A)的几种形状示意图。
图3a和图3b是慧星式纤维过滤体用于过滤和滤床反冲洗时的示意图。
图1中，1是慧尾，2是慧核。慧核1由塑料、橡胶、陶瓷或金属制成，慧核尺寸为对圆形断面，其直径为1～20mm，对其它断面外接圆直径为2～30mm，慧核的高度为1～30mm。慧尾2由锦纶、涤纶、睛纶、丙纶等合成纤维丝束或玻璃纤维等无机纤维丝束构成，纤维丝直径为5～500μm，纤维束直径为1～60mm，纤维丝长为5～300mm。如图1a和图1b所示，慧尾可为直纤维丝束a或卷曲变形纤维丝束b。
图2是慧星式纤维滤料慧核断面A-A的几种形状示意图。包括一字形a、圆形b、三叶形c、飞碟形d、元宝形e、雨滴形f。其中除圆形外的其它形状滤料在反冲洗时由于受气泡或水流的作用可产生滤料的自旋，与圆形断面滤料比较增加了额外附加的机械作用力，有助于颗粒物的脱落，洗涤更彻底。
慧星式纤维过滤体用于过滤时的情况如图3a所示，被过滤液从进水管3流进滤池4，过滤后从出水管8流出，滤料5由承托层6挡住，以免进入出水中。过滤时，滤料挤压在滤池的下部，由于慧核密度较大，对滤床有一定的压实作用，整个滤床的孔隙率由上而下逐渐减小，提高了滤料利用率，增加了滤床纳污量。
慧星式纤维过滤体滤床反冲洗时的情况如图3b所示，采用压缩空气-水联合反冲洗时，反冲洗水从反冲洗水进水管7，空气由空气管9进入滤池，反冲洗排水由排水口10排出。由于慧尾和慧核的比重差，在反冲洗水流及空气气泡的作用下造成纤维与慧核的碰撞、水流与纤维间的剪切、慧尾的甩动作用，气泡与纤维间的作用，慧核不规则形状造成的滤料自旋等几种作用可使纤维上粘附的颗粒物迅速脱落而达到清洗彻底的目的。
实施例由单丝直径20μm的涤纶低弹丝束构成的慧尾、丝束长20mm，丝束直径2mm。慧核由不锈钢制成，断面为三叶形，断面外接圆直径3.5mm，慧核长3mm。慧星式过滤体滤床的过滤和反冲洗运行结果见下表，该表同时给出了石英砂滤床和纤维球滤床相同条件下的运行参数比较。
权利要求1.一种慧星式纤维过滤体，其特征在于该过滤体由慧核和慧尾组成，所述的慧尾为纤维束，一端松散，另一端集成一束固定在慧核内，纤维丝直径为5～500μm，纤维束直径为1～60mm，纤维丝长为5～300mm；所述的慧核为柱形，柱高为1～30mm，柱的截面形状为一字形、圆形、三叶形、飞碟形、元宝形或雨滴形中的任何一种，当截面为圆形时，其直径为1～20mm，当截面为一字形、三叶形、飞碟形、元宝形或雨滴形时，其外接圆直径为2～30mm。
专利摘要本实用新型涉及一种慧星式纤维过滤体,由慧核和慧尾组成,慧尾为纤维束,一端松散,另一端集成一束固定在慧核内,纤维丝直径为5～500μm,纤维束直径为1～60mm,纤维丝长为5～300mm慧核为柱形,柱高为1～30mm,柱的截面形状为一字形、圆形、三叶形、飞碟形、元宝形或雨滴形中的任何一种。本实用新型具有固液分离效率高、过滤速度快、滤床纳污量大、反冲洗效果好、反冲洗耗水量低的特点。
文档编号B01D39/02GK2345267SQ98249298
公开日1999年10月27日 申请日期1998年12月11日 优先权日1998年12月11日
发明者李振瑜, 刘力群, 金志刚 申请人:清华大学