盘式过滤器的原理及应用.

盘式过滤器的原理及应用

一、盘片式过滤器工作原理

盘式过滤器由过滤单元并列组合而成，其过滤单元主要是由一组带沟槽或棱的环状增强塑料滤盘构成。过滤时污水从外侧进入，相邻滤盘上的沟槽棱边形成的轮缘把水中固体物截留下来；反冲洗时水自环状滤盘内部流向外侧，将截留在滤盘上的污物冲洗下来，经排污口排出。盘片在单元内为紧密压实叠加在一起，上下两层盘片中间沟槽起到过滤拦截的作用。原水通过过滤单元时由外向内流动，大于沟槽的杂质会被拦截在外部。下面是盘式过滤器盘片图1：

a b

图1盘式过滤器盘片

通过旋转盘片，可以改变盘片之间的空隙，使盘式过滤器设备达到过滤不同粒径污染物的作用，图1中a是盘片最大通过通道，b是盘片最小通过通道。

盘式过滤器的核心部件是叠放在一起的塑料滤盘，滤盘上有特制的沟槽或棱，相邻滤盘上的沟槽或棱构成一定尺寸的通道，每个过滤

头内装有上百个这样的滤盘，盘片形状类似光盘，一般厚约1mm，两面刻有螺旋状沟槽，螺旋线由内向外辐射。一块盘两面的螺旋方向相反。压紧的两片间沟槽形成密布的交叉网，并且越向圆心越细密。在工作状态时，盘片在弹簧力和水力的作用下，紧紧压在一起，水由外圆向圆心流过，悬浮物即被截留在“网”中。粒径大于通道尺寸的悬浮物均被拦截下来，达到过滤效果。以下是盘式过滤器过滤原理图2：

压缩过滤盘片

图2盘式过滤器过滤原理

过滤过程：

1、待处理的污水自进水口进入过滤单元；

2、水流自滤盘组外侧流向滤盘组内侧；

3、水流在经过环状棱构成的通道时，粒径大于棱高度的颗粒被拦截下来，储存在曲线棱构成的空间、滤盘组与外壳的间隙内；

4、滤后清水进入环状滤盘内部，经出口引出。

当过滤阻力增大时，或达到设定的运行时间，开始反冲洗。此时水由圆心向外圆流动，水压克服弹簧紧力，盘片松动，将泥砂冲走。

但如何确保在很短时间内，所有盘片都能分开，得到冲洗,是这一技术的关键。假定压紧的盘片只有两片松开，其余仍被粘结，高速水流则从缝隙冲出，在盘片表面螺旋沟槽水力条件下，迫使盘片向不同方向旋转。这样，一方面泥垢很快被冲刷掉，另一方面旋转力又迫使其他盘片分开，很快就以等比级数的传播速度分开所有盘片于一块干净的盘片来说，由于两面的螺旋沟槽辐射方向相反，水力冲刷时保持静止。盘式过滤器反冲洗原理见图3：

反冲洗清水

松开的过滤盘片

图3盘式过滤器的反冲洗原理

反冲洗过程：

1、控制器发出脉冲信号，电磁阀打开，控制水流经电磁阀流向反冲洗阀；

2、反冲阀动作，进水口关闭，排污口打开；

3、清水自过滤单元的出水口进入滤盘组内部；

4、带压清水经工作流程的反方向通过滤盘组，将截留在滤盘间的污物冲出；

5、冲洗水经排污管排掉。

目前，大多数盘式过滤器在滤盘两面设计了不同结构的棱，这些棱叠加在一起构成拦截面，其中曲线棱主要起到拦截并贮存悬浮物的作用，采用外侧略大的敞口设计可以保证反冲洗时无需松开滤盘，在水压较低时也能达到彻底的反冲洗效果；环状棱边确定过滤精度，构成水的通道，滤盘可以提供高达5μ的过滤精度。原水进入两层滤盘中间时，首先顺曲线棱向盘内流动，但是仔细观察无法直接进入。这时起过滤拦截作用的是环形棱，小于环形棱沟槽尺寸的杂质可以沿环形棱进入与内部相通的曲线棱，大的杂质被拦截下来。

滤盘的独特结构还使将污物冲出的反冲洗过程更加简单和容易，而不需要复杂的马达和驱动器等机构，简单的水流即可足以将污物冲出滤芯。这种优异性能减少了过滤器的反冲洗时间；同时由于污物不仅贮存在滤盘组与外壳之间，更多地可以贮存在滤盘组内部，所以过滤器可以容纳更多的污物。

盘式过滤器在很大程度上可以取代砂滤器等传统的机械过滤装置，其性能优越、水电耗远低于其他产品。

二、盘式过滤单元

过滤单元是装填盘片组的压力容器，同时也为盘片组提供进水水源、出水连接接口、排污接口。通常盘式过滤器成套设备由多只过滤单元并列组成，每只过滤单元只有进水口（反洗排污口）和出水口（反

洗进水口）。每只单元通常有两个连接口，装配时接口不能反接，一般按箭头方向进行连接进出水接口。以下是盘式过滤器单元图4：

图4盘式过滤器单元图

三、成套设备的工作和控制

全自动过滤系统的组成：过滤系统由一至六个模块化的过滤单元

组合而成，由共同的进水口、出水口及排污口连接在一起。过滤器主要包括下列组件：

1)主进水口、2)盘片容器、3)总出水口、4)反冲设备、5)总排污口6)过滤单元(盘片组)、7)控制器每个单元的出水口直接连接于一起，进水口通过三通反冲洗阀连接在一起。整套设备设计紧凑，不需要反冲洗水源。以下是盘式过滤器成套设备图5：

图5盘式过滤器成套设备图

1、成套设备的工作原理：

1)工作状态：

污水经总进水管流入过滤器中，经过超级反冲阀(此状态下反冲阀允许水过过滤器同时关闭排水口)流向过滤器的每只过滤盘片组，在过滤工序中，污物被拦截在各滤盘组中(在盘片上的曲线棱构成的

空间内)。滤后清水流出各滤盘组的内部通道进入总出水口，并从出水口直接供向系统用水工段。

2)反冲状态：

污物在滤盘组内的积聚引起各滤盘组进出口间的压力差，当过滤器的压差(ΔP)达到一个预先设定的数值，系统自动开始一反冲洗过程。系统上的第一只反冲阀先打开，同时引发几个动作：冲洗阀关闭单元的出水口，打开反冲排污口。系统中其他过滤单元的滤后清水经总出水口进入处于反洗状态的过滤单元，通过出水口，流入盘片组内部，与污物一起从盘片组的外缘流出，流向排污口。通过这种方式，水流将整个盘片组上的污物清除干净。

反冲洗循环由控制器上的压差数据控制，并通过时间控制器的信号开启和关闭冲洗阀。控制器控制冲洗过程，以使在同一时间仅有一只过滤单元处于反冲洗状态，同时其他过滤单元继续向系统中提供干净的清水。冲洗过程持续一定时间后自动停止，持续的时间可以预先在控制器上设定。

2、成套设备的控制原理：

盘式过滤器可采用时间或压差方式进行控制，实现全自动运行，时间控制的设备在运行一定时间后开始反冲洗；压差控制方式利用进出口之间的压差作为控制信号，当过滤器拦截的悬浮物达到一定量时，压力损失会迅速增加，当进出水口之间的压差达到设定值时设备自动开始反冲洗。压差控制器同时具备压差、时间、手动三种控制功能，可通过手动按钮进行反冲洗。

系统在反冲洗时自动对各过滤单元的反洗进行协调，反冲时各个单元依次进行冲洗，每个单元的冲洗时间非常短。反冲的单元利用其他过滤单元的滤后清水（或外部冲洗水进行反冲＿仅当工作较低时），在一个过滤单元反冲洗时不会有其他的单元进行反冲洗，保证整套设备出水量的稳定。

四、盘式过滤器设备材质和滤盘区分

一般盘式过滤单元由增强聚酰胺塑料成形制造，防腐耐磨，可承受工作压力1 MPa，过滤盘材质为聚丙烯塑料EPDM密封，进出水及排水管路有碳钢聚酯涂衬、工程塑料和不锈钢三种；阀门有塑料阀或金属阀；系统配套提供多功能控制盘。

滤盘区分：盘式过滤器的过滤功能由内部的滤盘完成，用户可根据用水要求选择不同精度的过滤盘，规格有5μ、10μ、20μ、55μ、100μ、130μ、200μ等多种。为了便于安装使用，不同规格的滤盘采用不同的颜色来区分，其颜色分别如下(工业应用中过滤精度一般要求在

5~50微米，所以此处仅列出了部分规格)。以下是高滤盘颜色代码1：

五、盘式过滤系统的性能特点

1、高效，精确过滤：

特殊结构的滤盘过滤技术，性能精确灵敏，确保只有粒径小于要求的颗粒才能进入系统，是最有效的过滤系统；规格有5μ、10μ、20μ、55μ、100μ、130μ、200μ等多种，用户可根据用水要求选择不同精度的过滤盘。系统流量可根据需要灵活调节。

2、标准模块化，节省占地:

系统基于标准盘式过滤单元，按模块化设计,用户可按需取舍,灵活可变,互换性强。系统紧凑，占地极小，可灵活利用边角空间进行安装，如处理水量300 m3/h左右的设备占地仅约6m2(一般水质，过滤等级100μ)。

3、全自动运行,连续出水：

在过滤器组合中的各单元之间，反洗过程轮流交替进行，工作、反洗状态之间自动切换，可确保连续出水;反洗耗水量极少，只占出水量的0.5%；如配合空气辅助反洗，自耗水更可降到0.2%以下。高速而彻底的反洗，只需数十秒即可完成

4、寿命长：

新型塑料过滤元件坚固、无磨损、无腐蚀、极少结垢，经多年工业实用验证，使用6~10年也没有磨损，不会老化，过滤和反洗效果不会因使用时间而变差。

5、高质量，维护量少:

产品符合相应质量标准，所有产品在出厂前均经模拟工况检测和试运转，不需专用工具,零部件很少；易于使用, 仅需定期检查，几乎不需日常维护。

六、盘式过滤器设备选型

1、盘式过滤器的选型主要是确定过滤头的型号和个数组成的过滤系统。

2、这取决于三个因素：原水水质、过滤等级、需水流量。1)原水水质：分为优良、一般、较差、很差四类

A. 优良水质：未被污染的城市自来水、从稳定的含水层抽取的井水;

B. 一般水质：循环冷却水、水质较差的自来水、经沉淀处理过的地面水、经过有效沉淀和完全生物处理过的排水;

C. 较差水质：从水质很差的含水层抽取的地下水、经过有效沉淀、但未经或经很少的生物处理的排水、有微生物大量繁殖的地面水;

D. 很差水质：含铁较高或较脏的井水、受洪水影响且未经沉淀的地面水、悬浮物含量较多的江河水或其他地表水、未经处理的排水。(为保证效果,此类水质须进行预处理，可配用辅助的除沙器，进水悬浮物含量最高可达1400 g/L；水质较复杂时--如含铁锰较高--须经曝气或絮凝等预处理)

七、盘片过滤器的应用

在生产和生活的各个工况中，我们以常会用到过滤系统。常用的过滤系统按不同的使用要求主要有压力式过滤器、网状过滤器、膜过滤器、滤料式（填料介质式）过滤器、滤芯式过滤器、袋式过滤器等等。这些过滤装置应用于不同的工作状况条件，具有各自的优点。

在一些流量较大，过滤速度较快的以下应用场合可采用盘式过滤器。可广泛应用于工业、商业领域，如食品、纺织、冶金、塑料、医药、建材、造纸、工业及商业建筑的暖通空调系统。表2介绍了盘式过滤器在一些工业领域中各种水过滤系统的应用情况。

表2盘式过滤器在各种水过滤系统的利用表

注: +++表示具有技术优势和经验,大量应用;

++表示有一定技术优势和经验,有一定量应用;

▲▲▲表示具有技术优势和经验,但应用少;

▲▲表示有一定技术优势和经验,但应用少;

+表示没有技术优势和经验,应用少;

*表示有应用的可能,待研究。

随着地球水源环境的不断恶化,同时人们对水质的要求却越来越高,水过滤设备的应用范围不断扩大。盘式过滤器的独特设计、巧构思,使得它在系统节水、省地等方面具有无比的优势,必将在今后的水处理应用中发挥更大的作用。

参考文献：

1）盘片式过滤器的原理及使用方法林和坤，周珩，北京《工业用水与废水》2002年第33卷，第3期，44-46页

2）盘式过滤器在工业水处理领域的应用林和坤，周珩，北京《石油化工设备技术》2002年第23期，16-18页

3）全自动盘片式过滤器在水处理技术中的应用刘立刚，王可慰，

张益壮，吉林《化工设备与防腐蚀》2002年第5卷，第6期，414-416页

4）水过滤新技术———盘片式水过滤器的原理与应用张勇，云南《节能》2003年第7期，43-45页