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            專題報道
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            定型固定式填料

            C1)簡介
             
            定型固定式填料如圖2-1所示,這種填料始用于20世紀年代初,其材質有酹醛樹脂 加玻璃纖維布及固化劑、不飽和樹脂加玻璃纖維布及固化劑、塑料等。固定式填科主要包括 蜂窩狀和波紋板狀等硬性填料。
             
             
            圖定型固定式填料
             
             
             
             
            _特點
             
            在物接觸氧隹池較多采用固定填料.經生產運行數據表明-應用固定式填料有麵卞的體 點:①反應池中有較高的生物濃變和生物活性.可有效去除廢水中的有機污染物質,:對 COD的去除率可達到85/e?90 :=體積負荷相對于活性污泥法提高.處理:時間、短,可減 少反應器容積> ®與活性污泥法相比較.其動力效率提高30;左方;④克服了希性:污泥法 中污泥膨脹的缺點,產泥量低等;@使用壽命較長.一般為年。
             
            但該類填料對布水布氣均勻性的要求很高■易發生脫膜困難,從而引起堵塞。使用中人 們發現,當有機物濃度高時,蜂窩填料很容易堵塞.一旦發生堵塞,其處理效率急劇下降, 嚴重的甚至于毀壞構筑物。同時,此類填料均需安裝在輔助支架上*造成安裝更換諸多不 便,使工程投資和運轉費用相對提高。近年來此類產品很少采用,—甚原有項目的改造也基 本被其他填料所替代。
             
            2. 5.1蜂窩狀填料
             
            蜂窩狀填料的材質多為玻璃鋼和塑料,這種填料具有一系列的特征,.其中主要是:比表 面積大,從133mV.m3到S抑m2/m3 (根據內切圓直徑決定);空隙率高,達? 質輕但強度高,堆積高度可達4?5m;管壁光滑無死角,衰老生物膜易于脫落等。蜂窩狀_ 填料的缺點是:當選定的蜂窩孔徑與BOD負荷率不相適應,生物膜的生長與脫落失去平 衡,填料易于堵塞;當采用的曝氣方式不適宜時,蜂窩管內的流速難于均一等。對此,應采 取適當的對策:選定的蜂窩孔徑座與挾負荷率相適應;采取全面曝氣方式;采取充填措 施,在兩層之間留有200?300mm的間隙,每層高不超過l;5m,使水流在間再次分配, 形成恒流與紊流f使水流得到均勻分布,并防止中下部填料因受壓而變形。
             
            蜂窩狀填料主要有六角蜂窩填料和波紋板狀填料兩種形式。
             
            2^ 5.1. 1六角蜂窩填料
             
            C1)簡介
             
            六角蜂窩填料如圖所示,這種填料是經許多條直六角管組合成型的塊體,有斜管 和直管兩種形式,材質有聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVO、乙丙共聚和玻璃鋼(FRP) 四種。斜管主要應用于沉淀和除砂作用。具有濕周大、水力半徑水、處理效率高、占地 面積小、層流狀態好、顆粒沉降不受紊流干擾等特蟲組裝的主要優點有:韌性強、組 裝強度好、本變形、不脆裂、使甩壽命長、抗老化期在原聚丙烯填科3?S年的基礎上:可 延長5?S年的使用壽命,是近十年來在給排水工程中采用廣泛而且成為一項水處理 裝置。
             
             
            a 2-2六角蜂窩填料
             
             
             
             
            m主要性能參數 主要性能參數見表
             
            表2-1六角蜂窩填料主要性能參數
             

            項目參數i

            規格/m

            儸纖f

            /(mmX.mmX mm)

            片.厚Arvrn .

            比表面積,

            空隙率/

            密度y(kg/m3j

             

            jU9f0K50aX 1.G00

            5

            M

            m

             

            030

            laoo^socfxiooo

            '

            111

            m

            玻璃鋼

            mo

            1000 X.500,^ 100&

            秦響

            ' ua

            m

            m

             

            D5G

            10O'OXfOO^lg.g|

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            iooo>4ioO'v

            M

            90

            97

             

            1000X500X1.005

            0. i

            20-0

            聚丙烯

            D35

            100DX 500X1000

            |

            im

            m

            32

            D50

            looDxsgox i0oo

            0.6

            im

            m

             

            D80

            lOjO„OKg.O0Xl.OOO

            u

            62

            93

            MS

             
            s),主要用途
             
            生要用于水廠沉淀池,杇水處理池、加速沉淀池和澄清池的水處理。也可用于進水口除 砂,一般工業和生活給水沉淀、污水沉淀、隔油以及尾礦濃縮等處理,既適用于新建工卷* 又適用于現有舊池的改造,均能取得良好的經濟效益,六角蜂窩填料具有沉淀速度快,減 少沉淀時間到提高產水量和凈水效率,出水水質好,是水廠及污水處理工程挖潛改造的 一種有效途徑》其中直管主要用于生物濾池的高負荷生物濾池、塔式生物濾池、淹沒式 生物濾池(又稱接觸氧化池)以及生物轉盤的微生物載體,可對工業有機廢水和城市污 水進行生化處理。
             
            2.5. 1.2片狀斜管填料 C1)簡介
             
            片狀斜管填料如圖匕3所沄,是經多塊塑料片瓦式組合成型的塊體,材質是聚乙烯加聚 丙烯混合而成,簡稱乙丙共聚塑料蜂窩斜板。主要優點有:韌性強,組裝強度好,不變形, 不脆裂,使用壽命長,抗老化期長,原料聚乙烯、聚丙烯填料在3?4年的基礎上可在水中 處延長到8?ift:年的使用壽命,通過近年的發展趨勢,各地水廠選用斜管都在向乙丙共聚型 填料發展。
             
            圖2磉片狀斜管填料
             
            主要性能參數 主要性能參數見表2-2 s
             
            表2-2片狀斜管填料主要性能參數
             

            孔徑/ mm

            斜面X平面寬X平面長/( mmX mm Xmia)

            管材厚度.’mm

             

            1000X500X1000

            ^50

            1000X500X1000

             

            ♦ 80

            10.00X500X1000

            8 ..

             
             
             
            m主要用途
             
            斜管主要用于各種沉淀和除砂作用,是目前在給水排水工程中采用廣隹而且成熟的一 項水處理裝置。它適用范圍廣,處理效果高,占地面積小等優點。適用進水口除砂的一般工 業和生活給水沉淀、隔油以及尾礦濃縮等處理,既適用于新建工程又適用于現有舊池的改 造,均能取得良好的經濟效益。
             
            2. 5.2波紋板狀填料 W簡介
             
            波紋板狀填料如圖4所示,是規整填料的一種。它是由若干彼此平行,垂直排列表面 有溝紋的孔板片組成,波紋與塔軸方向成一定夾角,相鄰板片波紋方向相反,使板片間形成
             
            交叉三角形通道,波紋板狀填料按材質成分可分為金屬、塑料及陶瓷等。我國采用的波紋板
             
             
            狀填料,是用硬聚氯乙烯平板和波紋板相隔黏結而成。
             
            m特點
             
            ©填料由板片組成,板片有較大波峰相錯排列,板片排列整齊,因此空隙大,氣體通 過阻力小.、通量大。
             
            ©填料表面潤濕率高.無溝流現象.傳質效率高,持液量少。氣液兩相在填料中不斷 呈z型運動,混合均勻,氣液接觸充分,效率高、抗污染能力強。
             
            義孔板波紋填料除用金屬和塑料制造外,還可©用陶瓷制造,以適應耐腐蝕、耐高溫 等特殊要求。
             
            ④結構簡單,便于運輸、安裝,可單片保存,現場黏合;質輕,防腐性能好。
             
            ⑤其主要缺點是仍難以得到均勻的流速。
             
            (si王要用途
             
            由上海材料研究所研制的C15材料制成的網孔板波紋填料,其具有很好的耐腐蝕性能,分 離效果好,并且每立方米材料與壓延孔板波紋填料相比質量減少了 30%,并通過其他實踐證 明網孔板波紋填料可以根據不同的使用場合,采用相適應的材質(如鈦、銅、鋁、31§L、C15 等),廣泛用于石油化工、化工、農藥、精細化工等行業,取得高效分離的優良效果。
             
            唐萬金等介紹的金屬孔板波紋規整填料及新型塔內件在銅洗塔中的應用中,雖然一次性 投資較大,但從擴大生產能力、節省操作費用、降低生產成本、提高經濟效益來說,是具有 明顯優勢的。這一技術尤其適合于老塔的挖潛擴能改造和新設計塔的節能降耗,正因為其經 濟效益和社會效益顯著,所以高效孔板波紋填料以及新型塔內件應用于銅洗塔是目前合成氨 生產中所采取的一條重要技術改造措施。
             
            2.&I, 1金屬波紋板狀填料
             
            金屬波紋板狀填料是瑞士蘇爾壽公司20世紀70年代后期,繼金屬絲網波紋填料后開發 成功的一種重要新型通用規整填料,稱為麥勒派克(Mellapak)填料。該填料保持金屬絲網 波紋填料的幾何規則結構特點,改用表面有溝紋的孔板制成,其性能介于金屬絲網波紋填料 與散堆填料之間。
             
            金屬波紋板狀填料是由若干波紋平行且垂直排列的金屬波紋片組成,波紋片上幵有小孔 (或根據需要不開孔),波紋頂角約90°,波紋形成的通道與垂直方向成45°或3.04角,相鄰兩 波紋片流道成90%上下商盤波紋填料旋轉90°疊放。金屬波紋填料薄片上的小孔可以粗分 配薄片上的液體,加強橫向混合,•薄片上加溝紋起到細分液體的作用,增強了液體均布和填 料潤濕功能,提高傳質效率。金屬波紋板狀填料具有通量大,阻力小、效率高、造價便宜、 抗污染能力較強等優點。
             
            金屬波紋板狀填料分為金屬絲網填料、金屬孔板波紋填料、金屬網孔波紋填料和壓延
             
            (刺孔)孔板波紋填料。
             
            ^1)金屬絲網填料
             
            ①簡介金屬絲網填料如圖frs所示,是目前世界各國應用比較廣泛的高效填料,其 主要優點是:a.理論板數高,通量大,壓力降低;I:低負荷性能好,理論板數隨氣體負荷 的降低而增加,幾乎沒有低負荷極限f c.操作彈性大I d.放大效應不明顯;e.能夠滿足精 密、大型、高真空精餾裝置的要求。為難分離物系、熱敏性物系及高純度產品的精餾分離提
             
            供了有得的條件。
             
             
            金屬絲網填料
             
             
             
             
            表2-3金屬絲網填料主要性能參數
             

            型號

            傾角

            理論板數八個/i

            峰高/mm

            水力直徑/mm

            比表面積m:

            空隙率/%

            CY-700

            HX-500

            45

            3f

            5

            4. |

            1 5

            700

            500 ,

            90

             
             
             
            m金屬孔板波紋填料
             
            ①簡介金屬孔板波紋填料如圖2-f蔚示,這種填料由金屬 薄板刺孔達成波紋制成的,由于表面刺有許多小麻點,延長了汽 液在填料表面的滯留時間,使塔內汽液交換更加充分,提高了分
             
            離效率。該填料其幾何尺寸與孔板波紋填料相似,小孔孔徑為
             
            6.1?d 5mm,該填料通常用超低碳耐腐蝕不銹鋼材料制造,用 于油脂行業及精細化工、制藥設備等。
             
            ②主要性能參數見表
             
            表2-4金屬孔板波紋填料主要性能參數

            型號

            傾角/(嗲'

            峰髙/mm

            JC力直徑/rsim

            比表面積;

            空隙率/%

            SM-450

            駿

             

             

            m

            SM-350

            8

            It

             

            9S

            SM-250

            m

            m

             

            25:0

            97

            SM-150

            45

            24

            31- 5

            125

             

             
             
             
            (S)金屬網孔波紋填料
             
            ®簡介金屬網孔波紋填料如圖2-7所示.》是用金屬薄板沖壓、拉伸成特定的壓延 網片,表面成規則的菱形網孔,保持絲網波紋填料的幾舸規則結構沖壓成波紋片,再 組成盤狀波紋規整填料,按其波紋峰高與塔軸線傾角分成SW-45和SW-30兩種型號=
             
            ②主要性能參數見表2-5,
             
            表2-5金屬網孔波紋填料主要性能參數

            型號

            傾角/(°)

            理論板數/(個M)

            峰高/jttnl

            水力直徑/mm

            比表面積/(m2/m3)

            空隙率/%

            SW-45

            45

            6?8

            4.5

            5,7

            91. 6

            SW-30

            30

            4?5

            6.1

            9

            _ 1

             



            C4)壓延(刺)孔板波紋填料
             
            壓延(刺)孔板波紋填料如圖2-8所示。我國于1977年開發、研制成功了具有壓延刺孔板的 波紋填料。它以薄金屬板材為原料,與金屬絲網波紋填料的差別在于用金屬板片代替金屬網。在 金屬板經碾壓出密度很高的微細刺孔,每平方厘米有70個帶刺微細小孔,,然后把多刺孔板壓制 成波紋板片。它與金屬板波紋填料的區別主要是沒有在金屬板片上沖制小孔和壓制紋理,而是碾 &高分布密度的微細剌孔。其成盤、裝塔要求等均與網波紋、孔板波紋填料相同。
             
            酬_
             
            圖公_8壓延(刺)孔板波紋填料
             
            金屬壓延(刺)孔板波紋填料由于表面特殊的刺微孔結構,增強了填料的毛細作用,使 填料的潤濕性增高,其分離能力類似于網狀波紋填料,但抗堵能力比網狀波紋填料強。主要 特點是流量較大時基本保持了金屬絲網波紋填料的優良分離功能,又省去了拉絲編網的復雜
             
            工序,降低了填料造價。在一般化工、石油化工、化肥、環保等領域有著廣泛的應用前景。 S.. 1/2塑料波紋板狀填料 (1>簡介
             
            塑料波紋板狀填料如圖2-9所示,它主要有聚丙烯 :聚偏氟乙烯(PVDE),聚氯乙烯(PVC)等。聚丙烯可耐溫 | not;,聚偏氟乙烯可操作到isoc,主要優點楚耐腐蝕、質輕、 ^價廉、阻力小、效率高,類似T金屬孔板波紋填料。
             
            塑料波紋板狀填料與金厲波紋板狀填料結構相似,是由彼 此平行、交叉后垂直排列的波紋板片組成盤形的規整填料。填 料板片上可開有小孔以提高分離能力;若要求不高,則可不開 亦扣,以提高板片剛度。組成盤狀的填料在塔中上、下相鄰的 圖2,9塑料波紋板狀填料兩盤應交錯90。。未經處理的塑料一般有憎水性能,必要時可通
             
             
            過物理、化學等方法來改善塑料的潤濕性能。
             
            塑料波紋板狀填料的基本特性參數主要取決于填料板片的波紋峰高,而決定波紋形狀的 主要參數尚有傾角、波距、板厚等因素,其原理與金屬波紋板狀填料相似。
             
            (2)主要性能參數 見表2-6。
             
            表2-6塑料波紋板狀填料主要性能參數
             

            型號

            理論板數

            比表面積 /(m2/ms)

            空隙率/%

            壓力降

            堆積密度

            /(kg/m3)

            F-因子

            /Cm/s » (kg/m3)0.5]

            液體負荷

            SB-125Y

             

            0. 9 8 5

            露篇r*

            37-5

            8

            0. 20 ?100

            SB-250Y

             

            250

            ?' ;

             

            m

            制.

            G. 20?100

            SB-350Y

            3^ 5 ?4

             

            0.95

            mm :

            105

            ;%?100

            SB-500Y

            4—4. 5

            SOO

            0<9$

            稱通4‘ .

            tm

            1.8

            0. 2Q?1Q0

            SB-125X

            0.8 ?0.9

            125

            0. 985

            1- 4X10-4

            37.5 ?

            3.5

            0.20 ?100

            SB-250X

            L 5^2

            250

            0. 97

            1.8X10^

            ¥5

            2.8

            0. 20?100

            SB-350X

            2:y 8

            350

            ^0. 985

            1. 3X10-4

            fel

            0. 20?100

            SB-500X

            2.8?札|

            0. 93

            0. 93

             

            150

            % 1

            0. 20?100

             
             
             
            §•5.2.3陶瓷波紋板狀填料
             
            «)簡介
             
            陶瓷波紋板狀填料如圖2-10所示,是由許多具有相同幾何形狀的填料單元體一波紋片 相互平行、疊加組成的圓柱狀單元。由相互平行疊加的波紋片組成的圓 狀單層波紋板填料。因波紋填料的分離效率為散裝填料的幾倍到幾十倍,
             
            因而波紋填料又為高效填料。它與板式塔散堆填料相比具有效率高、降 壓低、處理量大、持液量小、放大效應不明顯、操作彈性大等一系列優 點。并且其具有良好的親水性能,表面可形成極薄的液膜湍動及氣流的 傾斜曲折通道,能促進氣流但又不阻擋氣流,使陶瓷填料能與金屬填料 相匹敵,而其耐腐蝕、耐髙溫性能讓金屬填料無法媲美。陶瓷波紋填料 與板式塔、散堆填料相比,具有以下優異的性能。
             
            (2)特點
             
            ①流通量大。新塔設計可縮小直徑,老塔改造可大幅度增加處理量。
             
            ②分離效率高。較散堆填料有大得多的比表面積。
             
            ③壓降低??晒澕s大量能源。
             
            ④操作彈性大,持液量小,放大效應不明顯。
             
            ⑤適用于對阻力降和理論板數有嚴格要求的腐蝕性混合物的精餾分離。真空乃至加壓 體系的操作均可使用。
             
            陶瓷波紋板狀填料不僅具有波紋填料優良的綜合性能,還具有陶瓷的耐酸、堿腐蝕性和 良好的表面潤濕性能,又耐高溫和低溫,適用于較強腐蝕性物系的物料分離。陶瓷的造價也 比較便宜。陶瓷波紋板狀填料是由許多具有相同幾何形狀的波紋片單元體相互平行疊加組 成,其應用外形為立方體單元和圓柱體單元等。其表面分布均勻的孔板波紋開孔率為5%? 10%,更多地增加了氣液的縱橫向混合。
             
            值得注意的是,在處理含有大量無機酸和堿的水時,該填料應用受限制或不宜應用.jt 外,尚有重量大、裝拆清洗不便等不足之處。

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