污水处理中过滤器选型和计算

污水处理中过滤器选型和计算

一、 污水处理过滤器选型的核心步骤

步骤一：明确过滤目标与进水水质

这是选型的根本依据。

1.处理目标：

· ?达标排放： 满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A或更严格的标准（通常要求SS≤10mg/L，TP≤0.5mg/L）。

· ?再生水回用： 作为反渗透（RO）、微滤（MF）等膜系统的预处理，要求更高（通常要求SDI（污染密度指数）<5，甚至<3）。

· ?直接回用： 用于绿化、冲洗、景观环境等，有相应的回用水标准。

2.进水水质（关键！）：

· ?悬浮物（SS）浓度： 这是最重要的参数。来自二沉池的出水SS通常在20-30mg/L左右。

· ?颗粒粒径分布： 了解杂质的尺寸，有助于选择过滤精度。

· ?其他参数： 化学需氧量（COD）、总磷（TP）浓度（是否需化学除磷）、油脂含量等。

步骤二：确定核心性能参数与设计流量

1.设计流量（Q）：

· ?平均流量： 用于计算平均过滤负荷和运行成本。

· ?峰值流量： 这是选型的决定性流量。过滤器必须在峰值流量下仍能稳定运行并达标。峰值流量通常是平均流量的1.3-2.0倍（取决于厂区特点）。单位： m?/h

2.过滤精度/滤料选择：

· ?滤布/滤网过滤器： 如转盘过滤器、自清洗过滤器，精度可达10μm，占地面积小。

· ? cartridge过滤器： 精度1-100μm，常用于小流量或膜前保安过滤。

· ?石英砂滤料： 最常用，成本低。有效粒径通常为0.8-1.2mm，用于去除细小悬浮物。

· ?无烟煤滤料： 比重轻，孔隙率大，纳污能力强，常用于高速过滤器。

· ?多层滤料（如无烟煤 石英砂 石榴石）： 形成从上到下由粗到细的孔隙分布，纳污能力最强，过滤周期长。

· ?常规滤料（用于深度过滤）：

· ?滤芯式（用于精密过滤）：

3.设计滤速（v，核心参数）：

· ?重力式砂滤池（V型滤池等）： 8-12 m/h

· ?压力式砂滤罐（多介质过滤器）： 10-15 m/h（峰值时可达15-20 m/h）

· ?转盘过滤器： 最高可达10-15 m/h

· ?定义： 单位时间内通过单位过滤器横截面积的水量。单位：m/h（米/小时）。

· ?意义： 滤速直接决定了过滤器的尺寸和投资成本。滤速过高，出水水质差，运行周期短；滤速过低，投资成本高。

· ?常用范围：

4.运行周期与反冲洗：

· ?允许水头损失： 过滤器从干净到需要反冲洗的压差增长范围，通常为2-5米水柱。

· ?反冲洗方式： 水冲、气水联合反冲洗。需要确认反冲洗水源、气源和强度是否满足。

· 二、 核心计算过程（以常见的压力式多介质过滤器为例）

计算的目标是确定过滤器的直径、数量和反冲洗系统的需求。

1. 计算单台过滤器的所需面积（A）和直径（D）

核心公式：

· ?A = Q / v

· ?D = √(4A / π) = √(4Q / (πv))

公式说明：

· ?A：单台过滤器的横截面积（m?）

· ?Q：单台过滤器承担的设计流量（m?/h）。注意：总流量应由多个过滤器并联承担。

· ?v：选定的设计滤速（m/h）

· ?D：过滤器的直径（m）

举例计算：

· ?已知： 污水处理厂峰值流量 Q_peak = 400 m?/h。计划选用4台压力式砂滤罐并联运行。设计滤速选 v = 15 m/h。

· ?计算单台流量： Q_single = Q_peak / 4 = 400 / 4 = 100 m?/h

· ?计算单台所需面积： A_single = Q_single / v = 100 / 15 ≈ 6.67 m?

· ?计算单台直径： D = √(4 * 6.67 / π) = √(8.5) ≈ 2.92 m

· ?选型结果： 选择 3.0米直径 的压力式过滤器4台。

校核： 当1台过滤器停产检修进行反冲洗时，其余3台运行的实际滤速为 v39; = 400 / 3 / (π*(3/2)?) ≈ 18.9 m/h。此滤速仍在可接受范围内，设计合理。

2. 反冲洗系统计算

反冲洗的目的是清除滤料中截留的污染物。计算包括反冲洗流量和强度。

· ?反冲洗强度（q）： 单位面积滤料在单位时间内需要的反冲洗水量。单位：L/(m?·s)

o ?石英砂滤料： 12-15 L/(m?·s)

o ?无烟煤 石英砂双层滤料： 13-16 L/(m?·s)

o ?气水反冲： 水冲强度可降低至 6-8 L/(m?·s)

· ?反冲洗流量（Q_bw）：

o ?Q_bw = q * A * 3.6（单位换算：将L/(m?·s) 转换为 m?/h）

o ?接上例，取 q = 15 L/(m?·s)，单台面积 A = π*(1.5)? ≈ 7.07 m?

o ?Q_bw = 15 * 7.07 * 3.6 ≈ 382 m?/h

· ?反冲洗水泵/水箱选型： 需要配备一台流量约380-400m?/h，扬程满足克服过滤器阻力和管道损失的水泵。或者设置一个足够大的反冲洗水箱，储存一次反冲洗所需的水量（反冲洗时间通常5-10分钟）。

· 

---

三、 污水处理中常见的过滤器类型及选型要点

过滤器类型	优点	缺点	适用场景	选型关键点
重力式滤池（V型、D型）	运行稳定，出水效果好，经验成熟	占地面积大，土建成本高	大型污水处理厂（>5万吨/日）	滤速、滤料级配、配水系统
压力式过滤器（多介质）	占地面积小，可成套设备，建设快	罐体防腐要求高，单台处理量有限	中小型污水厂、提标改造、工业废水	滤速、直径、承压，滤料级配
转盘过滤器	占地极小，水头损失小，自动化高	对进水SS波动较敏感，毛刷易损	用地紧张的污水厂、膜前预处理	过滤盘片精度（常用10μm），过流能力
自清洗过滤器（网式/刷式）	全自动，不停机清洗，占地小	纳污容量相对较小，精度较高	小流量处理、循环水系统、泵前保护	过滤精度、自清洗触发压差，处理流量

总结与建议

1.水质是根本： 务必进行详细的水质分析，特别是SS和粒径分布，必要时进行中试试验。

2.流量要准确： 峰值流量是安全余量的保证。

3.滤速是关键： 它是连接流量和尺寸的核心参数，选择需谨慎。

4.反冲洗是保障： 必须设计可靠且足够的反冲洗系统，否则过滤器无法长期稳定运行。