传统深层过滤机理

  深层过滤式化工过程非均相分离中基本的方法之一，它主要用于去除水和废水中的悬浮物、胶体和微生物等的单元过程。随着工业的迅速发展，环境污染的加剧，水资源日益短缺，人们对深层过滤进行了大量的理论和实验研究。目前，深层过滤在工业生产中获得了广泛的应用，在饮用水处理、工业水处理、油田回注水处理等领域取得很大的效益。

  传统滤料的滤尘过程分两个阶段：第一阶段是含尘气体通过清洁滤料，此时起滤尘作用的是滤料纤维，随着阻留粉尘量不断增加，一部分粉尘嵌入滤料内部，纤维间隙逐渐减小，最终形成附着在滤料表面的一次粉尘层；第二阶段是一次粉尘层起主要过滤作用，对气体中粉尘进行分离。这种传统的过滤方式称为“深层过滤”。过滤机理主要为碰撞、拦截和扩散。以无纺布和针刺毡为代表的深层过滤主要是利用过滤介质间隙进行过滤。

  传统、常规过滤都是深层过滤，滤袋采用单一滤料。当含尘颗粒小于过滤介质的孔隙，颗粒可以进入弯曲的孔隙而被截留在滤袋上，这就是收尘。由于被收粉尘的尺寸往往比滤袋间纤维的孔隙要小很多，因此，通过筛滤来捕集粉尘的作用很小。粉尘之所以能高效地收集下来，从机理上说，是截流、惯性碰撞、扩散、重力和静电力综合作用的结果。

  刚使用的滤袋，由于纤维间孔隙较大，收尘效率较低。传统袋式除尘器采用布袋滤料对含尘气体进行过滤，使粉尘截留在滤料上，形成粉尘层继续捕集尘粒以达到除尘作用。在袋式除尘器开始使用时，主要依靠滤料纤维产生的筛滤、拦截、惯性碰撞、扩散及静电等效应，将粉尘阻留在滤料表面层。机织布滤料（如：729、208等）将尘粒阻留于滤料表面，非机织滤料（无纺布：针刺毡类等）除在滤袋表面附着外，还能使尘粒进入滤料内部，有内部过滤作用。随着过滤的进行，粉尘在滤料的孔眼内架桥形式粉尘层，收尘效率就逐步上升。对于非织造滤料，粉尘深入内部的情况更明显。初始粉尘层形成后，对气流中粉尘的捕集主要是依靠这个初始层以后逐渐增厚的粉尘层起收尘的作用，粉尘层依靠滤袋支撑。

  随着粉尘层的增厚和孔隙的减少，滤袋的阻力也随之增加，当阻力达到一定值时就需要对其进行反清洗清灰。反清洗过程必须不破坏初始粉尘层，从而保持高的收尘效率。

  滤袋的压力损失与清灰后保留在滤料上的粉尘层量有直接的关系，而深层过滤正是依靠滤料上的初始粉尘层来达到有效的过滤。这个初始粉尘层在发挥过滤作用的同时，也会使运行阻力不断增加，而且不能随清灰循环而全部清除。最终压力损失（运行阻力）不断升高，收尘器处理风量下降，过滤效果越来越差，粉尘不能穿透滤袋而使收尘效率降低。

  为保证滤料持续工作，应定期对滤料进行清灰，清灰时尽量做到不破坏“一次粉尘层”。