保安过滤器滤芯结构与设计

2025-01-15 16:57 宁夏

在水处理项目中的反渗透、纳滤前端普遍采用保安过滤器，以拦截大颗粒杂质，防止膜元件受到机械损伤。通常要求保安过滤器滤芯过滤精度为5 μm，但现在很多滤芯制造商为了响应采购方对滤芯使用寿命的要求，利用采购方无法测量过滤精度这一情况，将过滤精度放大，这样使反渗透或纳滤膜失去了前置保护。本文从保安过滤器滤芯结构出发，分享保安过滤器滤芯的设计方法，供水处理人士参考。

一、滤芯结构

为了增大过滤面积，保安过滤器滤芯普遍采用打褶设计，如下图所示。

褶数越多、过滤面积越大、但压差也越大，所以褶数应合理选取。有学者基于Flunte软件，模拟打褶滤芯运行，U型褶最优褶数为n=70个、V型褶最优褶数为n=60个。

褶的高度h也直接影响过滤面积的大小，一般可取滤芯直径D的1/4。我们经常使用的保安过滤器滤芯尺寸为直径D×长度L=160 mm×1016 mm。

二、滤芯设计

1.过滤面积A

一支保安过滤器滤芯的过滤面积可按下式计算。

式中：A为保安过滤器滤芯过滤面积，m2；n为褶数，个；h为褶的高度，mm；L为滤芯长度，mm。

例如我们经常使用尺寸的直径D×长度L=160 mm×1016 mm滤芯，过滤面积计算如下。

2.过滤水量Q

一支保安过滤器滤芯的过滤水量可按下式计算。

式中：Q为为保安过滤器滤芯过滤的过滤水量，m³/h；ΔP为保安过滤器压差，MPa；A为保安过滤器滤芯过滤面积，m2；μ为水的动力粘度，mPa·s，25℃时，μ=0.8937 mPa·s；K为过滤能力总数，保安过滤器滤芯的过滤层为PP熔喷材质，K=1.67 m-1。

例如我们经常使用尺寸的直径D×长度L=160 mm×1016 mm滤芯，通常允许最大压差ΔP=0.15 MPa，则过滤水量计算如下。

3.过滤能力讨论

从以上计算结果可见，一支过滤精度5 μm的滤芯过滤能力约为2 m³/h，可能部分读者会认为该值偏低，实际使用的滤芯较这个数值高很多。这便是由于滤芯制造商将过滤精度放大的结果。因为过滤水量还有一个算法，如下式所示。

式中：q为PP熔喷材料的透水量，其与过滤精度有关。

各种过滤精度下，滤芯的透水量如下表所示。

从上表可见，如将过滤精度由5 μm扩大到30~50 μm之间，则滤芯过滤能力可以提高2~3倍。同时，5 μm的滤芯透过的最大杂质颗粒粒径为25~35 μm之间，而50 μm的滤芯透过的最大杂质颗粒粒径为65~95 μm之间，这将使滤芯截留的杂质颗粒减少，压差上升缓慢，使用寿命延长，但给后端的膜元件带来巨大的安全隐患。

结论

保安过滤器滤芯是保证反渗透和纳滤膜元件受到损伤和污染的重要备品备件，近些年来，由于滤芯制造商越来越多，而采购方多以低价中标方式进行采购，导致竞争越来越激烈，从而演化为恶性竞争。因此，在选择滤芯时，我们应该客观评价滤芯更换成本与膜元件更换和清洗成本的关系。

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