纖維束過濾技術的發展與應用
【摘要】筆者基于多年的纖維束過濾技術研究和實踐經驗，綜合性地介紹了纖維過
濾技術的誕生和發展歷程，闡述了纖維束過濾技術的特點與性能，分析了纖維過濾技術
的應用前景。
【關鍵詞】纖維束過濾技術
1. 纖維過濾技術的誕生與發展
砂濾是歷史最悠久的水過濾技術，距今約有 200 年歷史。無論是城市供水還是工業
給水幾乎所有水處理場合都離不開砂濾技術。砂濾技術的發展主要集中在濾池（濾器）
的結構形式上，對提高過濾效率貢獻不明顯。減小濾料尺寸可增大濾料的比表面積從而
提高過濾效率。但是，減小濾料尺寸同時增大濾層過濾水頭損失，同時增大濾料在反沖
洗操作及過濾操作時流失的機會。因此，進一步提高砂濾技術及其它顆粒狀濾料過濾技
術的過濾效率已受到不可超越的限制。
纖維濾料是指纖維狀的過濾材料。像天然纖維，如棉花、蠶絲、動物毛發等，人工
合成纖維，如丙綸、滌綸、腈綸、錦綸、玻璃纖維等。纖維濾料和顆粒狀濾料相比，具
有過濾水頭損失小、濾料不易流失的特點，可以突破顆粒狀濾料尺寸的限制。濾氈、纏
繞濾芯是最早出現的纖維過濾介質，這種過濾介質由于難清洗再生，只能用于小水量的
特殊場合，無法用于大規模水處理場合。
從二十世紀八十年代初開始，瑞典、日本、中國、前蘇聯等國家開始研究可清洗再
生的纖維過濾技術。日本尤尼奇卡公司和中國清華大學研究開發的纖維球過濾器，即用
短纖維制成纖維球，裝填在過濾器內。主要缺點：①纖維容易脫落②清洗不干凈。瑞典
人研究一種刷形纖維過濾器，即用纖維長絲制成纖維束，將一端掛在多孔管上，另一端
懸空或部分懸掛在載體上，流體自纖維束懸空端進入濾層，從多孔管一端流出。主要缺
點為工作時和清洗時濾層密度相同，保證清洗效果就不能很好地保證過濾效果。
2. 纖維束過濾技術的發展
我國纖維束過濾技術開始于 1985 年，從研究到工程實踐已近二十年，根據密度調
解方式可分為囊調節式纖維束過濾器、機械調節式纖維束過濾器、水力調節式纖維束過
濾器等。
囊調節式纖維束過濾器是采用設置在濾層內部經特殊設計的囊體來調解纖維濾層
密度的方法。該方法具有濾層壓縮度可調性強，密度調解較均勻等特點，為提高過濾精
度、增大截污容量提供了保障。主要缺點：增加了操作步驟、需定期更換囊體。
機械調節式纖維束過濾器是采用機械傳動裝置來調解纖維濾層密度的方法。該方法
由于纖維濾料的特性，會造成施力點附近的纖維濾料過度壓縮，遠離施力點的纖維濾料
難被壓縮的現象，對保障過濾精度和截污容量不利，且容易損傷纖維濾料和機械裝置。
水力調節式纖維束過濾器是借助過濾水流壓縮纖維濾層，借助反洗水流放松纖維濾
層的方法。該方法不需外動力和操作即可調節纖維濾層的密度，具有操作簡單、維護量
小等特點。主要缺點：纖維濾層壓縮程度不足，影響過濾精度。
應用較多的是囊調節式纖維束過濾器水力調節式纖維束過濾器。經過近二十年的研
究開發和實踐，目前主推第二代纖維束過濾器。
第二代纖維束過濾器所采取的技術措施：
采用專用的纖維材料；
纖維束經特殊處理，具有高吸附性高洗脫性均衡結構；
采用新的清洗方法及裝置，強化清洗效果 ；
采用特殊設計的濾層密度調節裝置，強調濾速、阻力、截污容量、過濾精度的協
調均衡。
第二代纖維束過濾器的特點：
改善了清洗效果；
提高了過濾精度和截污容量；
簡化操作，減少維護；
拓展了適用范圍。
3. 纖維束過濾技術的特點與性能：
（1） 纖維束過濾技術的特點
微米級濾料：采用軟填料—纖維束作為濾元，其濾料單絲直徑可達幾十微米甚
至幾微米，屬微米級濾料（砂濾料屬毫米級），具有巨大的比表面積大大提高。
濾層可壓縮：纖維束濾料可壓縮性強，堆積密度可調，過濾精度、過濾阻力可根據需要調整。
無級變孔隙濾層：纖維束濾層在特定結構的過濾器內在水流作用下可自動形成沿水流方向濾
層孔隙逐漸減小的無級變孔隙層態，無需象顆粒狀濾料那樣進行人工級配。
濾層有序穩定：纖維束濾元懸掛在過濾器內，耐沖擊，不亂層，不流失，可承受高強度清洗，包括大流量氣—水聯合反沖洗。
性能穩定持久：纖維束濾元清洗時完全放松，且可采用高強度空氣擦洗，清洗較徹底，濾
層不易板結，性能不衰減，濾料壽命可達十五年以上。
（2） 纖維束過濾技術的性能
過濾效率高
（SS 去除率 90～100%）
適用水質范圍寬（SS10～1000mg/l）
過濾速度快
（20～120m/h）
截污容量大
過濾水頭損失小
（初始水頭損失 0.01 ～ 0.02MPa）
占地面積小
噸水造價低（40～60 元/噸/日）
自耗水率低（1～2%）
不需要更換濾元（濾元壽命不低于 15 年）
污水深度處理回用：
經生物二級處理的污水，水中還含有一些懸浮物（主要是生物絮體），BOD、COD
指標還比較高，采取進一步深度處理才能使其達到回用要求。纖維束過濾器（池），不僅過
濾速度快、過濾精度高，而且截污容量大，耐高強度氣—水反沖洗，濾層不易板結等特點，
很適合污水深度處理回用的場合。
在污水深度處理回用場合采用纖維束過濾器（池），可省去沉淀或氣浮單元，采取微絮凝過
濾工藝即在二沉池后僅設置纖維束過濾器（池）處理單元。
此工藝可去除 COD 約 50%，BOD 約 60%，處理成本（含折舊）約 0.15 元/噸。
纖維束過濾技術已成功地用于油田、石化、電力、冶金、市政等多種污水深度處理回用場合。