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过滤知识扫盲 第二部分

2018-8-11 15:20| 发布者: core| 查看: 2600| 评论: 0|原作者: 韩峰

摘要: 我们讨论了机械过滤,以及筛选过滤是如何从水流中过滤颗粒的。现在咖啡壶式的过滤器在水族过滤中一般不用。薄膜过滤不适合大量水体过滤,因为它的过滤容量有限。不过看情形,你们还有在使用的。 许多工业生产中还 ...
我们讨论了机械过滤,以及筛选过滤是如何从水流中过滤颗粒的。现在咖啡壶式的过滤器在水族过滤中一般不用。薄膜过滤不适合大量水体过滤,因为它的过滤容量有限。不过看情形,你们还有在使用的。

许多工业生产中还在使用表面型过滤(筛选)。Gore-Tex(一种登山衣布料)作为屏障过滤材料在制药业广泛使用。比如制作一个规定时限溶解的胶囊,原料颗粒越大,溶解速度越慢。在制作成胶囊时各种大小的颗粒要分开。使用一些列的表面型过滤就能做到这一点,只是过滤孔比之前的例子中小一些。比如,第一层过滤孔直径为50微米,第二层为20微米,第三层为5微米。Gore-Tex 过滤材料能够精确的控制孔洞直径,区分颗粒大小。水族过滤系统并不需要这么精确的过滤。这样的过滤只有在之前RO/DI水的制造过程中才能用得上。一般使用第一层较大孔径的屏障过滤,然后接活性炭过滤,这样可以保护RO膜,防止其堆积污垢。
深层拦截过滤一般用在水族箱本身。深层过滤能承受高速水流。现在的表面型过滤孔径标准一致。深层拦截过滤成为了机械过滤的主要手段。想象一下,一个上直径为4英寸的漏斗?如果我们放垒球,球的大部分会卡在漏斗外,放一个棒球,能够深入漏斗一些,放一个台球,可以接触到漏斗底部,如果放入一颗BB弹,则可以顺利通过。这就是拦截过滤的过滤方式,跟你想象的会有差距吧。
拦截过滤的两种主要媒介形式是颗粒状或纤维状。砂过滤器是颗粒状媒介的,常用来处理废水。早期英国的爱德华富兰克林把慢砂滤池(slow sand filters)技术引入,进行废水净化。在长长的水渠内铺设一寸或两寸的砂床,废水流过砂床,水中的颗粒会沉积在砂床表面。当人们开始研究这种过滤的时候,发现藻类会起到积极的作用。随着时间的增加,微生物会在砂床表面生长。这些微生物分泌含糖和蛋白质的粘膜,使其粘附在砂床表面,以帮助其捕捉食物,应对环境变化。细菌附着在砂床表面,分泌物的直径与沙子微孔的直径基本相同,因此提供了额外的捕获水中颗粒的能力,这层生物薄膜被称为去污层(Schmutzedecke),德国的研究人员把它称为“dirty skin”。
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底砂层质地坚硬,不易进行渗透和穿透,而细菌膜能够更好的捕获水中的颗粒,并把它们粘住,好像把飞镖投向软木制作的标靶。英国学者把这个吸附粘附过程成为“sticky wicket”,其它国家的学者将其称为“impaction”。从过滤构造上看,筛选法过滤较大的颗粒,拦截法过滤的是中小颗粒。慢砂滤池的底砂表面会在底砂表面形成很脏的薄膜,需要手工清理掉。人们需要每隔一段时间清刮掉这些污物,然后在放回滤池前重新培养过滤器上的细菌和微生物。这个清理翻新的过程被称为菌膜再生“ripening”。美国康涅狄格州的New Haven是世界上少数使用慢砂滤池进行水净化的地方。通过对那些过滤池进行测试,证实很有溶解性有机物的废水在流经处理池后有机物明显减少。关于这种系统的其它不为人知的优势我们在以后讨论。
慢砂滤池面临的问题与表面过滤问题相同,为了得到更多的输出,需要增加过滤接触面积。慢砂过滤池可能占地好几英亩。为了减少占地面积,快速砂滤池(rapid sand filter),一种深层拦截过滤被发明了。这是目前饮用水处理厂普遍采用的技术。与慢砂过滤不同,这种过滤表层使用很细的砾石,下面是较粗的砾石。就像上文所提到的,这样做是有原因的,因为深层拦截过滤非常难于清理。快速砂滤池的水流速度要比慢砂滤池快得多,尽管表层使用了细砾石,有些颗粒还是会进入过滤媒介深层。这使得清洁过滤媒介变得很不现实,因为要移动太多的砂粒。这种砂床的清理方法叫反向洗涤(backwashing)。用高速水流反向冲洗过滤器。水流速度要足以使砂粒间相互产生移动,形成比原来结构更多的空间。被过滤媒介捕获的脏东西会随着水流被冲洗掉。一旦这种过滤器被清洗重新使用,过滤媒介上的细菌膜会消失,因为水流速度太高了,不过重新使用并不需要菌膜再生的过程。

你想告诉我们什么?难道水族过滤技术是源于污水处理技术?
许多有热带鱼饲养经验的朋友都了解底砂过滤(UGF)。大多数淡水水族箱都使用这种过滤,而且被认为是当时的一大进步。从定义上来说,这是一种砂床过滤,但因为其使用砾石,所以很难过滤小型颗粒。当我在自己的淡水水族箱上使用底砂过滤时,我使用外挂机械过滤(HOB)作为补充,从而去除底砂过滤不能滤除的小颗粒。UGF的真正目的不在于过滤颗粒状物质,但在这种过滤介质中堆积颗粒状物质会在某种程度上降低过滤的功效。

外挂(HOB,HANG ON BACK-POWER FILTERS)类型的机械过滤在海水水族箱(SW,salt water)很常见。外挂过滤在提供水流的同时能够很好的过滤水体。使用高压滤筒会加强效果。我常会看到“丢弃你的滤筒!”这样的忠告。这是指用滤筒作为生物过滤的情况,因为它总会产生这样那样的问题。但作为机械过滤的容器,它是无法超越的最佳设置。一个配用纳米滤材的Marineland Magnum滤筒能快速清洁乌云密布的水族箱。当机械过滤结束后,滤筒内还可以填充活性炭,作为化学过滤。它简直是万能的。我有一个旧的Aqua-Tec滤筒,每次使用检疫缸时都用它。在美国,我曾看到过过滤孔直径0.25微米的滤材,我想这足以过滤海水中的任何东西,甚至是细菌。这种材料可以用在Aqua-Tec过滤桶中,用在检疫缸上进行除菌过滤。过滤直径1微米的滤材就能过滤掉白点病寄生虫和绒毛病寄生虫,因为水流速度可以很快,所以效果甚至超过紫外杀菌灯。因为价格便宜,非常适合水族爱好者。
关于这种过滤器的一点提示:它们是绝对的纤维深层拦截过滤结构,反向洗涤不会有任何作用。它们可以用氯气清洗。将其浸泡在漂白剂中,被捕获的颗粒可以溶解。如果你的水族箱内有霰石(碳酸钙底砂),可以用50%醋进行浸泡,被捕获的霰石小颗粒能够被溶解,这种方法可以经常使用。

好了,今天就先到这里。下一我们结束机械过滤,并开始讨论生物过滤。我知道,大家都在等着生物过滤呢。

本文转自于海水驿站,转需请注明出处。


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