过滤器的主要工作原理

过滤器是用过滤介质(滤料) 对作为分散相的悬浮物进行拦截而允许作为连续相的水通过来实现两相分离的过程。典型过滤设备的结构包括滤层和承托层，图1为抽象的过滤原理示意图。过滤介质对悬浮物的拦截作用可分为筛除作用和吸附作用。筛除作用是针对较大的悬浮颗粒， 由于不能通过滤层而被截留在滤层的表层；而较小的悬浮颗粒尽管可以进入滤层，但这些颗粒在通过滤层时与过滤介质接触而被吸附在滤层中被滤除， 这就是吸附作用。对于象砂滤池等深床过滤器，可以滤除的颗粒远小于滤层的孔隙，说明其工作机理主要是吸附作用而不是筛除作用 。
 
    吸附是如何发生的?简单地说即当过滤介质对悬浮颗粒的吸力大于水流对悬浮颗粒的曳力时将发生吸附。过滤介质对悬浮颗粒的吸力主要取决于过滤介质的材料性质和结构两个因素。材料性质因素是由于其化学性质产生的表面吸力；结构因素是由于多孔结构会强化吸附作用。当材料相同时，颗粒与介质表面接触面积越大则吸力越强，而过滤介质所形成的微孔，一方面迫使细小悬浮颗粒获得与过滤介质接触的机会，另一方面也使其接触面积成倍增加，如图2所示。这样，在过滤介质的孔隙内悬浮颗粒会受到足够大吸力，而同时孔隙内的水流一般处于层流状态，流速不会很大，对悬浮颗粒的曳力也就不大，这样就会产生较强的吸附作用。因此，滤层孔隙的吸附作用对过滤性能的影响是很大的，制造更多更小的滤层孔隙会有效地提高过滤精度。

    当过滤器运行持续一定时间之后， 随着截留物累积量大到一定程度，过滤器的性能将会下降，主要表现在滤速的下降和过滤精度的降低。这时就需要进行反冲洗操作来清除截留物，恢复过滤性能。反冲洗的机理实际上是过滤的逆过程。对于筛除作用的截留物， 只用过滤水流的逆向流动就可以清除；但对于吸附作用的截留物，则没有这么简单，因为即使反洗强度很大，逆向水流在孔隙内仍处于层流状态，曳力的大小受到一定限制，并不能完全改变吸附状态。因此，对于吸附截留物的清除必须针对具体过滤装置的吸附特点采取合适的脱附办法。一般说来，产生吸附作用的过滤介质的材料因素是不易改变的， 只能通过改变过滤介质的结构因素，通常是通过解除其所形成的微孔隙来脱附。因而，能否解除滤层的孔隙是决定反洗效果的关键。油井采出水中的含油在过滤操作中可以被视为一种悬浮颗粒，但与固体颗粒相比，是不稳定的颗粒。分散的油滴容易分裂成更小的油滴，也容易聚并成更大的油滴，而且形状也很容易改变。因此，在过滤操作中，油滴严格说来是不能被筛除的，只能被吸附，或者是被吸附在筛除截留的固体颗粒中，或者被吸附在过滤介质中。比起固体颗粒，油滴的吸附效应更强，因而脱附也就更加困难