石英砂過濾器，學(xué)名淺層介質(zhì)過濾器，是一種在水處理領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的設(shè)備，其核心過濾介質(zhì)為石英砂。該設(shè)備通過巧妙利用石英砂的特性，在一定壓力下，讓濁度較高的原水穿透特定厚度的粒狀或非粒狀石英砂層，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水中各類雜質(zhì)的有效截留與去除。
從外觀與構(gòu)造來看，常見的石英砂過濾器罐體材質(zhì)多樣，涵蓋碳鋼、不銹鋼（如 304、316L 等）以及玻璃鋼材質(zhì)。碳鋼材質(zhì)成本相對(duì)較低，經(jīng)防腐處理后可適應(yīng)一般水質(zhì)條件；不銹鋼材質(zhì)耐腐蝕性強(qiáng)，適用于水質(zhì)較為復(fù)雜、腐蝕性較高的場(chǎng)景；玻璃鋼材質(zhì)則具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕且絕緣性好的特點(diǎn)，在一些對(duì)設(shè)備重量有要求或特定的工作環(huán)境中表現(xiàn)出色。設(shè)備內(nèi)部，石英砂濾料按照精心設(shè)計(jì)的級(jí)配進(jìn)行裝填。一般而言，表層鋪設(shè)粒徑較大的石英砂，通常為 0.5 - 1.2mm，主要用于攔截水中較大顆粒的懸浮物；底層則配置粒徑稍小的 0.3 - 0.5mm 石英砂，負(fù)責(zé)捕捉更為微小的雜質(zhì)。在濾料層下方，往往設(shè)有由鵝卵石等組成的支撐層，其粒徑通常在 16 - 32mm，作用是支撐濾料，防止其流失，同時(shí)保證水流均勻通過。此外，設(shè)備還配備了完善的布水與集水裝置。布水裝置多采用穹形穿孔管結(jié)構(gòu)，位于設(shè)備上部，確保進(jìn)水能夠均勻分布在濾料層表面，布水覆蓋率通常要求大于 95%，以避免出現(xiàn)水流短路現(xiàn)象；集水系統(tǒng)一般位于底部，如篩管精度控制在 50 - 80μm，可有效收集過濾后的清水，同時(shí)防止濾料隨水流帶出。
石英砂過濾器可有效去除水中的懸浮物，無論是大顆粒的泥沙，還是微小的膠體顆粒，都難以遁形。對(duì)水中的鐵、有機(jī)物、農(nóng)藥殘留、錳等污染物也有顯著的去除效果。由于石英砂表面存在一定的活性位點(diǎn)以及孔隙結(jié)構(gòu)，對(duì)部分微生物、氯、嗅味及部分重金屬離子同樣具備吸附與截留能力，從而實(shí)現(xiàn)降低水濁度、凈化水質(zhì)的目標(biāo)，為后續(xù)的水處理工序提供較為優(yōu)質(zhì)的進(jìn)水。在電子行業(yè)超純水制備流程里，作為預(yù)處理單元，它能夠?qū)⒃疂岫冉档椭?1NTU 以下，為后續(xù)反滲透等高精度處理工藝奠定良好基礎(chǔ)；市政給水系統(tǒng)中，通過多級(jí)串聯(lián)配置，其處理量可高達(dá) 200m3/h，滿足大規(guī)模供水的水質(zhì)凈化需求；在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)內(nèi)，憑借 97% 以上的 SS（懸浮物）去除率，有力地防止了換熱器因雜質(zhì)積累而結(jié)垢，保障冷卻系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。
在實(shí)際運(yùn)行過程中，當(dāng)過濾器運(yùn)行一段時(shí)間后，濾料表面與內(nèi)部會(huì)截留大量雜質(zhì)，導(dǎo)致進(jìn)出水的壓差逐漸增大。當(dāng)壓差達(dá)到 0.05 - 0.1MPa 時(shí)，就需要啟動(dòng)反沖洗程序。反沖洗時(shí)，逆向水流以 12 - 15L/s?m2 的流速通過濾料層，使濾料層膨脹率達(dá)到 25% - 30%。在此過程中，附著在濾料表面的污染物被強(qiáng)勁的水流剝離，隨反沖洗水排出設(shè)備，從而恢復(fù)濾料的過濾性能。為了進(jìn)一步提升設(shè)備性能與運(yùn)行穩(wěn)定性，一些石英砂過濾器還創(chuàng)新設(shè)計(jì)了雙層氣墊層，該氣墊層位于布水器與濾料之間，能夠有效緩沖進(jìn)水對(duì)濾層的沖擊，避免濾層出現(xiàn)板結(jié)現(xiàn)象，延長(zhǎng)濾料使用壽命；同時(shí)，控制系統(tǒng)標(biāo)配差壓傳感模塊，可感知過濾器的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)反沖洗程序的自動(dòng)觸發(fā)，極大地提高了設(shè)備運(yùn)行管理的便利性與自動(dòng)化程度。 此外，石英砂過濾器的操作簡(jiǎn)便，設(shè)備多采用模塊化設(shè)計(jì)理念，結(jié)構(gòu)緊湊，無論是安裝還是后期操作都十分靈活方便。在日常維護(hù)方面，主要工作為定期進(jìn)行反沖洗，通過定期反沖洗清除砂層中積累的雜質(zhì)，即可有效恢復(fù)過濾效能。同時(shí)，運(yùn)行過程中無需頻繁更換濾料，降低了運(yùn)行成本，且整個(gè)過濾過程環(huán)保無污染。用戶還可根據(jù)實(shí)際水量變化，靈活地增加或刪減過濾器數(shù)量，便于對(duì)設(shè)備進(jìn)行改擴(kuò)建，以適應(yīng)不同時(shí)期的生產(chǎn)需求。
工作原理：
石英砂過濾器的工作原理基于介質(zhì)過濾與吸附截留的協(xié)同作用，通過多層石英砂濾料形成的 “深度過濾層”，實(shí)現(xiàn)對(duì)水中雜質(zhì)的去除，同時(shí)借助反沖洗恢復(fù)濾料性能，形成循環(huán)運(yùn)行機(jī)制。
在過濾階段，原水在一定壓力（通常 0.1-0.3MPa）作用下，經(jīng)布水裝置均勻分布于過濾器頂部，自上而下穿透石英砂濾層。濾層中的石英砂按 “上粗下細(xì)” 的級(jí)配設(shè)計(jì)：上層大粒徑砂（0.5-1.2mm）先攔截水中較大的懸浮物（如泥沙、顆粒），下層小粒徑砂（0.3-0.5mm）則捕捉微小膠體和細(xì)顆粒。這種分級(jí)過濾的結(jié)構(gòu)，利用石英砂顆粒之間的孔隙形成 “迷宮式通道”，水流通過時(shí)，雜質(zhì)因機(jī)械篩分（大于孔隙的顆粒被直接阻擋）、慣性碰撞（水流繞過時(shí)雜質(zhì)撞擊砂粒表面被吸附）、吸附凝聚（砂粒表面電荷吸附帶相反電荷的膠體）等作用被截留，終潔凈水經(jīng)底部集水裝置流出，實(shí)現(xiàn)濁度降低和水質(zhì)凈化。
當(dāng)濾層運(yùn)行一段時(shí)間后，截留的雜質(zhì)逐漸填滿砂粒間隙，導(dǎo)致濾層阻力增大，進(jìn)出水壓差升至 0.05-0.1MPa，此時(shí)需啟動(dòng)反沖洗程序恢復(fù)過濾能力。反沖洗時(shí)，水流方向逆轉(zhuǎn)，由底部集水裝置進(jìn)入，以較高流速（12-15L/s?m2）向上沖洗濾層，使石英砂顆粒相互摩擦、碰撞，附著在砂粒表面的雜質(zhì)被剝離并隨反沖洗水排出。部分設(shè)備還會(huì)配合壓縮空氣輔助沖洗，通過氣泡擾動(dòng)增強(qiáng)砂粒間的摩擦效果，提升清洗效率。反沖洗結(jié)束后，濾層在重力作用下重新沉降分層，恢復(fù) “上粗下細(xì)” 的級(jí)配結(jié)構(gòu)，過濾器即可再次進(jìn)入過濾狀態(tài)。
整個(gè)過程無需化學(xué)藥劑參與，僅通過物理作用完成水質(zhì)凈化與濾料再生，既保證了過濾效率，又實(shí)現(xiàn)了低成本、環(huán)保的循環(huán)運(yùn)行。