纤维束过滤技术的发展与应用
【摘要】笔者基于多年的纤维束过滤技术研究和实践经验，综合性地介绍了纤维过
滤技术的诞生和发展历程，阐述了纤维束过滤技术的特点与性能，分析了纤维过滤技术
的应用前景。
【关键词】纤维束过滤技术
1. 纤维过滤技术的诞生与发展
砂滤是历史最悠久的水过滤技术，距今约有 200 年历史。无论是城市供水还是工业
给水几乎所有水处理场合都离不开砂滤技术。砂滤技术的发展主要集中在滤池（滤器）
的结构形式上，对提高过滤效率贡献不明显。减小滤料尺寸可增大滤料的比表面积从而
提高过滤效率。但是，减小滤料尺寸同时增大滤层过滤水头损失，同时增大滤料在反冲
洗操作及过滤操作时流失的机会。因此，进一步提高砂滤技术及其它颗粒状滤料过滤技
术的过滤效率已受到不可超越的限制。
纤维滤料是指纤维状的过滤材料。像天然纤维，如棉花、蚕丝、动物毛发等，人工
合成纤维，如丙纶、涤纶、腈纶、锦纶、玻璃纤维等。纤维滤料和颗粒状滤料相比，具
有过滤水头损失小、滤料不易流失的特点，可以突破颗粒状滤料尺寸的限制。滤毡、缠
绕滤芯是最早出现的纤维过滤介质，这种过滤介质由于难清洗再生，只能用于小水量的
特殊场合，无法用于大规模水处理场合。
从二十世纪八十年代初开始，瑞典、日本、中国、前苏联等国家开始研究可清洗再
生的纤维过滤技术。日本尤尼奇卡公司和中国清华大学研究开发的纤维球过滤器，即用
短纤维制成纤维球，装填在过滤器内。主要缺点：①纤维容易脱落②清洗不干净。瑞典
人研究一种刷形纤维过滤器，即用纤维长丝制成纤维束，将一端挂在多孔管上，另一端
悬空或部分悬挂在载体上，流体自纤维束悬空端进入滤层，从多孔管一端流出。主要缺
点为工作时和清洗时滤层密度相同，保证清洗效果就不能很好地保证过滤效果。
2. 纤维束过滤技术的发展
我国纤维束过滤技术开始于 1985 年，从研究到工程实践已近二十年，根据密度调
解方式可分为囊调节式纤维束过滤器、机械调节式纤维束过滤器、水力调节式纤维束过
滤器等。
囊调节式纤维束过滤器是采用设置在滤层内部经特殊设计的囊体来调解纤维滤层
密度的方法。该方法具有滤层压缩度可调性强，密度调解较均匀等特点，为提高过滤精
度、增大截污容量提供了保障。主要缺点：增加了操作步骤、需定期更换囊体。
机械调节式纤维束过滤器是采用机械传动装置来调解纤维滤层密度的方法。该方法
由于纤维滤料的特性，会造成施力点附近的纤维滤料过度压缩，远离施力点的纤维滤料
难被压缩的现象，对保障过滤精度和截污容量不利，且容易损伤纤维滤料和机械装置。
水力调节式纤维束过滤器是借助过滤水流压缩纤维滤层，借助反洗水流放松纤维滤
层的方法。该方法不需外动力和操作即可调节纤维滤层的密度，具有操作简单、维护量
小等特点。主要缺点：纤维滤层压缩程度不足，影响过滤精度。
应用较多的是囊调节式纤维束过滤器水力调节式纤维束过滤器。经过近二十年的研
究开发和实践，目前主推第二代纤维束过滤器。
第二代纤维束过滤器所采取的技术措施：
采用专用的纤维材料；
纤维束经特殊处理，具有高吸附性高洗脱性均衡结构；
采用新的清洗方法及装置，强化清洗效果 ；
采用特殊设计的滤层密度调节装置，强调滤速、阻力、截污容量、过滤精度的协
调均衡。
第二代纤维束过滤器的特点：
改善了清洗效果；
提高了过滤精度和截污容量；
简化操作，减少维护；
拓展了适用范围。
3. 纤维束过滤技术的特点与性能：
（1） 纤维束过滤技术的特点
微米级滤料：采用软填料—纤维束作为滤元，其滤料单丝直径可达几十微米甚
至几微米，属微米级滤料（砂滤料属毫米级），具有巨大的比表面积大大提高。
滤层可压缩：纤维束滤料可压缩性强，堆积密度可调，过滤精度、过滤阻力可根据需要调整。
无级变孔隙滤层：纤维束滤层在特定结构的过滤器内在水流作用下可自动形成沿水流方向滤
层孔隙逐渐减小的无级变孔隙层态，无需象颗粒状滤料那样进行人工级配。
滤层有序稳定：纤维束滤元悬挂在过滤器内，耐冲击，不乱层，不流失，可承受高强度清洗，包括大流量气—水联合反冲洗。
性能稳定持久：纤维束滤元清洗时完全放松，且可采用高强度空气擦洗，清洗较彻底，滤
层不易板结，性能不衰减，滤料寿命可达十五年以上。
（2） 纤维束过滤技术的性能
过滤效率高
（SS 去除率 90～100%）
适用水质范围宽（SS10～1000mg/l）
过滤速度快
（20～120m/h）
截污容量大
过滤水头损失小
（初始水头损失 0.01 ～ 0.02MPa）
占地面积小
吨水造价低（40～60 元/吨/日）
自耗水率低（1～2%）
不需要更换滤元（滤元寿命不低于 15 年）
污水深度处理回用：
经生物二级处理的污水，水中还含有一些悬浮物（主要是生物絮体），BOD、COD
指标还比较高，采取进一步深度处理才能使其达到回用要求。纤维束过滤器（池），不仅过
滤速度快、过滤精度高，而且截污容量大，耐高强度气—水反冲洗，滤层不易板结等特点，
很适合污水深度处理回用的场合。
在污水深度处理回用场合采用纤维束过滤器（池），可省去沉淀或气浮单元，采取微絮凝过
滤工艺即在二沉池后仅设置纤维束过滤器（池）处理单元。
此工艺可去除 COD 约 50%，BOD 约 60%，处理成本（含折旧）约 0.15 元/吨。
纤维束过滤技术已成功地用于油田、石化、电力、冶金、市政等多种污水深度处理回用场合。