水處理填料與濾料(第三版)（簡體書）

本書分為緒論、水處理填料、水處理濾料和現代填料與濾料設備四部分，全面介紹了各種水處理填料與濾料的性能特點、分類，系統分析了各種水處理填料與濾料的發展應用前景、處理物件及其處理效果，對新型填料和濾料及其應用設備進行了詳細描述，並介紹了用廢棄物作填料和濾料在水處理中的實際應用，此外對幾種典型的水處理填料與濾料裝置及其應用做了闡述。
本書內容豐富翔實，可供給水和污水處理有關的工廠企業、專業公司、設計單位的廣大技術人員、科研人員、設計人員和管理人員等參考,也可供高等學校及研究院所相關專業師生作為教材或參考書，以便正確掌握及合理使用填料與濾料。

本書在構思和編排過程中始終注重可讀性、系統性，內容豐富，理論與工程實際相結合，中圖文並茂，具體有以下特點：
1、逐級引導，系統性強。從當前水處理現狀出發闡述水處理填料和濾料，層層展開，讓讀者對水處理填料和濾料有系統認知。
2、內容豐富，涵蓋面廣。涵蓋現階段水處理填料、濾料、相關設備及相應的標準，滿足讀者多方面的需求。
3、理論與工程實際相結合。詳細闡述各種水處理填料和濾料的作用機理、主要參數、特點和典型用途，以及其實際應用經驗，有助於讀者掌握、借鑒和應用。
4、圖文並茂，簡明扼要。本書每款調料、濾料和裝置等均配備相應圖片，直觀明了，語言簡練，平實易懂。

前言
隨著科技發展和水處理研究的不斷拓展與深入，水處理填料、濾料和相關裝置在不斷推陳出新。為順應水處理科學技術發展的需求，本次再版對《水處理填料與濾料》第二版內容進行了部分修改、調整，增補了近年來市場新型的水處理填料與濾料。本書全面介紹了各種水處理填料與濾料的性能特點、分類，系統分析了各種水處理填料與濾料的發展應用前景、處理物件及其處理效果，對新型填料和濾料及其應用設備進行了詳細描述，並介紹了用廢棄物料作為填料和濾料在水處理中的實際應用。
本次修訂主要修改和增補內容：第1章緒論，修訂了水處理填料和濾料相關技術在給水處理和污水處理領域的發展和應用。第2章水處理填料，主要添加了三維立體扇形片體填料、浮掛式填料、包埋菌填料及新型填料如生物繩填料、PPC填料、生物蠟塊填料等的相關內容，同時將原有新型填料章節的內容調入對應章節；在填料在水處理中的應用章節增加了盤片式填料、可流態化填料在水處理中的應用。第3章水處理濾料，主要添加了樹脂濾料和膜濾料的相關內容，將原有新型濾料調入對應章節，新增AFM活性過濾濾料、KATALOXLIGHT濾料、FERROLOXX濾料、二氧化鈦濾料、濾膜等相關內容；在濾料在水處理中的應用章節增加了樹脂濾料、超濾膜在水處理中的應用。第4章現代填料與濾料設備，新增加了三維立體結構生物轉盤、生物接觸氧化設備、SCSR高效生物膜反應器等內容。
本書可為與水處理有關的工廠企業、設計單位的廣大技術人員、科研人員和管理人員提供參考，也可作為給水排水工程、環境工程、大專院校及研究院所的學習教材。
本書由劉俊良、葉麗紅、李秀編著，中國工程院院士、哈爾濱工業大學博士生導師張杰教授主審。在校研究生白雪參加了第三版增補內容部分圖文整理工作。
本書參考了其他大量文獻資料，並向這些文獻作者表示衷心感謝。限於作者水平，書中不足與疏漏在所難免，懇請有關專家和廣大讀者指正。

編著者
2022年3月古城保定





第一版前言
水處理填料與濾料是水處理工藝中用於物化處理的過濾介質材料和生化處理的微生物棲息的載體物質，是現代水處理工藝中直接關係處理效果的不可缺失的環節。
過濾技術中，濾料及濾料層的構成是決定過濾設備性能優劣的關鍵，它們決定著濾後水的水質，決定著過濾設備的基本性能。因此，過濾技術的發展在很大程度上取決於對濾料和濾料層構成的研究與改進。隨著人類生活水平的不斷提高,人們對濾料的要求越來越高。經過多年的研究和發展，濾料的品種和規格日益增多,質量和性能逐步提高,應用範圍不斷擴大,適應了國民經濟發展的需要,尤其是在水處理行業得到了良好的效果，正在逐步推動我國水處理過濾技術的進步和發展。
填料作為生物膜法的核心組成部分，影響著污水回用事業的發展。在生物處理技術中，填料作為生物膜的載體，是影響處理效果的關鍵因素之一。因填料在水處理領域獨特的性能，國內外的水處理工作者一直不斷地研制、開發、生產和應用各種不同的填料,提高水處理技術水平，滿足各種需求。20世紀80年代以來，國內陸續開發了許多種類的填料，包括彈性填料、生物填料、纖維填料以及新型填料等，各種填料由於自身的特點，有著不同的優勢和劣勢，給了廠家選擇的空間，可以根據所需處理水質和水量以及所選處理工藝選擇最佳的填料。
目前國內尚無系統介紹填料和濾料的相關書籍出版。本書是作者在近幾年實踐積累、試驗研究和系統分析的基礎上，結合編著者多年來從事水和廢水處理教學科研的心得體會，對水處理所需的填料和濾料進行了詳細的總結、分析和介紹。其主要內容如下。第1章，結合污水回用的發展趨勢，分別闡明了填料和濾料在水處理行業的重要性以及廣闊的應用前景。
第2章，全面系統地論述了填料的發展過程、作用和性能特點，分析比較了各種填料（包括近幾年水處理行業的新型填料）的特點、處理物件及其處理效果，並對填料的發展趨勢進行了探討性論述；從填料改性、功能復合化、形狀改進和固體廢物利用四個方面論述了新型填料的開發。第3章，論述了濾料的過濾過程、作用和性能特點，分析了各種濾料（包括近幾年水處理行業的新型濾料）的特點、處理物件及其處理效果，並對濾料的發展趨勢進行了探討性闡釋。第4章，結合濾料的應用情況，對水處理行業濾料的應用設備進行了總結分析，主要包括濾料應用設備的性能參數、主要特點和典型用途。最後，為便於查閱，附錄部分列出了填料環境保護產品技術要求、水處理濾料等部分內容。
本書由劉俊良、王琴編著，中國工程院院士、哈爾濱工業大學博士生導師張杰教授主審。應編著者之約，王鵬飛、宋智能、張立勇、張鐵堅、劉京紅、任軼蕾、周利霞、張思若、丁玎、宋建武、畢蔭來等參加了本書的部分編寫工作。編著過程中得到城市水資源與水環境國家重點實驗室開放基金項目資助，資助項目編號HC 200903。另外，感謝江蘇金山環保工程集團為本書編著提供的部分資料等支持。
限於編著者時間和水平，書中不足與疏漏之處在所難免，敬請有關專家和廣大讀者批評指正。

編著者
2010年6月古城保定





第二版前言
水處理填料與濾料是水處理工藝中用於生化處理的微生物棲息的載體物質和物化處理的過濾介質材料，從污水回用的發展趨勢看，無論是集中式污水回用方式後的深度處理還是分散回用的生物膜法，填料和濾料在污水回用中都是必不可少的環節，並發揮著舉足輕重的作用。
填料是污水生物膜處理法的核心部分，它直接影響到處理效果、投資成本及運作費用。在生物處理技術中，填料作為生物膜的載體，是影響處理效果的關鍵因素之一。因填料在水處理領域獨特的性能，國內外的水處理工作者一直不斷地研制、開發、生產和應用各種不同的填料,提高水處理技術水平，滿足各種需求。20世紀80年代以來，國內陸續開發了許多種類的填料，包括彈性填料、生物填料、纖維填料以及新型填料等，各種填料由於自身的特點，有著不同的優勢和劣勢，給了廠家選擇的空間，可以根據所需處理水水質和水量的特點以及所選處理工藝，選擇最佳的填料。
過濾技術中，濾料及濾料層的構成是決定過濾設備性能優劣的關鍵，它們決定著濾後水的水質，決定著過濾設備的基本性能。因此，過濾技術的發展在很大程度上取決於對濾料和濾料層構成的研究與改進。隨著人類生活水平的不斷提高，人們對濾料的要求越來越高。經過多年的研究和發展，濾料的品種和規格日益增多，質量和性能逐步提高，應用範圍不斷擴大,不斷適應國民經濟發展的需要, 尤其是在水處理行業得到了良好的發展，正在逐步推動我國水處理過濾技術的進步和發展。
本書全面介紹了各種水處理填料與濾料的性能、特點和分類，系統分析了各種水處理填料與濾料的處理物件、處理效果及其發展前景，並對《水處理填料與濾料》（第一版）作了修改和補充，特別補充了填料與濾料的應用實例，以及用廢棄物做填料和濾料在水處理方面的應用實例。這樣，不僅對填料和濾料在性能、特點、參數上做了詳細介紹，在實際應用中也有描述，豐富了本書的內容，使其更具有參考性。本書主要修改內容有：第1章改為緒論，系統介紹了水處理的方法，分別闡明了填料和濾料在水處理行業的重要性以及廣闊的應用前景。第2章對填料作了更全面的說明，豐富了文章內容，並重點添加了廢棄物填料以及填料在水處理中的應用。第3章對濾料作了更全面的說明，並重點添加了廢棄物濾料以及濾料在水處理中的應用。特別在第2章和第3章中介紹了填料、濾料在水處理中的實例應用，為填料、濾料的全面應用提供參考。最後修訂了附錄，更方便查閱，也豐富了附錄部分關於填料環境保護產品技術要求、水處理濾料的內容。
本書可為與水處理有關的工廠企業、設計單位的廣大技術人員、科研人員和管理人員提供參考，也可作為給水排水工程、環境工程、大專院校及研究院所的學習教材。
本書由劉俊良、王琴、李君敬編著，中國工程院院士、哈爾濱工業大學博士生導師張杰教授主審。其中，劉俊良、付寶樂、王佳琪參加了第1章和第2章的編著工作，王琴、張立勇、張鐵堅參加了第3章的編著工作，張小燕、郭華、李君敬參加了第4章及附錄的編著工作，並由付寶樂進行了整個書稿的整理。
本書在編著過程中參考了其他大量的文獻資料，在此向這些文獻作者表示衷心感謝。限於作者水平，書中不足與疏漏在所難免，懇請有關專家和廣大讀者指正。

編著者
2015年1月30日古城保定

第1章 緒論 1
1.1 水處理技術 1
1.2 水處理中的填料 2
1.3 水處理中的濾料 2
1.4 水處理填料與濾料設備 3
參考文獻 3

第2章 水處理填料 4
2.1 填料的發展 4
2.2 填料的作用 5
2.3 填料的性能 7
2.3.1　填料的性能要求 7
2.3.2　填料的性能參數 7
2.4 填料分類概述 9
2.5 定型固定式填料 10
2.5.1　蜂窩狀填料 11
2.5.2　波紋板狀填料 14
2.5.3　三維立體扇形片體填料 20
2.6 分散式填料 21
2.6.1　分散堆積式填料 22
2.6.2　分散懸浮式填料 27
2.7 懸掛式填料 45
2.7.1　軟性填料 45
2.7.2　半軟性填料 47
2.7.3　組合式填料 47
2.7.4　彈性立體填料 51
2.7.5　簾帶式懸掛式填料 55
2.8 浮掛式填料 57
2.8.1　針刺聚氨酯纖維條狀填料 58
2.8.2　阿科蔓填料 58
2.8.3　科利爾生物帶 59
2.9 新型填料 60
2.9.1　PPC 高效生物載體 60
2.9.2　AMC 高效生物載體 61
2.9.3　包埋菌填料 62
2.9.4　生物蠟塊填料 64
2.9.5　竹片填料 65
2.9.6　生物繩填料 65
2.9.7　生物簾填料 67
2.10 廢棄物填料 69
2.10.1　天然材質固體廢棄物在填料中的應用 69
2.10.2　礦業廢棄物用作人工濕地填料處理污水 70
2.10.3　農林廢棄物用作重金屬離子吸附劑 72
2.11 填料的比較 73
2.12 填料研究的發展方向 75
2.12.1　水處理中新型填料的開發 75
2.12.2　水處理中填料的作用機制 81
2.13 填料在水處理中的應用 83
2.13.1　生物接觸氧化填料在水處理中的應用 83
2.13.2　塔填料在工業中的應用 84
2.13.3　盤片式填料在水處理中的應用 86
2.13.4　可流態化填料在水處理中的應用 86
參考文獻 87

第3章 水處理濾料 90
3.1 濾料的發展 90
3.1.1　從單層到多層的轉變 90
3.1.2　從天然到人工的轉變 91
3.1.3　濾料材質的轉變 91
3.2 濾料的作用 92
3.3 濾料的性能 92
3.3.1　濾料的性能要求 92
3.3.2　濾料的主要性能參數 93
3.4 濾料的分類概述 94
3.5 天然礦物類凈水濾料 95
3.5.1　無煙煤濾料 95
3.5.2　石英砂濾料 96
3.5.3　鵝卵石 （ 礫石 ） 濾料 97
3.5.4　錳砂濾料 97
3.5.5　磁鐵礦濾料 98
3.5.6　火山巖濾料 99
3.5.7　石榴石濾料 99
3.5.8　沸石濾料 100
3.5.9　金剛砂濾料 101
3.5.10　瓷砂濾料 101
3.5.11　人造火山灰 （ SVA ） 濾料 102
3.5.12　海泡石 103
3.5.13　膨脹珍珠巖 104
3.5.14　硅藻土 106
3.5.15　蒙脫土 107
3.5.16　凹凸棒土 107
3.5.17　麥飯石 110
3.5.18　蛇紋石濾料 110
3.5.19　陶粒濾料 111
3.5.20　陶柱濾料 120
3.5.21　浮石濾料 121
3.5.22　多孔陶瓷濾料 121
3.5.23　改性火山巖濾料 123
3.5.24　空心陶瓷球濾料 123
3.5.25　其他天然礦物凈水濾料 124
3.6 生物材質類凈水濾料 124
3.6.1　果殼類濾料 124
3.6.2　活性炭濾料 125
3.6.3　果殼活性炭 127
3.6.4　焦炭濾料 127
3.7 化工材質類凈水濾料 128
3.7.1　聚丙烯濾芯 128
3.7.2　聚醚砜濾芯 129
3.7.3　聚四氟乙烯濾芯 130
3.7.4　纖維球濾料 131
3.7.5　纖維束濾料 132
3.7.6　聚酯纖維針刺氈覆膜濾料 133
3.7.7　聚苯乙烯泡沫顆粒濾珠濾料 134
3.7.8　彗星式纖維濾料 135
3.7.9　旋翼式纖維濾料 136
3.7.10　Mediaflo 濾料 138
3.7.11　膜濾料 138
3.7.12　離子交換樹脂濾料 143
3.7.13　其他化工材質凈水濾料 147
3.8 金屬礦物濾料 147
3.8.1　活性氧化鋁 147
3.8.2　凱得菲 （ KDF ） 多金屬濾料 147
3.8.3　鐵屑濾料 148
3.8.4　海綿鐵 149
3.8.5　其他金屬礦物濾料 149
3.9 廢棄物濾料 150
3.9.1　果殼做濾料 150
3.9.2　利用廢棄物制備系列多孔陶瓷濾料 151
3.10 幾種典型的新型濾料 152
3.10.1　微孔陶瓷過濾管 152
3.10.2　陶瓷膜 153
3.10.3　PTFE 雜化膜-柔性陶瓷膜 154
3.10.4　基於沸石的除重金屬濾料 155
3.10.5　AFM 活性過濾濾料 156
3.10.6　聚砜膜 158
3.10.7　聚酰胺膜 160
3.10.8　醋酸纖維素膜 160
3.10.9　聚偏氟乙烯膜 162
3.10.10　星型超濾膜 163
3.10.11　D001 大孔強酸性苯乙烯系陽離子交換樹脂 164
3.10.12　D201 大孔強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂 165
3.10.13　KATALOX-LIGHT 濾料 167
3.10.14　FERROLOX-X 濾料 169
3.10.15　二氧化鈦濾料 169
3.11 濾料的發展趨向 171
3.12 濾料在水處理中的應用 173
3.12.1　沸石在水處理中的應用 173
3.12.2　生物陶粒濾料在水處理中的應用 175
3.12.3　無煙煤在水處理中的應用 176
3.12.4　樹脂濾料在水處理中的應用 177
3.12.5　超濾膜在水處理中的應用 178
參考文獻 180

第4章 現代填料與濾料設備 183
4.1 纖維轉盤濾池 183
4.2 電動刷式全自動自清洗水過濾器 185
4.3 全自動陣列超濾器 186
4.4 自動旋流集污式砂濾器 188
4.5 板框式過濾器 190
4.6 砂芯過濾器 191
4.7 活性炭過濾器 192
4.8 袋式過濾器 193
4.9 自潔式排氣水過濾器 195
4.10 機械過濾器 196
4.11 除鐵錳過濾器 197
4.12 盤式過濾器 198
4.13 黃銹水過濾器 200
4.14 生物過濾裝置 200
4.15 反滲透裝置 203
4.16 膜生物反應器 204
4.17 三維立體結構生物轉盤 210
4.18 生物接觸氧化設備 212
4.19 SCSR 高效生物膜反應器 214
4.20 PTFE 雜化膜一體化設備 215
4.21 連續電除鹽設備 216
參考文獻 218

附錄 水處理用濾料 （ CJ/T 43—2005 ） 220