水处理填料与滤料（第三版）

本书在构思和编排过程中始终注重可读性、系统性，内容丰富，理论与工程实际相结合，中图文并茂，具体有以下特点： 1、逐级引导，系统性强。从当前水处理现状出发阐述水处理填料和滤料，层层展开，让读者对水处理填料和滤料有系统认知。 2、内容丰富，涵盖面广。涵盖现阶段水处理填料、滤料、相关设备及相应的标准，满足读者多方面的需求。 3、理论与工程实际相结合。详细阐述各种水处理填料和滤料的作用机理、主要参数、特点和典型用途，以及其实际应用经验，有助于读者掌握、借鉴和应用。 4、图文并茂，简明扼要。本书每款调料、滤料和装置等均配备相应图片，直观明了，语言简练，平实易懂。

前言
随着科技发展和水处理研究的不断拓展与深入，水处理填料、滤料和相关装置在不断推陈出新。为顺应水处理科学技术发展的需求，本次再版对《水处理填料与滤料》第二版内容进行了部分修改、调整，增补了近年来市场新型的水处理填料与滤料。本书全面介绍了各种水处理填料与滤料的性能特点、分类，系统分析了各种水处理填料与滤料的发展应用前景、处理对象及其处理效果，对新型填料和滤料及其应用设备进行了详细描述，并介绍了用废弃物料作为填料和滤料在水处理中的实际应用。
本次修订主要修改和增补内容：第1章绪论，修订了水处理填料和滤料相关技术在给水处理和污水处理领域的发展和应用。第2章水处理填料，主要添加了三维立体扇形片体填料、浮挂式填料、包埋菌填料及新型填料如生物绳填料、PPC填料、生物蜡块填料等的相关内容，同时将原有新型填料章节的内容调入对应章节；在填料在水处理中的应用章节增加了盘片式填料、可流态化填料在水处理中的应用。第3章水处理滤料，主要添加了树脂滤料和膜滤料的相关内容，将原有新型滤料调入对应章节，新增AFM活性过滤滤料、KATALOXLIGHT滤料、FERROLOXX滤料、二氧化钛滤料、滤膜等相关内容；在滤料在水处理中的应用章节增加了树脂滤料、超滤膜在水处理中的应用。第4章现代填料与滤料设备，新增加了三维立体结构生物转盘、生物接触氧化设备、SCSR高效生物膜反应器等内容。
本书可为与水处理有关的工厂企业、设计单位的广大技术人员、科研人员和管理人员提供参考，也可作为给水排水工程、环境工程、大专院校及研究院所的学习教材。
本书由刘俊良、叶丽红、李秀编著，中国工程院院士、哈尔滨工业大学博士生导师张杰教授主审。在校研究生白雪参加了第三版增补内容部分图文整理工作。
本书参考了其他大量文献资料，并向这些文献作者表示衷心感谢。限于作者水平，书中不足与疏漏在所难免，恳请有关专家和广大读者指正。

编著者
2022年3月古城保定





第一版前言
水处理填料与滤料是水处理工艺中用于物化处理的过滤介质材料和生化处理的微生物栖息的载体物质，是现代水处理工艺中直接关系处理效果的不可缺失的环节。
过滤技术中，滤料及滤料层的构成是决定过滤设备性能优劣的关键，它们决定着滤后水的水质，决定着过滤设备的基本性能。因此，过滤技术的发展在很大程度上取决于对滤料和滤料层构成的研究与改进。随着人类生活水平的不断提高,人们对滤料的要求越来越高。经过多年的研究和发展，滤料的品种和规格日益增多,质量和性能逐步提高,应用范围不断扩大,适应了国民经济发展的需要,尤其是在水处理行业得到了良好的效果，正在逐步推动我国水处理过滤技术的进步和发展。
填料作为生物膜法的核心组成部分，影响着污水回用事业的发展。在生物处理技术中，填料作为生物膜的载体，是影响处理效果的关键因素之一。因填料在水处理领域独特的性能，国内外的水处理工作者一直不断地研制、开发、生产和应用各种不同的填料,提高水处理技术水平，满足各种需求。20世纪80年代以来，国内陆续开发了许多种类的填料，包括弹性填料、生物填料、纤维填料以及新型填料等，各种填料由于自身的特点，有着不同的优势和劣势，给了厂家选择的空间，可以根据所需处理水质和水量以及所选处理工艺选择最佳的填料。
目前国内尚无系统介绍填料和滤料的相关书籍出版。本书是作者在近几年实践积累、试验研究和系统分析的基础上，结合编著者多年来从事水和废水处理教学科研的心得体会，对水处理所需的填料和滤料进行了详细的总结、分析和介绍。其主要内容如下。第1章，结合污水回用的发展趋势，分别阐明了填料和滤料在水处理行业的重要性以及广阔的应用前景。
第2章，全面系统地论述了填料的发展过程、作用和性能特点，分析比较了各种填料（包括近几年水处理行业的新型填料）的特点、处理对象及其处理效果，并对填料的发展趋势进行了探讨性论述；从填料改性、功能复合化、形状改进和固体废物利用四个方面论述了新型填料的开发。第3章，论述了滤料的过滤过程、作用和性能特点，分析了各种滤料（包括近几年水处理行业的新型滤料）的特点、处理对象及其处理效果，并对滤料的发展趋势进行了探讨性阐释。第4章，结合滤料的应用情况，对水处理行业滤料的应用设备进行了总结分析，主要包括滤料应用设备的性能参数、主要特点和典型用途。最后，为便于查阅，附录部分列出了填料环境保护产品技术要求、水处理滤料等部分内容。
本书由刘俊良、王琴编著，中国工程院院士、哈尔滨工业大学博士生导师张杰教授主审。应编著者之约，王鹏飞、宋智慧、张立勇、张铁坚、刘京红、任轶蕾、周利霞、张思若、丁玎、宋建武、毕荫来等参加了本书的部分编写工作。编著过程中得到城市水资源与水环境国家重点实验室开放基金项目资助，资助项目编号HC 200903。另外，感谢江苏金山环保工程集团为本书编著提供的部分资料等支持。
限于编著者时间和水平，书中不足与疏漏之处在所难免，敬请有关专家和广大读者批评指正。

编著者
2010年6月古城保定





第二版前言
水处理填料与滤料是水处理工艺中用于生化处理的微生物栖息的载体物质和物化处理的过滤介质材料，从污水回用的发展趋势看，无论是集中式污水回用方式后的深度处理还是分散回用的生物膜法，填料和滤料在污水回用中都是必不可少的环节，并发挥着举足轻重的作用。
填料是污水生物膜处理法的核心部分，它直接影响到处理效果、投资成本及运作费用。在生物处理技术中，填料作为生物膜的载体，是影响处理效果的关键因素之一。因填料在水处理领域独特的性能，国内外的水处理工作者一直不断地研制、开发、生产和应用各种不同的填料,提高水处理技术水平，满足各种需求。20世纪80年代以来，国内陆续开发了许多种类的填料，包括弹性填料、生物填料、纤维填料以及新型填料等，各种填料由于自身的特点，有着不同的优势和劣势，给了厂家选择的空间，可以根据所需处理水水质和水量的特点以及所选处理工艺，选择最佳的填料。
过滤技术中，滤料及滤料层的构成是决定过滤设备性能优劣的关键，它们决定着滤后水的水质，决定着过滤设备的基本性能。因此，过滤技术的发展在很大程度上取决于对滤料和滤料层构成的研究与改进。随着人类生活水平的不断提高，人们对滤料的要求越来越高。经过多年的研究和发展，滤料的品种和规格日益增多，质量和性能逐步提高，应用范围不断扩大,不断适应国民经济发展的需要, 尤其是在水处理行业得到了良好的发展，正在逐步推动我国水处理过滤技术的进步和发展。
本书全面介绍了各种水处理填料与滤料的性能、特点和分类，系统分析了各种水处理填料与滤料的处理对象、处理效果及其发展前景，并对《水处理填料与滤料》（第一版）作了修改和补充，特别补充了填料与滤料的应用实例，以及用废弃物做填料和滤料在水处理方面的应用实例。这样，不仅对填料和滤料在性能、特点、参数上做了详细介绍，在实际应用中也有描述，丰富了本书的内容，使其更具有参考性。本书主要修改内容有：第1章改为绪论，系统介绍了水处理的方法，分别阐明了填料和滤料在水处理行业的重要性以及广阔的应用前景。第2章对填料作了更全面的说明，丰富了文章内容，并重点添加了废弃物填料以及填料在水处理中的应用。第3章对滤料作了更全面的说明，并重点添加了废弃物滤料以及滤料在水处理中的应用。特别在第2章和第3章中介绍了填料、滤料在水处理中的实例应用，为填料、滤料的全面应用提供参考。最后修订了附录，更方便查阅，也丰富了附录部分关于填料环境保护产品技术要求、水处理滤料的内容。
本书可为与水处理有关的工厂企业、设计单位的广大技术人员、科研人员和管理人员提供参考，也可作为给水排水工程、环境工程、大专院校及研究院所的学习教材。
本书由刘俊良、王琴、李君敬编著，中国工程院院士、哈尔滨工业大学博士生导师张杰教授主审。其中，刘俊良、付宝乐、王佳琪参加了第1章和第2章的编著工作，王琴、张立勇、张铁坚参加了第3章的编著工作，张小燕、郭华、李君敬参加了第4章及附录的编著工作，并由付宝乐进行了整个书稿的整理。
本书在编著过程中参考了其他大量的文献资料，在此向这些文献作者表示衷心感谢。限于作者水平，书中不足与疏漏在所难免，恳请有关专家和广大读者指正。

编著者
2015年1月30日古城保定

本书分为绪论、水处理填料、水处理滤料和现代填料与滤料设备四部分，全面介绍了各种水处理填料与滤料的性能特点、分类，系统分析了各种水处理填料与滤料的发展应用前景、处理对象及其处理效果，对新型填料和滤料及其应用设备进行了详细描述，并介绍了用废弃物作填料和滤料在水处理中的实际应用，此外对几种典型的水处理填料与滤料装置及其应用做了阐述。
本书内容丰富翔实，可供给水和污水处理有关的工厂企业、专业公司、设计单位的广大技术人员、科研人员、设计人员和管理人员等参考,也可供高等学校及研究院所相关专业师生作为教材或参考书，以便正确掌握及合理使用填料与滤料。

第1章 绪论 1
1.1 水处理技术 1
1.2 水处理中的填料 2
1.3 水处理中的滤料 2
1.4 水处理填料与滤料设备 3
参考文献 3

第2章 水处理填料 4
2.1 填料的发展 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　填料的性能参数 7
2.4 填料分类概述 9
2.5 定型固定式填料 10
2.5.1　蜂窝状填料 11
2.5.2　波纹板状填料 14
2.5.3　三维立体扇形片体填料 20
2.6 分散式填料 21
2.6.1　分散堆积式填料 22
2.6.2　分散悬浮式填料 27
2.7 悬挂式填料 45
2.7.1　软性填料 45
2.7.2　半软性填料 47
2.7.3　组合式填料 47
2.7.4　弹性立体填料 51
2.7.5　帘带式悬挂式填料 55
2.8 浮挂式填料 57
2.8.1　针刺聚氨酯纤维条状填料 58
2.8.2　阿科蔓填料 58
2.8.3　科利尔生物带 59
2.9 新型填料 60
2.9.1　PPC 高效生物载体 60
2.9.2　AMC 高效生物载体 61
2.9.3　包埋菌填料 62
2.9.4　生物蜡块填料 64
2.9.5　竹片填料 65
2.9.6　生物绳填料 65
2.9.7　生物帘填料 67
2.10 废弃物填料 69
2.10.1　天然材质固体废弃物在填料中的应用 69
2.10.2　矿业废弃物用作人工湿地填料处理污水 70
2.10.3　农林废弃物用作重金属离子吸附剂 72
2.11 填料的比较 73
2.12 填料研究的发展方向 75
2.12.1　水处理中新型填料的开发 75
2.12.2　水处理中填料的作用机制 81
2.13 填料在水处理中的应用 83
2.13.1　生物接触氧化填料在水处理中的应用 83
2.13.2　塔填料在工业中的应用 84
2.13.3　盘片式填料在水处理中的应用 86
2.13.4　可流态化填料在水处理中的应用 86
参考文献 87

第3章 水处理滤料 90
3.1 滤料的发展 90
3.1.1　从单层到多层的转变 90
3.1.2　从天然到人工的转变 91
3.1.3　滤料材质的转变 91
3.2 滤料的作用 92
3.3 滤料的性能 92
3.3.1　滤料的性能要求 92
3.3.2　滤料的主要性能参数 93
3.4 滤料的分类概述 94
3.5 天然矿物类净水滤料 95
3.5.1　无烟煤滤料 95
3.5.2　石英砂滤料 96
3.5.3　鹅卵石 （ 砾石 ） 滤料 97
3.5.4　锰砂滤料 97
3.5.5　磁铁矿滤料 98
3.5.6　火山岩滤料 99
3.5.7　石榴石滤料 99
3.5.8　沸石滤料 100
3.5.9　金刚砂滤料 101
3.5.10　瓷砂滤料 101
3.5.11　人造火山灰 （ SVA ） 滤料 102
3.5.12　海泡石 103
3.5.13　膨胀珍珠岩 104
3.5.14　硅藻土 106
3.5.15　蒙脱土 107
3.5.16　凹凸棒土 107
3.5.17　麦饭石 110
3.5.18　蛇纹石滤料 110
3.5.19　陶粒滤料 111
3.5.20　陶柱滤料 120
3.5.21　浮石滤料 121
3.5.22　多孔陶瓷滤料 121
3.5.23　改性火山岩滤料 123
3.5.24　空心陶瓷球滤料 123
3.5.25　其他天然矿物净水滤料 124
3.6 生物材质类净水滤料 124
3.6.1　果壳类滤料 124
3.6.2　活性炭滤料 125
3.6.3　果壳活性炭 127
3.6.4　焦炭滤料 127
3.7 化工材质类净水滤料 128
3.7.1　聚丙烯滤芯 128
3.7.2　聚醚砜滤芯 129
3.7.3　聚四氟乙烯滤芯 130
3.7.4　纤维球滤料 131
3.7.5　纤维束滤料 132
3.7.6　聚酯纤维针刺毡覆膜滤料 133
3.7.7　聚苯乙烯泡沫颗粒滤珠滤料 134
3.7.8　彗星式纤维滤料 135
3.7.9　旋翼式纤维滤料 136
3.7.10　Mediaflo 滤料 138
3.7.11　膜滤料 138
3.7.12　离子交换树脂滤料 143
3.7.13　其他化工材质净水滤料 147
3.8 金属矿物滤料 147
3.8.1　活性氧化铝 147
3.8.2　凯得菲 （ KDF ） 多金属滤料 147
3.8.3　铁屑滤料 148
3.8.4　海绵铁 149
3.8.5　其他金属矿物滤料 149
3.9 废弃物滤料 150
3.9.1　果壳做滤料 150
3.9.2　利用废弃物制备系列多孔陶瓷滤料 151
3.10 几种典型的新型滤料 152
3.10.1　微孔陶瓷过滤管 152
3.10.2　陶瓷膜 153
3.10.3　PTFE 杂化膜-柔性陶瓷膜 154
3.10.4　基于沸石的除重金属滤料 155
3.10.5　AFM 活性过滤滤料 156
3.10.6　聚砜膜 158
3.10.7　聚酰胺膜 160
3.10.8　醋酸纤维素膜 160
3.10.9　聚偏氟乙烯膜 162
3.10.10　星型超滤膜 163
3.10.11　D001 大孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂 164
3.10.12　D201 大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂 165
3.10.13　KATALOX-LIGHT 滤料 167
3.10.14　FERROLOX-X 滤料 169
3.10.15　二氧化钛滤料 169
3.11 滤料的发展趋向 171
3.12 滤料在水处理中的应用 173
3.12.1　沸石在水处理中的应用 173
3.12.2　生物陶粒滤料在水处理中的应用 175
3.12.3　无烟煤在水处理中的应用 176
3.12.4　树脂滤料在水处理中的应用 177
3.12.5　超滤膜在水处理中的应用 178
参考文献 180

第4章 现代填料与滤料设备 183
4.1 纤维转盘滤池 183
4.2 电动刷式全自动自清洗水过滤器 185
4.3 全自动阵列超滤器 186
4.4 自动旋流集污式砂滤器 188
4.5 板框式过滤器 190
4.6 砂芯过滤器 191
4.7 活性炭过滤器 192
4.8 袋式过滤器 193
4.9 自洁式排气水过滤器 195
4.10 机械过滤器 196
4.11 除铁锰过滤器 197
4.12 盘式过滤器 198
4.13 黄锈水过滤器 200
4.14 生物过滤装置 200
4.15 反渗透装置 203
4.16 膜生物反应器 204
4.17 三维立体结构生物转盘 210
4.18 生物接触氧化设备 212
4.19 SCSR 高效生物膜反应器 214
4.20 PTFE 杂化膜一体化设备 215
4.21 连续电除盐设备 216
参考文献 218

附录 水处理用滤料 （ CJ/T 43—2005 ） 220