陳冀渝

花崗石等石材按其用途切割研磨，加工成所需形狀。通常為了在用圓盤鋸切割石材加工中抑制切割產生粉塵，邊注水邊切割，由此含有切割產生石粉的污泥水直接流入廠外或河流，對其造成污染，嚴重危害自然環(huán)境。因此，必須進行凈化處理。曾有關專業(yè)文獻報道了一種過濾切割石材產生的污泥的脫水回收系統(tǒng)，但使用中，此回收系統(tǒng)由于很易產生堵塞，不僅需頻繁進行過濾清掃處理，還需更換過濾器。對此，國外一企業(yè)推出一款石材加工凈化系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)設計

該系統(tǒng)主要由加工石材、切割灑水和回收污水環(huán)節(jié)組成，并設有高分子微濾器，過濾由回收裝置回收的污水。該高分子微濾器為多孔質層，具有由成為多孔質空間的獨立核空間和連通多個獨立核空間的連續(xù)微小空間構成的球狀結構。回收污水裝置以使用，設在加工石材下方。多孔質層以纖維具有不同化的1個以上凸部和/或凹部斷面形狀形成。多孔質層由非織布與浸漬在不織布纖維層的多孔質樹脂一體化構成。微濾器還含有較多孔質層下部端孔隙率高的非織布中間纖維層、中間層下部端形成的支撐層與在支撐層下部端形成較中間纖維層孔隙率高的非織布基材纖維層。下面通過示意圖對該系統(tǒng)作詳述。

圖1是石材切割加工系統(tǒng)構成示意圖。如圖1所示，石材切割加工系統(tǒng)設有石材放置臺、切石圓盤鋸、供對石材灑水的灑水栓、回收灑水的的回收排水皿、過濾排水回收皿中水的高分子微型濾器。放置臺主面設有多個輥，便于調整石材位置。放置臺主面設有多個排水孔，可利于放置臺上的水排水。圓盤鋸由支柱架支撐，可上下前后左右滑動。在該系統(tǒng)中的放置臺左右分別設有灑水栓，可有效抑制粉塵。切割石材時，由灑水栓邊灑水，邊防止粉塵飛散。灑水吸收粉塵，落在排水回收皿上，流入下行傾斜面，集匯在排水口，送入高分子微型濾器過濾。

圖1 石材切割加工構成系統(tǒng)示意圖

通過反復切割石材作業(yè)，由高分子微型濾器中固體物沉集，過濾效率降低，需除去固體物。因此，高分子微濾器要定期進行逆洗，或用刮板清洗。詳述如下：高分子微濾器由形成多孔質空間核的獨立核空間與連通與許多獨立空間間的連續(xù)微空間形成，構成特有結構的多孔質層即表層，不僅提高過濾性能，而且便于消除堵塞。圖2是高分子微濾器結構斷面圖。如圖2所示，高分子微濾器設有具有非織布纖維斷面形狀異型化形成的特定構造多孔質層、較多孔質層下部端以非織布形成的多孔質層空隙率高的中間纖維層、以織布、網格、及其它多孔膜等增強材形成于中間纖維層下部端的支撐層和較以非織布形成于支撐層下部端中間纖維層空隙率高的低部纖維層。多孔質層、中間纖維層和低部纖維層的非織布材質為聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚乙烯醇、聚氯化亞乙烯等合成纖維。各層的平均纖維直徑按空隙率適當選定。多孔質層的合成纖維平均直徑最好為3～25μm，其直徑過大，空孔增大，空隙率增大，過濾性易降低。從耐水性、耐化學性、耐候性方面考慮，以使用聚酯和聚丙烯合成纖維為好。高分子微濾器單位面積重量最好為500～1000g/m2。其單位面積重量小于500 g/m2，難以耐水壓，耐久性易降低；大于1000 g/m2，過濾器降低。支撐層由織布、網材、及其它多孔膜增強材設置在中間纖維層與底部纖維層之間而形成為好。增強材宜長絲和復絲的織物基布，但也可使用氨綸彈性織布。此外，使用網狀材時，最好由不銹鋼絲與聚酯等復合的材料以縱橫網目狀配置。高分子微濾器表觀密度為0.35～0.55g/cm2。其表觀密度小于0.35 g/cm2，與污水接觸面積的過濾面積不充分，過濾效率降低；大于0.55 g/cm2，通水量不充分，難以過濾大量污水。高分子微濾器以98kPa壓力差下空氣通過量（cm3/s）/cm2～10（cm3/s）/cm2構成為好。其空氣通過量應保持在此范圍內，否則不是通水量不充分，大量污水難以過濾，就是與污水接觸的纖維量不充分，過濾效率低下。

圖2 高分子微濾器結構斷面圖

圖3是高分子微濾器多孔層結構主要部位斷面圖。如圖3所示，多孔質層為特定的多孔狀結構，由形成多孔質層的非織布纖維層浸漬，與非織布一體化的多孔質樹脂、多孔質層中成為多孔質空間核的獨立核空間與連通許多獨立核空間間的的連續(xù)微空間組成。多孔質層的連續(xù)微空間（連續(xù)氣泡）的平均空孔徑以0.5～8μm為好，最好1～4μm。過小，易產生堵塞；大量污水難以通過，過濾效率降低；過大，通水量增多，過濾性能降低，特別是難以捕集微小懸浮物質進入內部空孔，形成閉塞狀態(tài)，用逆洗和洗滌也不能除去。多孔質層厚度為10～1000μm為好（最好100～1000μm）。其理由是過薄，不能充分確保連續(xù)微空間，過濾能力不足，而且用毛刷物理清洗，短時間內多孔質層整體破損，特定的過濾構造效果降低，使用壽命縮短；過厚，通水性不足，易降低過濾性能。由于多孔質層厚度保持在10～1000μm范圍內，即使多孔質層表層破損，間層會作為新表的層，可在連續(xù)微空間繼續(xù)進行過濾，從而使多孔質層具有良好的過濾可靠性和長使用壽命性。

圖3 高分子微濾器多孔質層結構主要部位斷面圖5－多孔質樹脂；5a－獨立核空間；5b－連續(xù)微空間

圖4是形成多孔質層纖維構造的樣式斜視示意圖。如圖4所示，一種是在形成多孔質層的纖維圓周上形成許多凸部；一種是在形成多孔質層的纖維外周處，凸部為螺旋狀的凸條；一種是形成多孔質層的纖維外周表面形成許多約呈球狀的凸部。這些形狀的凸部是將纖維材通過在表面相對應形成上述各種凹凸部的壓延輥間而形成。凸部大小取決于纖維直徑，纖維徑為10～25μm時，凸部直徑最好為2～5μm：過小，異型化效果不充分，通水性易降低；過大，難以維持斷面形狀，制作效率降低，而且空隙率高，過濾性易降低。在高分子微濾器多孔層形成工序中，具有以各凸部異型化的斷面形狀的纖維可用針刺機和噴水織機等裝置，三維交織，形成多孔質層，由此可形成連通獨立核空間略均勻的連續(xù)維空間，多孔層連續(xù)微空間（微細空孔）的平均空孔徑以0.5～8μm，最佳1～4μm。

圖4 形成各種多孔質層的纖維結構樣式斜視圖

圖5是形成另種多孔質層纖維構造的斷面示意圖。如圖5（a）所示，在纖維外周形成5個凸部；如圖（b）所示，在纖維外周形成4個凸部；如圖5（c）所示，在纖維外周形成3個凸部。如圖5（d）所示，在纖維外周形成4個凹部，圖5（e）所示，在纖維外周形成3個凹部，圖5所示，在纖維外周形成2個凹部。通過由具有與圖5所示纖維相同斷面形狀的金屬模具拉伸纖維，可使纖維斷面形狀異型化，在纖維縱向連續(xù)形成凸條和凹條。延伸時，捻扭纖維，可形成螺旋狀的凸條和凹條，見圖4。此外，纖維在液中拉伸，可有效維持異型化斷面形狀，制作性良好。圖5中顯示的是斷面形狀異型化的2～5個的凸部和凹部，凸部和凹部亦可形成2～8個。凸部和凹部少于2個，異型化效果不充分，通水性易降低，過濾效果不理想；其多于8個，難以保持斷面形狀，制作性低下，而且空隙率高，易降低過濾性能。此外，圖4和圖5所示的各種纖維可單獨使用，亦可幾種類組合使用。

圖5 形成多孔質層的纖維結構另種設計樣式斷面圖

2 使用效果

如上構成的高分子微濾器具有以下作用：具有此構造的上部端多孔質層孔細，有效捕集表面部污水中的顆粒，阻止進入內部，過濾性良好。過濾時，由上部端多孔質層向下部端的低部纖維層，調整各層空隙率，使空隙率增大，即便是微小的懸浮物質亦可在多孔質層表面捕集，過濾，同時污水的過濾水由下部纖維層迅速排出，過濾性良好。上部端多孔質層孔細，下部端下部纖維層孔大，通過逆洗和毛刷物理性清刷，易除去附著在多孔質層表面的懸浮物質，難以產生堵塞，可長時間連續(xù)使用，維護性和實用性良好。中間纖維層與下部纖維層之間形成支撐層，可增強整體層體，防止縱橫變形，提高耐久性?？捎傻筒坷w維層調整高分子微濾器整體厚度和強度，用刮子和刷子清刷時，因緩沖性可吸收沖擊，多孔質層難以產生破損，同時過濾水自由移動流出。形成多孔質層的纖維凸部和凹部具有異型化的斷面形狀，多孔質層內形成約均勻的連續(xù)微空間，過濾均勻性良好。由于多孔質層具有多重形成略均勻的連續(xù)微空間的特定結構，多孔質層表面纖維即使斷裂，內部纖維形成的連續(xù)微空間可繼續(xù)過濾，因此，過濾性能可靠性良好，使用壽命長。由于高分子微濾器可進行重力過濾，難以出現堵塞，來自外部輕微沖擊，便可剝離懸浮物質，因此，除逆洗洗潔外，可用刷子、刮板、噴水槍噴洗、吸氣器等來清洗，也適用于濃度高的污水，通用性好。由于用刷洗和刮等，洗凈，附著在多孔質層表面懸浮物質以凝集狀態(tài)剝落，可沉淀到過濾槽底部，防止污水濃度變濃，獲得穩(wěn)定的過濾流量。

由于高分子微濾器不需要過濾壓力裝置，節(jié)能性好，過濾裝置整體小型化，輕質、可提高過濾操作性。不需要使用凝集劑，可使污水中含有的礦物質成分殘留下來，只除去懸浮物質，進行凈化處理，處理后的清水放流入河流中，有利于環(huán)境保護。此外，即便污水中的懸浮物質附著在高分子微濾器多孔質層表面，也不會導致過濾效率降低，保持良好的過濾性能，具有良好的適用性和可靠性。

圖6是高分子微濾器多孔質層的另種設計方式斷面圖。圖6（a）是主要部位斷面圖，圖6（b）是a圖中A 顯示部位的放大示意圖。如圖所示，構成多孔質層的一部分非織布纖維為向連續(xù)微空間內側伸出的結構。構成多孔質層的非織布纖維平均直徑d1較連續(xù)微空間d2小。如圖6所示，多孔質層構成時，多孔質層的連續(xù)微空間（連續(xù)氣泡）15b平均空孔徑以0.5～8μm為好。構成多孔質層的非織布纖維平均直徑d1在8μm以下，最好在4μm以下。連續(xù)微空間平均空孔徑d2小于0.5μm，通水性大幅降低，過濾效率差。構成多孔質層的非織布纖維平均直徑d1大于8μm時，由于連續(xù)微空間平均空孔徑d2要較非織布纖維平均直徑d1更大，微小固體物質難以捕集，堆積于空孔，形成堵塞狀態(tài)，無法用逆洗和洗凈除去。因此，連續(xù)微空間平均孔徑d2在4μm以上，非織布纖維平均直徑在d1在4μm以下為最好。按這樣構成，即使過濾微顆粒進入連續(xù)微空間內，由于留在非織布纖維上，可防止其進入多孔質層內部深處，這樣可避免高分子微濾器堵塞。此外，即便逆洗，微顆粒也進入不到多孔質層深處。因此，洗凈效果提高。

圖6 高分子微濾器多孔質層結構另種樣式設計斷面圖圖6（a）1－多孔性樹脂；5a－獨立核空間；5b－連續(xù)微空間圖6（b）1－纖維；5－多孔質性樹脂；5b－連續(xù)微空間；d1－平均纖維徑；d2－平均空孔徑

3 結束語

正如上述，采用該設計的石材切割加工過濾系統(tǒng)，使用高分子微濾器過濾懸浮污水，可除去懸浮水中含有的微細固體分，大幅降低懸浮污水對環(huán)境造成的不良影響，特別是高分子微濾器可有效微細固體分，較便于消除堵塞，提高過濾效率。