机械过滤器，也称为多介质过滤器或压力式过滤器，是水处理系统中最基础、最常用、历史最悠久的预处理设备之一。它的核心原理是利用一种或多种过滤介质（滤料），在一定的压力下，通过物理机械作用（主要是深度过滤）来去除水中的悬浮物、颗粒、胶体、泥沙、粘土、有机物（部分）和藻类等杂质，从而降低水的浊度和SDI（污染密度指数）。

一、核心工作原理

       机械过滤器的工作是一个复杂的物理过程，主要包括传输、附着和剥离三个环节：

1. 过滤（产水）过程：

   · 待处理的原水在泵的压力下，从过滤器的上部进入。

   · 水流自上而下穿过不同粒径和密度的滤料层。

   · 水中的悬浮颗粒通过多种作用被截留在滤料层中：

     · 筛分作用：比滤料孔隙大的颗粒被直接截留。

     · 沉淀作用：颗粒沉积在滤料表面。

     · 吸附作用：由于范德华力、静电吸引等，微小颗粒被吸附在滤料表面。

     · 碰撞作用：水流使颗粒不断运动，与滤料颗粒发生碰撞而被捕获。

   · 经过过滤的清水从过滤器底部的集水装置收集，并从出口排出。

2. 反洗（再生）过程：

   · 随着过滤的进行，被截留的杂质越来越多，过滤层的阻力增大，进出口压差（ΔP）升高到设定值（通常为0.05-0.1MPa），或者出水水质变差时，过滤器必须进行反冲洗以恢复其性能。

   · 反洗步骤：

     · 松动滤层：从底部通入反洗水，水流自下而上，将压实的滤料层冲起膨胀，呈流化状态。

     · 剥离杂质：强大的水流使滤料颗粒相互摩擦、碰撞，将其表面附着的杂质剥离下来。

     · 排出污物：含有大量污物的反洗废水从顶部的排水槽排出。

   · 反洗通常需要持续10-15分钟，直到排出的水变清为止。有时还会辅以空气擦洗，用压缩空气加强摩擦效果，提高反洗效率。

二、主要特点

1. 多介质深度过滤：采用多层滤料，从上到下粒径由大到小，密度由小到大，形成了理想的“孔隙上大下小”结构，从而实现高截污容量和深层精滤。

2. 高效去除：能有效去除水中的悬浮物和胶体，显著降低浊度。

3. 操作自动化：可通过多路阀（手动/自动/全自动）或PLC控制系统轻松实现过滤、反洗、正洗等步骤的切换，大大降低了操作强度。

4. 处理量大：单台设备可以处理很大的流量，是大型水处理系统的标准配置。

5. 运行成本低：滤料耐久性好，仅反洗消耗一定的水和电，维护成本极低。

三、核心部件与结构

1. 壳体：一般为碳钢（内衬防腐橡胶/环氧树脂）或不锈钢（304/316L）制成的压力容器，能承受系统工作压力。

2. 滤料（介质）：这是过滤器的核心。通常采用双层或三层滤料：

   · 上层：无烟煤：密度小，颗粒较粗，主要拦截较大杂质，并延长过滤通道。

   · 中层：石英砂：密度适中，颗粒中等，是主要的过滤层，拦截中等颗粒。

   · 下层：磁铁矿/石榴石：密度大，颗粒很细，形成精滤层，防止细砂流失。

   · 支撑层：鹅卵石/砾石：在最底层，承托上面的精细滤料，并均匀分配反洗水流。

3. 布水系统（上部）：通常为挡板或布水罩，使进水均匀分布，避免直接冲刷滤料表面。

4. 集水系统（下部）：非常重要，通常为滤帽或多孔板夹涤纶网结构。其作用是：

   · 在产水时均匀收集过滤后的清水。

   · 在反洗时均匀分布反洗水和空气。

5. 阀门与管道系统：包括进水阀、出水阀、反洗阀、正排阀、排气阀等，用于流程切换。

6. 控制系统：可以是手动操作阀门，也可以是自动多路阀或由PLC控制的电动/气动阀门，实现全自动运行。

四、主要应用领域

      机械过滤器是几乎所有水处理系统的“第一道防线”：

· 反渗透（RO）预处理：保护RO膜不受悬浮物污染和机械损伤，是RO系统必不可少的预处理单元。

· 工业循环冷却水系统：过滤循环水，防止换热器和管道结垢、堵塞。

· 地下水/地表水净化：去除井水中的泥沙、铁锈或河水、湖水中的藻类、胶体，作为生产或生活用水。

· 城市污水深度处理：在三级处理工艺中，用于进一步降低出水浊度。

· 游泳池水处理：循环过滤游泳池水。

· 钢铁、冶金、电子、化工、电力等行业的原水预处理。

五、选型与注意事项

1. 设计流速：正常过滤流速一般控制在 10-15 m/h。流速太快，过滤效果差；太慢，效率低下。

2. 滤料选择与装填高度：根据进水水质和出水要求选择滤料的种类、粒径和层级配比。

3. 反洗参数：反洗强度（单位面积上的流量）、反洗时间和频率是关键，设计不当会导致滤料板结或流失。

4. 材质选择：根据原水腐蚀性选择碳钢衬胶或不锈钢壳体。

总结

       机械过滤器是水处理领域的基石型设备。它虽然原理简单，但其高效的多层深度过滤能力、巨大的纳污容量和可再生的特点，使其在保护后端昂贵和精密的处理单元（如RO膜、UF膜、离子交换树脂）方面发挥着不可替代的关键作用，是整个水处理系统长期稳定运行的首要保障。