石家莊高效纖維過濾器在化學(xué)水處理中的應(yīng)用
摘  要：采用以纖維材料為濾元的高效纖維過濾器替代無閥濾池，解決了原生水系統(tǒng)存在的生水處理能力小、出水濁度大、過濾設(shè)備反洗自用水量大、換熱器堵塞等問題，保證了生水系統(tǒng)及后續(xù)水處理設(shè)備的正常運行，且節(jié)能降耗效益顯著。

   關(guān)鍵詞：高效過濾器；生水；工藝流程　　

  　　生水過濾系統(tǒng)是熱電廠化學(xué)水處理的重要環(huán)節(jié)，生水水質(zhì)的好壞直接影響著后續(xù)水處理設(shè)備的正常運行及除鹽水的水質(zhì)，從而關(guān)系到動力、熱力設(shè)備長期安全的運行。我廠[河北勁捷環(huán)?！吭到y(tǒng)設(shè)計最大出力為480t/h，由于“十五”擴建工程的需要,外供除鹽水量的增加，生水水量相應(yīng)增加及水質(zhì)要求的提高,原有的2臺處理能力為240t/h的重力無閥濾池?zé)o法滿足生產(chǎn)需求，且系統(tǒng)存在問題,改造已成必然。經(jīng)過調(diào)研和充分論證決定采用一種新型的束狀軟填料——纖維材料為濾元的壓力式高效纖維過濾器。

   1　生產(chǎn)系統(tǒng)工藝現(xiàn)狀及問題分析

   1.1　原工藝流程

　　原生水過濾設(shè)備無閥濾池是采用顆粒狀石英砂為濾元，利用水力學(xué)原理設(shè)計的一種等速濾池，流速為6～10m/h。原水來自長江,經(jīng)粗濾進(jìn)入供水系統(tǒng)低溫電站換熱器(換4)與煉油回?zé)崴?熱除鹽水)換熱加熱至40℃左右后,經(jīng)無閥濾池過濾到清水箱(池)，由清水泵引至后續(xù)水處理設(shè)備(除鹽水處理系統(tǒng))。

   1.2　原系統(tǒng)存在的問題

　　(1)由于系統(tǒng)來水水質(zhì)惡化,2臺換4堵塞及積泥垢十分嚴(yán)重,影響生水加熱；常需停運一臺進(jìn)行檢修，而單臺換4的出力小，生水溫度達(dá)不到工藝要求；降低了離子交換器的周期制水量，增加制水成本。

　　(2)無閥濾池反洗自用水消耗量大，且?guī)ё叽罅康臒崃?，造成熱量的極大浪費。

　　(3)無閥濾池占地面積太大，處理能力為240t/h的無閥濾池外型尺寸為8m×4m×3.6m，由于受場地及生產(chǎn)情況限制，無法增建一套大的無閥濾池，且顆粒狀濾料進(jìn)行過濾，其過濾精度受濾料粒徑限制，其出水濁度高達(dá)5mg/L，濾料的清洗操作過于繁重；容易產(chǎn)生板積，更換濾料頻繁，勞動強度大。

   2　可行性分析

　　為了解決原系統(tǒng)存在的問題，經(jīng)過調(diào)研分析，我們本著工藝技術(shù)領(lǐng)先且自動化程度高的原則，采用PLC控制對生水系統(tǒng)工藝流程進(jìn)行改造，系統(tǒng)來生水先經(jīng)4臺D3000mm高效纖維過濾器過濾后進(jìn)低溫電站換4加熱，然后進(jìn)清水池。單臺高效纖維過濾器設(shè)計出力為210t/h。

   2.1　高效纖維過濾器的工作原理

　　高效纖維過濾器是一種將下端掛有重墜的膨化纖維長絲(D20～50μm)束叢，懸吊于設(shè)在過濾器上部的多孔板上充當(dāng)過濾介質(zhì)的過濾設(shè)備。在纖維束叢中貼近多孔板的部分設(shè)置有若干個膠囊,過濾時先向囊內(nèi)充水強行擠壓周圍的纖維束使之密實，然后水流自下而上穿過纖維孔隙進(jìn)行上向流過的操作。纖維過濾器工作時的狀態(tài)見圖3。

　　清洗時先排盡囊中的水，撤消對纖維束的擠壓，使纖維束叢在重力和膨化纖維的彈力聯(lián)合作用下恢復(fù)其膨松狀態(tài)，然后進(jìn)氣、水聯(lián)合拌動擦洗。

　　由于用作濾元的纖維是一種能彎曲而柔軟的材料，其濾料直徑可達(dá)幾十微米，并且在濾料層中存在著大量的縫隙空間,在過濾操作過程中,通過控制對纖維束的擠壓條件就可以得到不同的纖維孔隙率,過濾器的效率和阻力就可以控制在設(shè)定的范圍內(nèi),解決了傳統(tǒng)的過濾設(shè)備無閥濾池、虹吸濾池、機械式過濾器等均采用顆粒狀濾料如石英砂進(jìn)行過濾,其過濾精度受濾料粒徑較大限制的問題。

微小的濾料直徑,極大地增加了濾料的比表面積和表面自由能,增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機會和濾料吸附能力,從而提高了過濾效率和截污容量。

   2　實施

   2.1　工藝流程

　　
　　在過濾器運行前,將囊充水,以保證加壓室達(dá)到設(shè)定壓力。在過濾器啟動時必須預(yù)運行,檢測出水濁度合格后方能并入系統(tǒng)。過濾器運行過程中,對流量的調(diào)節(jié)必須平穩(wěn),防止流量突變使過濾產(chǎn)物被"帶出",而造成出水濁度超標(biāo)。過濾器的清洗過程為：囊排水→風(fēng)機啟動→下向洗→上向洗四個步驟。

   2.2　運行狀況

　　該過濾系統(tǒng)自2000年7月29日在水處理系統(tǒng)投用至今。為了掌握運行規(guī)律,使該過濾系統(tǒng)能夠安全、高效、合理運行,我們對過濾器的運行周期進(jìn)行了試驗。

　　該系統(tǒng)采用PLC控制,對單臺過濾器失效控制采用三參數(shù)控制：(1)進(jìn)出口壓差≥70kPa；(2)出水濁度≥2mg/L；(3)設(shè)定周期累計制水量。滿足其一確認(rèn)其失效。

　　該系統(tǒng)在應(yīng)用中設(shè)計了四種運行模式：點操——人工控制每 各個閥門開關(guān)； 操——人為控制每 的時間；半自動——整個過程分為囊充水,運行,清洗三 ;全自動——從囊充水至清洗完達(dá)備用狀態(tài)。由于水的濁度分析是采用人工分析,一般情況下采用半自動的運行模式就能滿足安全生產(chǎn)的需要。

　　由于來水受長江季節(jié)的影響,季節(jié)不同,周期制水量也有所不同,周期制水量在8000～10000t之間能保證出水的水質(zhì)。來水濁度最大達(dá)60mg/L,最小只有5mg/L,但出水濁度可以達(dá)到要求。過濾器在任何情況下都能起到截留作用。對后續(xù)工序起到保護(hù)作用。

  3　經(jīng)濟效益及社會效益

　　生水系統(tǒng)經(jīng)過改造運行一年半來,解決了原工藝中存在的問題,提高了出水水質(zhì)及出力,降低了生產(chǎn)成本。

　　(1)水耗計算：高效纖維過濾器周期制水量大,反洗水耗小,減少了水耗,降低了排污量。水耗對比計算見表2。

　　過濾器全年節(jié)約水量=(過濾器制水率-無閥濾池制水率)×全年生水總量=(0.983-0.974)×3500000=31500t　　全年節(jié)約排污費=4.5×31500≈14萬元

　　(2)熱能計算：由于采用新工藝,過濾設(shè)備用反洗水未經(jīng)過加熱,減小了熱量損失。

　　無閥濾池全年反洗水量=全年制水量×(1-制水率)=3500000×(1-0.974)=91000t

　　反洗水熱量損失=生水溫升×反洗水量×4.18=15×91000×4.18=5.71×106MJ

　　折標(biāo)準(zhǔn)油=5.71×106/41.87=136.37t式中：41.87——1kg標(biāo)準(zhǔn)油熱值,MJ/kg。

　　(3)工藝效果：高效纖維過濾器的出水水質(zhì)有了提高,使出水濁度穩(wěn)定并小于2mg/L,減少了陽離子交換器的負(fù)擔(dān),可有效地提高離子交換器的周期制水量,降低酸堿耗,減輕了對樹脂的污染。

　　(4)解決了換4堵塞問題,提高了換4換熱效果,節(jié)約了檢修費用。改造前兩臺換4由于原水水質(zhì)差經(jīng)常堵塞,每年每臺需檢修2～3次,生水由換熱器旁路直接進(jìn)無閥濾池,熱除鹽水由循環(huán)水冷卻增加了循環(huán)水場的負(fù)荷。同時由于生水溫度低,后續(xù)設(shè)備離子交換器的周期制水量下降,酸堿耗增加。改造一年半來未發(fā)生堵塞現(xiàn)象,節(jié)約了檢修費用,降低了工人的勞動強度。

   5　結(jié)束語

　　以纖維為濾料的高效纖維過濾器與以石英砂為濾料的無閥濾池相比,具有過濾效率高、濾速快、截污容量大、周期制水量大、自耗水低、占地面積小的特點,同時解決了原工藝流程中存在的問題,有較高的經(jīng)濟效益及社會效益。如能改進(jìn)濾料的清洗技術(shù),簡化過濾設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使之具備直接處理高濁度進(jìn)水能力以及較好的解決纖維過濾設(shè)備大型化的問題,可在水處理領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。