纖維球過濾器的應(yīng)用
介紹了纖維球過濾器的特點(diǎn)、工作原理及其在脫鹽水裝置中的應(yīng)用效果。
現(xiàn)代化大型脫鹽水裝置中，為了充分利用一級(jí)脫鹽陽樹脂的交換性能，必須要控制進(jìn)入一級(jí)陽離子交換器原水中的懸浮物含量，即低于2mg／L。蘭州石化公司某廠脫鹽水裝置屬蘭化乙烯改擴(kuò)建工程的配套項(xiàng)目。其制水的工藝過程采用PLC程序控制自動(dòng)操作。該裝置于1996年一季度建成投產(chǎn)，至今已運(yùn)行6年，各項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)要求。本文對其原水預(yù)處理系統(tǒng)纖維球過濾器作以介紹。
1 設(shè)備選型
該脫鹽水裝置的原水由水廠抽取黃河水經(jīng)澄清過濾后供給。供水壓力為0．3～0．4MPa(G)，原水中懸浮物含量正常約為5mg／L，洪水季節(jié)高達(dá)8mg／L以上，為保護(hù)陽樹脂不被污染，原水進(jìn)入一級(jí)脫鹽陽離子交換器前必須要進(jìn)行預(yù)處理，使懸浮物含量低于2mg／L。
裝置原水預(yù)處理的產(chǎn)水能力正常為310t／h，*大為360t／h。預(yù)處理設(shè)備是選用常規(guī)的機(jī)械過濾器，還是選用新開發(fā)的纖維球過濾器，是參加建設(shè)的各方都極為關(guān)注的問題。
纖維球過濾器是我公司引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)開發(fā)的新型水過濾器。纖維球過濾器的主要優(yōu)點(diǎn)是原水通過濾層的濾速高，*佳濾速為25～30m／h，當(dāng)濾速為30m／h，仍可保證穩(wěn)定的出水水質(zhì)。處理水量為360t／h時(shí)，若選用直徑3m的過濾器，其臺(tái)數(shù)為2臺(tái)。
根據(jù)本工程用地有限(機(jī)械過濾器需要5臺(tái))、投資緊張的特點(diǎn)，雖缺乏用直徑3m纖維球過濾器的某些操作數(shù)據(jù)，但可借鑒國內(nèi)已有的直徑2m過濾器的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，再采取一些相應(yīng)的措施，應(yīng)當(dāng)可以滿足本工程的需要。因此*終選擇了采用兩臺(tái)直徑3m的纖維球過濾器并列運(yùn)行的方案。
2 纖維球過濾器的特點(diǎn)及工作原理
纖維球過濾器體內(nèi)填充高度約1．2m的滌綸纖維球作為過濾層，原水由過濾器上部進(jìn)入設(shè)備，經(jīng)過過濾層將水中顆粒、膠狀物等懸浮物質(zhì)截留于過濾層中的上部，經(jīng)過濾層由下部流出，使出水懸浮物低于2mg／L，以確保一級(jí)脫鹽水裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。
滌綸纖維球?yàn)V料具有柔性好、密度小、可壓縮和空隙率大的特點(diǎn)，過濾時(shí)受工作壓力、上層截泥和濾料白重的影響，形成上松下密的理想濾層分布狀態(tài)，纖維球以其
較大的比表面積和孔隙率吸附并截留水中的懸浮顆粒，充分發(fā)揮出濾料深層截污能力；因反沖洗容易，故自用水率低；還具有耐磨損、化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；當(dāng)濾料受有機(jī)物污染嚴(yán)重時(shí)，還易于采用化學(xué)清洗方法再生。纖維球過濾器的工作步驟分為正常產(chǎn)水和反沖洗，本體流程圖如圖1所示。
2．1纖維球過濾器 正常產(chǎn)水過程
開啟進(jìn)水控制閥XV．3601和出水控制閥XV一3602，其它控制閥均處于關(guān)閉狀態(tài)；XV．3601的開度是由設(shè)定進(jìn)水壓力(PIS8001)值確定。開車調(diào)試時(shí)設(shè)定的進(jìn)水壓力為0．33MPa(G)；出水控制閥XV．3602的開度是由產(chǎn)水流量(FIQ813)確定。為避免過高濾速造成過濾器發(fā)生穿透現(xiàn)象，引起出水品質(zhì)下降，應(yīng)控制濾速以保持長周期安全穩(wěn)定生產(chǎn)，*高濾速以不超過30m／h為佳。
纖維球過濾器由于在線測定出水懸浮物含量較困難，根據(jù)過濾器進(jìn)出口水壓差隨著濾層上部截留物逐漸增加而逐漸增大的特點(diǎn)，相應(yīng)地出水懸浮物含量也隨壓差的增大而由少變多；每周期運(yùn)行初期壓差為0．02MPa，當(dāng)壓差增大到0．15MPa時(shí)，實(shí)測出水的懸浮物含量為2mg／L，為此確定進(jìn)出水壓差達(dá)到0．14MPa時(shí)，該過濾器自動(dòng)停止產(chǎn)水，并進(jìn)入反沖洗過程。
2．2纖維球過濾器 反沖洗過程
反沖洗的目的在于松動(dòng)產(chǎn)水過程壓縮了的過濾纖維球，分離出附著在纖維表面的截留物，并被反沖水帶走，從而起到清潔纖維球的作用。每周期產(chǎn)水過程終了時(shí)，程序自動(dòng)關(guān)閉XV一3601和XV一3602閥，并打開反沖松動(dòng)排水閥XV一3606和反沖洗進(jìn)水閥XV一3603，3min后再打開排水閥XV一3604。由于纖維球較輕，需控制沖洗水流速，使纖維球處于松動(dòng)懸浮狀態(tài)即可；本裝置開車時(shí)，將XV．3063閥設(shè)定在空體流速15m／h的流量位置；為了提高反沖洗效果，本設(shè)備配置了兩葉輪的低速電動(dòng)攪拌器，反沖洗時(shí)攪動(dòng)水流和纖維球，使纖維球相互碰撞、抖動(dòng)，從而將截留物分離。反沖洗時(shí)間長短與纖維球的截污量及反沖洗速度有關(guān)，根據(jù)排水中懸浮物含量低于20mg／L的指標(biāo)要求，本設(shè)備開車時(shí)多次測定反沖洗8min即可達(dá)標(biāo)。程控設(shè)計(jì)反沖洗排水時(shí)間設(shè)定為10min。
反沖洗完成后自動(dòng)關(guān)閉反洗進(jìn)水閥XV一3603和反洗排水閥XV 3604，同時(shí)自動(dòng)開啟進(jìn)水閥XV．3601和正洗排水閥XV．3605進(jìn)行正洗，正洗流量為產(chǎn)水流量。正洗時(shí)間以排水中懸浮物含量低于2mg／L 為標(biāo)準(zhǔn)，程控設(shè)定的正洗排水時(shí)間為10min，開車時(shí)多次測定正洗8min即可達(dá)標(biāo)。正洗合格后自動(dòng)關(guān)閉正洗排水閥XV一3605和松動(dòng)排水閥XV一3606，同時(shí)自動(dòng)開啟產(chǎn)水出口閥XV一3602進(jìn)入正常產(chǎn)水過程。
3 使用效果及投資費(fèi)用比較
目前，正常狀況下原水懸浮物低于5mg／L。預(yù)處理后的含量在1．8mg／L以下。洪水季節(jié)原水懸浮物含量達(dá)到7～8mg／L，預(yù)處理后的懸浮物含量在2mg／L以下；由于工藝?yán)淠褐蠧OD含量超標(biāo)，透平冷凝液水溫大于50℃ ，電導(dǎo)率大于10,uS／cm，工藝?yán)淠汉屯钙嚼淠哼_(dá)不到一級(jí)脫鹽水的水質(zhì)要求，只能排放，通過增加一級(jí)脫鹽水的產(chǎn)量，以補(bǔ)充工藝?yán)淠汉屯钙嚼淠旱娜绷俊Ｒ虼耍壳邦A(yù)處理水量已達(dá)到裝置的*大處理能力360t／h。運(yùn)行參數(shù)見表1。
表2為纖維球過濾器與機(jī)械過濾器投資費(fèi)用的比較。從表中可以看出，使用纖維球過濾器比使用機(jī)械過濾器節(jié)約投資94．7萬元，占該裝置工程直接投資1400萬元的6．7％。
