多介質(zhì)過濾器的分析
發(fā)布者：gydtscl 發(fā)布時間：2012-04-17 10:19:15
多介質(zhì)過濾器的分析
趙瑞峰
太原鋼鐵(集團)有限公司
摘要：通過對多介質(zhì)過濾器的構(gòu)造介紹，著重闡述反沖洗工藝，對生產(chǎn)運行中出現(xiàn)的缺陷，進行分析并提出相應的措施。
關(guān)鍵詞 多介質(zhì)過濾器過濾反沖洗
中圖分類號：X703．3 文獻標識碼：A
多介質(zhì)過濾器，在工業(yè)循環(huán)水處理系統(tǒng)中，用以去除污水中雜質(zhì)、吸附油等，使水質(zhì)符合循環(huán)使用的要求。過濾的含義，在水處理過程中，過濾一般是指以石英砂、無煙煤等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過程。過濾的作用，主要是去除水中的懸浮或膠態(tài)雜質(zhì)，特別是能有效地去除沉淀技術(shù)不能去除的微小粒子和細菌等，BODs和COD等也有某種程度的去除效果。性能參數(shù)如表1所示：
太鋼現(xiàn)有的循環(huán)水處理系統(tǒng)中，如熱連軋水處理、連鑄水處理等，均有多介質(zhì)過濾器的應用。
1 過濾器的構(gòu)造和濾料
多介質(zhì)過濾器主要由以下部分構(gòu)成：(1)過濾器體；(2)配套管線和閥門。其中過濾器體又包括① 簡體；②布水組件；③支撐組件；④反洗氣管；⑤濾料；⑥排氣閥(外置)等。
表2(見下頁)所示為各部件的功用和結(jié)構(gòu)形式。濾料的選擇依據(jù)：(1)濾料必須有足夠的機械強度，以免在反沖洗過程中很快地磨損和破碎；(2)濾料的化學穩(wěn)定性要好；(3)濾料不應含有對人體健康有害及有毒物質(zhì)，不應含有對生產(chǎn)有害、影響生產(chǎn)的物質(zhì)；(4)濾料的選擇，應盡量采用吸附能力、截污能力大、產(chǎn)水量高、出水水質(zhì)好的濾料。其中的卵石，主要是起支撐作用，在過濾工藝過程中，因其強度高，相互之間的間距縫隙穩(wěn)定，即孔隙大，便于正洗工序中，濾后水順利通過；反之，反洗工序中，反洗水和反洗空氣等順利通過。常規(guī)配置中，卵石分為四種規(guī)格，鋪墊方式，先大后小。濾料的粒徑和裝填高度之間的關(guān)系：濾床的高度和濾料的平均粒徑的比值為800～1 ooo(設計規(guī)范)。濾料的粒徑的大小和過濾精度相關(guān)。
2 反沖洗工藝及部分參數(shù)的分析
2．1 反沖洗工藝
過濾器的反洗，主要是指過濾器在使用一定周期后，其濾料表層截留或顆粒的外表面吸附一定數(shù)量的雜物或污漬，這樣過濾器的性能出現(xiàn)劣化，主要表征：過濾器的正常濾后水質(zhì)變差，進水和出水管道的壓力差增大，同時，單臺過濾器的流量降低。反沖洗的原理：水流逆向通過濾料層，使濾層膨脹、懸浮，借水流剪切力和顆粒碰撞摩擦力清洗濾料層并將濾層內(nèi)污物排出。
2．2 反沖洗的必要性
(1)在過濾過程中，原水中的懸浮物被濾料表面吸附并不斷地在濾料層中積累，由于濾層孔隙逐漸被污物堵塞，過濾水頭損失不斷增加，當達到某一限度時，濾料需進行清洗，使濾層恢復工作性能，繼續(xù)工作。
(2)過濾時由于水頭損失增加，水流對吸附在濾料表面的污物的剪切力變大，其中有些顆粒在水流的沖擊下移到下層濾料中去，最終會使水中的懸浮物含量不斷上升，水質(zhì)變差，到一定程度時，需要清洗濾料，以便恢復濾料層的納污能力。
(3)污水中的懸浮物中含有大量有機物，長期滯留在濾層中會發(fā)生厭氧腐敗現(xiàn)象，需定期清洗濾料。
2．3 反沖洗參數(shù)的控制和確定
(1)膨脹高度：反沖洗時，為了保證濾料顆粒有足夠的間隙使污物迅速隨水排出濾層，濾層膨脹率應大一些。但膨脹率過大時，單位體積中濾料的顆粒數(shù)變少，顆粒碰撞的機會也減少，所以對清洗不利。雙層濾料，膨脹率為40％----50％ 。
注意：在生產(chǎn)運行中，對濾料的填充高度、膨脹高度等隨機進行檢查，因為正常反洗過程中，會有部分濾料的跑失或磨損，需要進行補充。相對穩(wěn)定的濾層，有以下優(yōu)點：確保過濾水質(zhì)的穩(wěn)定，保證反沖洗的效果。
(2)反洗水量和壓力：一般設計要求，反洗水的強度為40 m3／(mz·
h)，反洗水的壓力≤0．15 MPa。
(3)反洗空氣量和壓力：反洗空氣的強度為15 m ／(m ·h)，反洗空氣
的壓力≤0．15 MPa。注意：在反洗過程中，通入的反洗空氣匯集于過濾器的頂部，大部分應通過雙孔排氣閥排出。日常生產(chǎn)中。需經(jīng)常檢查排氣閥的通暢性，主要表征在閥球升降的自由度上。
2．4 空氣輔助清洗
(1)先用空氣沖洗，后用水反沖洗。首先將濾池水位降至濾層表面上100 mm處，通入空氣數(shù)分鐘，然后用水反沖洗。適用于表面污染重而內(nèi)部污染輕的濾池。
注意：相應的閥門，關(guān)閉必須到位；否則，水位降到很低時，濾層的上部，沒有水的浸潤，顆粒的上下擾動過程中，污物不能有效排出，反而會深處移動。
(2)空氣和水同時反沖洗。從靜止濾層下部送入空氣，在砂層內(nèi)合并成的大氣泡一面反復分散，一面上升，由于氣泡直徑較小，濾料受到的擾動較輕。另一方面，濾層反沖洗時呈懸浮狀態(tài)，氣泡直徑大，清洗效果好。
聯(lián)合反沖洗，反洗水和反洗空氣的膨脹作用。相互疊加，比單一進行時，作用更強。注意：水的反洗壓力和空氣的反洗壓力不同。強度不同，工作的先后順序中，避免反洗水進入空氣管道。
(3)在氣一水聯(lián)合沖洗結(jié)束后，停止反洗空氣，反洗水以同樣的流量，繼續(xù)沖洗3 min 5 min，即可去除遺留在濾床中的氣泡。(備注：可留意頂部雙孔排氣閥的狀態(tài)。)
3 濾帽式過濾器的特點
和舊有的排管式相比，濾帽式過濾器有以下突出的特點：
(1)反洗采用氣墊層沖洗，提高沖洗效果，降低運行成本，延長濾料的使用壽命。
(2)設備下部采用濾帽收水，解決由于設備壓力變化而引起濾料跑失的問題，同時，減少過濾器底部承脫層的高度和數(shù)量，減輕設備的運行重量。
(3)反洗流程中，濾帽結(jié)構(gòu)特點的體現(xiàn)：初期，當氣墊層厚度達到一定厚度時，氣由桿上的孔和槽少量進入水中，連同水由弱到強一起對濾料進行氣、水
混合沖洗；當氣墊層厚度達到設計厚度(通常要求600 mm)時，氣體將由濾帽桿的下部口進入，通過濾帽均勻分布，濾料在氣體的推動下進行膨脹，高強度的相互摩擦，進而實現(xiàn)高強度的氣體與水混合沖洗濾料的目的。
4 濾料‘板結(jié)’原因的分析
(1)截留在濾層上表層的污物，如果在一定周期內(nèi)，不能有效地去除，在隨后的反洗過程中，隨著反洗空氣的搓動，如果反洗空氣的分布不均勻，膨脹高
度發(fā)生變化，搓動量小的地方，濾料表面的油污或雜物，不能去除，在投入下一正常濾水周期后，局部負荷增大，會從表面沉入內(nèi)部，球團逐漸增大，并同時向過濾器的填充深度內(nèi)延伸，直至整個過濾器產(chǎn)生失效。
備注：實際運行中，反洗空氣不均勻的現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)，如底部布氣管道的穿孑L，局部濾帽的堵塞或損壞，或是柵管間距的變形。
(2)濾層的表面濾料顆粒細小，反沖洗時相互碰撞機會少，動量小，所以不易清洗干凈。附著的砂粒易結(jié)成小泥球。當反沖洗后濾層重新級配時，泥球就隨之長大而不斷向深處移動。(3)原水中所包含的油，截留在過濾器內(nèi)，經(jīng)反洗并殘余部分，日積月累，是導致過濾器濾料板結(jié)的主要因素。
何時進行反洗可根據(jù)原水的水質(zhì)特點和出水水質(zhì)要求，采用限定水頭損失、出水水質(zhì)或過濾時間等標準來確定。
5 加工或驗收工序中注意事項
(1)要求出水槽與濾板的平行允差小于2 mm。
(2)濾板的水平度及不平度均小于±1．5 mm。濾板的結(jié)構(gòu)，采用整體加工最優(yōu)。當筒體直徑較大時，或受原材料、運輸?shù)确矫嬷萍s時，也可采用兩瓣，拼接成形。
(3)濾板和筒體各接合部位的處理，對空氣反洗環(huán)節(jié)，尤為重要。①因濾板加工和筒體卷制等方面誤差，為消除濾板和筒體的徑向間隙，采用圓弧環(huán)板，逐段焊接。接觸部位，必需采用滿焊。②中心管道和濾板的徑向間隙，同樣處置。
備注：上述措施，確保過濾介質(zhì)、反洗介質(zhì)，只有通過濾帽或排管間隙連通。同時，也就保證了反洗和過濾通道的分布均勻性。
(4)濾板上加工的通孑L，徑向誤差為±1．5 mm。濾帽導桿和濾板通孑L之問，配合尺寸的增大，不利于濾帽的安裝或固定。通孑L的加工，必須采用機械設備。
(5)濾帽的材質(zhì)，尼龍最佳，ABS次之。因上部添加的濾料，對濾帽的擠壓負荷極大，要求強度要高，避免變形。濾帽與濾板的接觸面(上、下表面)，需加彈性橡膠墊。
參考文獻
1 北京水環(huán)境技術(shù)與設備研究中心編．三廢處理工程技術(shù)手冊(第三卷)．北京：化學工業(yè)出版社．2000．347～360
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