摘 要 介绍了纤维球过滤器的特点、工作原理及其在脱盐水装置中的应用效果。
关键词 原水预处理系统 纤维球过滤器 应用
现代化大型脱盐水装置中,为了充分利用一级脱盐阳树脂的交换性能,必须要控制进入一级阳离子交换器原水中的悬浮物含量, 即低于2mg/ L 。兰州石化公司某厂脱盐水装置属兰化乙烯改扩建工程的配套项目。其制水的工艺过程采用PLC 程序控制自动操作。该装置于1996 年一季度建成投产,至今已运行6 年,各项指标均符合设计要求。本文对其原水预处理系统纤维球过滤器作以介绍。
1 设备选型
该脱盐水装置的原水由水厂抽取黄河水经澄清过滤后供给。供水压力为0. 3～0. 4MPa (G) ,原水中悬浮物含量正常约为5mg/ L ,洪水季节高达8mg/ L 以上,为保护阳树脂不被污染,原水进入一级脱盐阳离子交换器前必须要进行预处理,使悬浮物含量低于2mg/ L 。
装置原水预处理的产水能力正常为310t/ h ,最大为360t/ h。预处理设备是选用常规的机械过滤器,还是选用新开发的纤维球过滤器,是参加建设的各方都极为关注的问题。
纤维球过滤器是清华大学90 年代初开发的新型水过滤器。该过滤器的主要优点是原水通过滤层的滤速高,最佳滤速为25～30m/ h ,当滤速为30m/ h ,仍可保证稳定的出水水质。处理水量为360t/ h 时,若选<3m 的过滤器,其台数为2 台。
根据本工程用地有限(机械过滤器需要5台) 、投资紧张的特点,虽缺乏<3m 纤维球过滤器的某些操作数据,但可借鉴国内已有的<2m 过滤器的相关经验,再采取一些相应的措施,应当可以满足本工程的需要。因此最终选择了采用两台直径3m 的纤维球过滤器并列运行的方案。
2 纤维球过滤器的特点及工作原理
纤维球过滤器体内填充高度约1. 2m的涤纶纤维球作为过滤层,原水由过滤器上部进入设备,经过过滤层将水中颗粒、胶状物等悬浮物质截留于过滤层中的上部,经过滤层由下部流出,使出水悬浮物低于2mg/ L ,以确保一级脱盐水装置的稳定运行。
涤纶纤维球滤料具有柔性好、密度小、可压缩和空隙率大的特点,过滤时受工作压力、上层截泥和滤料自重的影响,形成上松下密的理想滤层分布状态,纤维球以其极大的比表面积和孔隙率吸附并截留水中的悬浮颗粒,充分发挥出滤料深层截污能力;因反冲洗容易,故自用水率低;还具有耐磨损、化学稳定性强的优点;当滤料受有机物污染严重时,还易于采用化学清洗方法再生。纤维球过滤器的工作步骤分为正常产水和反冲洗,本体流程图如图1 所示。
2. 1 正常产水过程
开启进水控制阀XV23601 和出水控制阀XV23602 ,其它控制阀均处于关闭状态;XV23601 的开度是由设定进水压力( PIS8001) 值确定。开车调试时设定的进水压力为0. 33MPa (G) ;出水控制阀XV23602 的开度是由产水流量(FIQ813) 确定。为避免过高滤速造成过滤器发生穿透现象,引起出水品质下降,应控制滤速以保持长周期安全稳定生产,最高滤速以不超过30m/ h 为佳。
由于在线测定出水悬浮物含量较困难,根据过滤器进出口水压差随着滤层上部截留物逐渐增加而逐渐增大的特点,相应地出水悬浮物含量也随压差的增大而由少变多;每周期运行初期压差为0. 02MPa ,当压差增大到0. 15MPa 时,实测出水的悬浮物含量为2mg/ L ,为此确定进出水压差达到0. 14MPa 时,该过滤器自动停止产水,并进入反冲洗过程。
2. 2 反冲洗过程
反冲洗的目的在于松动产水过程压缩了的过滤纤维球,分离出附着在纤维表面的截留物,并被反冲水带走,从而起到清洁过滤球的作用。
每周期产水过程终了时,程序自动关闭XV23601 和XV23602 阀,并打开反冲松动排水阀XV23606 和反冲洗进水阀XV23603 ,3min 后再打开排水阀XV23604。由于纤维球较轻,需控制冲洗水流速,使纤维球处于松动悬浮状态即可;本装置开车时,将XV23063 阀设定在空体流速15m/ h 的流量位置;为了提高反冲洗效果,本设备配置了两叶轮的低速电动搅拌器,反冲洗时搅动水流和纤维球,使纤维球相互碰撞、抖动,从而将截留物分离。
反冲洗时间长短与纤维球的截污量及反冲洗速度有关,根据排水中悬浮物含量低于20mg/ L 的指标要求,本设备开车时多次测定反冲洗8min 即可达标。程控设计反冲洗排水时间设定为10min。
反冲洗完成后自动关闭反洗进水阀XV23603和反洗排水阀XV23604 ,同时自动开启进水阀XV23601 和正洗排水阀XV23605 进行正洗,正洗流量为产水流量。
正洗时间以排水中悬浮物含量低于2mg/L 为标准, 程控设定的正洗排水时间为10min ,开车时多次测定正洗8min 即可达标。正洗合格后自动关闭正洗排水阀XV23605 和松动排水阀XV23606 ,同时自动开启产水出口阀XV23602 进入正常产水过程。
3 使用效果及投资费用比较
目前,正常状况下原水悬浮物低于5mg/ L 。预处理后的含量在1. 8mg/ L 以下。洪水季节原水悬浮物含量达到7～8mg/ L ,预处理后的悬浮物含量在2mg/ L 以下;由于工艺冷凝液中COD 含量超标,透平冷凝液水温大于50 ℃, 电导率大于10μS/ cm ,工艺冷凝液和透平冷凝液达不到一级脱盐水的水质要求,只能排放,通过增加一级脱盐水的产量,以补充工艺冷凝液和透平冷凝液的缺量。因此,目前预处理水量已达到装置的最大处理能力360t/ h。运行参数见表1。
表2 为纤维球过滤器与机械过滤器投资费用的比较。从表中可以看出,使用纤维球过滤器比使用机械过滤器节约投资94. 7 万元,占该装置工程直接投资1400 万元的6. 7 %。
4 结束语
该脱盐水装置自1996 年建成投产,至今已运行6 年,在用户的精心操作下,状况良好,每台过滤器运行周期已达100h ,产水量已超过开车时每台过滤器每个运行周期10 000 m3 的预期值,为乙烯生产长期提供了合格的脱盐水。原水预处理所用的纤维球过滤器新技术经长期运行考验,能满足系统的工艺要求,各项技术指标均达到设计要求,这表明当年的设计和施工是成功的。
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