无阀过滤器节水技术新思路之一
                                                                                王一平
                                    （燕山石化公司水务管理中心第六供水车间，北京102503）
        摘要：介绍了燕山石化公司水务管理中心第六供水车间应用无阀过滤器节水技术的实践，对存在的反冲洗不彻  底、频繁反冲洗问题进行了分析，提出了改进的设想。
        关键词：无阀过滤器；反冲洗；节水
        重力式无阀过滤器在石油化工循环冷却水系统中是最常用的旁流处理设备，用于去除大部分悬浮固体、黏泥和微生物等。重力式无阀滤池具有无大型阀门、正水头过滤、冲洗自动化、造价低及操作管理方便等优点。
        由于这种过滤器历史悠久，技术成熟，所以在工业水处理中应用非常广泛。燕山石化公司水务管理中心第六供水车间现有五组200  m  3  /h无阀过滤器，采用石英砂为滤料，处理量是循环水量的3%～  5%，滤速10  m/h（通常），反冲洗强度15  m/s·m  2  （通常），冲洗历时约5～7  min，反冲洗周期因处理的水质不同而有所差别，约每24h  1次。
        1.原理简介
        无阀过滤器结构如图1。
                                    
        原水由进入水管2送入滤池，经过滤层6自上由下地过滤，清水即从连通管注入存水箱11内储存，水箱充满后，水通过出水管12进入清水池。滤层6不断截留悬浮物，造成滤层阻力的逐步增加，因而促使虹吸管3内的水位不断升高。当水位达到虹吸辅助管13管口时，水自该管中落下，通过抽气管14借以带走虹吸下降管15中的空气。当真空度达到一定值时，便发生虹吸作用。这时冲洗水箱11中的水自下而上地通过滤层6，对滤料进行反冲洗。当冲洗水箱水面下降至虹吸破坏斗17时，空气进入  虹吸管13，破坏虹吸作用。滤池反冲洗结束，进入  下一个周期工作。
        重力式无阀过滤器与传统的普通快滤池相比，  由于具有自动运行自动反冲洗的特点，因而具有非常明显的优势。由于无阀过滤器的结构决定了在反  冲洗过程中无法自动停止进水，大量的源水和反冲洗水一起排掉，包括以下两部分。
        （1）浪费了不参与反冲洗的进水，以处理量  200  m  3  /h的重力式无阀滤池为例，反冲洗历时5  min，每次反冲洗浪费源水16  m  3  左右。
        （2）在反冲洗形成的过程中，流失大量的源水，  形成排水虹吸，此部分浪费的水和反冲洗形成的时  间有关。与其它类型过滤器相比，致命缺点是反冲  洗耗水量大，难以适应节能减排的环境。
        2.通常节水改造思路
        20世纪60年代，曾有人尝试用电控的方案解决无阀滤池的反冲洗过程浪费水的问题，均没有推广，主要是安全性、稳定可靠性。以及运行维护和能耗等问题无法彻底解决。众多的电仪接收和执行部件裸露在室外或浸没水中，风吹雨淋日晒，既不安全又易出故障，而且完全抹杀了无阀滤池水力全自动化的特征。
        根据作者掌握的信息，经过多年的实践，无阀过滤器节水技术不断完善、进步，通常可以见到的  节水改造思路主要集中在以下方面。
        （1）虹吸上升管中水位达到反冲洗水位时由电  信号控制强制反冲洗阀门动作，能够快速强制自动  反冲洗，减少虹吸下降管中形成真空时间所消耗的  水量。
        （2）在滤池进行反冲洗时由电信号控制关闭总  进水阀门，使滤池停止进水，至反冲洗结束由电信  号控制打开总进水阀门，恢复滤池工作，减少滤池  反冲洗期间由总进水管进入滤池而直接经虹吸上升  管和虹吸下降管流失的水量。
以上两种技术改造可以分别独立使用，也可以  组合使用，主要取决于节水意图。
        由此可以看出，上述思路是基于人工干预过滤  器的自然工作状态。
        3.分析
        反冲洗时关闭了总进水阀门，虹吸管中减少了这  部分水量，基于节水的目的实现了，反冲洗只能依靠  冲洗水箱中过滤后的水完成。由于关闭了总进水阀  门，压力水的停止使虹吸管中的水流速减慢，虽然已  经形成了虹吸，但造成反冲洗强度不够。同时，由于  反冲洗强度的减弱，滤层中截留的悬浮物没有充分脱  离，所以虹吸管内的水位很快升高，以致反冲洗频率  增加。燕山石化公司水务管理中心第六供水车间的五  组过滤器均同时使用以上两种技术进行了改造，投入  使用后都不同程度的存在反冲洗强度不够和反冲洗  频率增加的弊端，因此先后恢复了传统的运行方式。
        4.设想
        由于人工干预过滤器的自然工作状态，破坏了  过滤器正常的工作规律，如果对过滤器结构进行附  加或改动而没有彻底消除影响因素，因此出现意外  也是可以理解的。
        对反冲洗过程进行分析可知，在虹吸形成后，  开始部分反洗水是含滤层截留污染物的污水，占反洗全过程的20%～30%，后部分反洗水是由于虹吸  尚未破坏而排出的经过滤器自动过滤后储存在水箱  中的净水，含有相应的水质稳定药剂，水位下降至  虹吸破坏斗结束，占反冲洗全过程的70%～80%。  一般情况下，一组过滤器由两个过滤器通过水箱的联通组成，以处理量200  m  3  /h的重力式无阀滤池为  例，每次反冲洗使用水箱中的净水在70  m  3左右，  如果有70%可以回收，则达50  m  3  。若按通常情况  下反冲洗频率每24  h  1次计，则每组过滤器每年可  以回收1  8250  m  3。另外，这部分反冲洗水的回收，  可以减少水池水位的波动，维持浓缩倍数的稳定，  减少药剂的消耗。因此，该部分反洗水具有回收利用的价值，且效益明显。
        基于上述分析，作者认为，与其人工干预过滤  器的自然工作状态，不如顺其自然，在不破坏过滤  器正常工作的前提下，在冲洗水箱出水管位置安置  液位开关。在反冲洗形成过程中，不论虹吸辅助管  排水时间长短，水量多少，全部经回收利用管线返  回水池。当反冲洗开始的时候，水位下降，液位开  关动作，采用信号变送器控制排水管电磁阀将两部  分反洗水分别收集处理。前部分反洗水利用原排污  管线排放至污水井，后部分反洗水利用延时信号（设  定1  min）控制电磁阀打开，引入缓冲池后进入水  池（也可以直接进入水池）回收利用，同时去污水  管线电磁阀关闭，若缓冲池水位高于水池水位可自  动溢流，因此不会对水质稳定及安全生产造成负面  影响。排水井出水口电磁阀控制管线如图2。
                                  
        为了降低施工成本，可以改进如图3所示，回  收利用管线不使用阀门，只在排至污水井管线安装  控制阀，利用位差控制反冲洗水的流向。
                                  
        作者根据现场实际提供以上思路，供有无阀过  滤器节水技术改造愿望的厂家和设计单位参考，以  使此项技术更加完善，使无阀过滤器在工业水处理  中发挥最佳效果。  

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