李  劼
                                                      (酒泉钢铁集团公司动力厂,甘肃嘉峪关735100)
        摘要：在冶金工业炼钢、轧钢工艺系统中,浊环水的水处理工艺一般都采用三段式流程,旋流井-平流池(化学除  油器)-双介质过滤。因此,循环水处理过程  中过滤工艺是保证循环水水质的关键。通过对双介质过滤器存在问  题、影响过滤器运行因素的分析,提出改进措施。
        关键词：压力过滤器;问题;改进
        中图分类号：TF08.  5文献标识码:A
        1.概述
        冶金工业循环水主要有热污染和水质污染两个  方面,对于单纯热污染的工业水循环利用,通过冷却  塔、热交换器就可以实现,但对水质污染的工业循环  水进行处理就比较困难,要通过沉淀、过滤等技术将  水中各种悬浮物、油等污染物去除后才能循环使用。  在冶金工业炼钢、轧钢工艺系统中,浊环水的水处理  工艺一般都采用三段式流程,旋流井-平流池(化  学除油器)-双介质过滤。因此,循环水处理过程  中过滤工艺是保证循环水水质的关键。
        目前,动力厂管辖的水处理系统中使用双介质  过滤器的工序有一高线、二高线、方坯、板坯、CSP工  序,共有60台,其中净环系统15台、浊环系统45  台。从实际运行情况来看,存在一些问题,主要表现  在:由于水中含有油份,易使填料产生板结、清洁不  彻底等影响过滤器去除效率的情况,导致浊循环水  中悬浮物偏高,滤料更换频繁,对安全稳定运行存在  潜在的危险,同时由于滤帽材质原因,发生滤头损坏  现象,滤板间隙过大,导致在过滤过程中滤料流失到  系统中,反洗过程中操作控制不好容易跑滤料;进而  影响正常生产。2005~2006年曾发生多次滤料堵  塞主线喷嘴的事故,影响了主线的正常生产。
        1.1过滤技术及过滤设备
        过滤就是通过滤网或具有孔隙的颗粒状滤料层  等截流液体(或气体)中的杂质,从而使液体(或气  体)获得清洁的工艺过程。过滤的工艺过程比较复  杂,水通过过滤不仅去除了水中的杂质,降低水的浊  度,而且还可以将水中油脂、细菌及部分溶解物去除。
      冶金工业循环水系统中所使用的过滤器主要有  滤网式过滤器和砂滤式过滤器。其中砂滤式过滤器  又分为重力式和压力式两种。压力式过滤器主要使  用在工业循环水处理过程中,由于压力式过滤器的  压力高、滤速大,产水量多,可以满足工业生产大水量循环的要求,是冶金行业使用较为普遍的一种。
        现有水处理系统中方坯、板坯、二高线、一高线、  CSP系统共使用介质过滤器60台,均为压力式砂过  滤器。介质过滤器底部的配水系统分别为滤帽式和条缝板式,其中方坯、板坯、一高线配水系统为条缝  板式,二高线、CSP配水系统为滤帽式。通过对压力  式过滤器的使用效果比较,滤帽式过滤器布水、布气  比较均匀,滤帽缝隙较小,在滤帽不损坏的情况下,  滤料不会泄露到系统中,对水质的保证率较高,滤帽  式过滤器好于条缝板式过滤器。
        1.2滤料和级配
        压力式过滤器填装的滤料为无烟煤和石英砂双  层滤料。石英砂一般由河砂、海砂、石英岩石按照级  配要求,破碎筛分而成,无烟煤滤料由优质无烟煤经  破碎按级配要求筛分而成。压力式过滤器采用双层  滤料时,无烟煤铺在石英砂滤层之上,粒径比石英砂  大,形成颗粒度过滤,以增大截污、除油的能力。如  方坯过滤器条缝板上分别铺垫6~12、12~18、18~  25、25~38  mm规格各100  mm的4层卵石承托层,  然后填装1~2  mm石英砂、2~4  mm无烟煤滤料。
        1.3过滤器的反洗
        压力过滤器的反洗是过滤器正常运行的关键,  过滤后的滤料截流大量的污物,通过气、水反洗得到  再生后进入下一个循环过程,要想再生效果好,必须  经过一定时间的气、水反冲洗,而反冲洗时间的长  短,既决定滤料再生的效果,也决定反冲洗的气、水  用量和过滤时间的长短,再生效果差,将影响下一轮  的过滤,过滤器反洗强度大小,决定滤料的膨胀率和  滤料碰撞程度。气、水在反冲洗过程中作用是不同  的,水的浮力大,在反洗时使滤料层产生膨胀,提供  滤料碰撞的空间;空气的活动力大,在反洗时使滤料  产生滚动和串动,使滤料互相碰撞,而气水比一般控  制在1.  0~2.  5之间。介质过滤器反冲洗方式为水  洗-水气混合洗-水洗。反洗时水压力控制在0.  15~0.  25MPa,压缩空气压力控制在0.  07MPa。如  压力控制不当,将会造成滤料颗粒剧烈翻腾导致乱  层混料。
        2.存在问题分析
        2.1影响过滤器运行的主要因素
        ⑴滤速:过滤器的过滤速度要适当,滤速过慢,  则过滤器出水量会降低,单台处理水量减少。为了  达到一定的出水量就必须增加过滤面积,这样,势必  会增加设备的台数,相应增加能耗;滤速过快,又会  使出水质量降低,而且过快的滤速也会使过滤器的  水头损失增加得太快,工作周期缩短。
        ⑵反洗:反洗是用以去除滤出的泥渣,以恢复滤  料的过滤能力,为了把泥渣冲洗干净,必须有一定的  反洗强度和时间,只有反洗效果好,才能使过滤器的  运行良好。
        ⑶水流均匀性:无论是运行或反洗时,都要求各  截面的水流分布均匀。
        ⑷滤料:滤料的种类、性质、形状和级配是决定  过滤效果的重要因素。良好的滤料应具有截污能力  强、过滤出水水质好、工作周期长、产水量高的特点。  ⑸滤头:滤头由滤杆和滤帽组成。滤帽上有许  多细缝隙,反洗时水和气由细缝流出,过滤时滤后水  经细缝流入,并能阻止滤料流失。滤头的材质是影  响过滤效果的主要因素。
        2.2过滤效果不好的原因分析
        根据上述因素,结合生产实际的一些情况,认为  造成过滤器运行不正常的主要原因有:
        ⑴滤料的选择。滤料采用无烟煤和石英砂,粒径  分别为:2~4  mm和1~3  mm,过滤器的出水水质可  以达到悬浮物在20  mg/L,油在5  mg/L以下。但是,  选择这样级配的滤料,由于粒径小而增加了运行阻  力,在反洗不彻底的情况下极易发生滤料板结现象。
        ⑵反洗强度。反洗强度=反洗水量(L)  /过滤  面积(m2)×冲洗时间(s)。反洗强度要求既不能超  过上层滤料(无烟煤)所允许的冲洗强度,又要保证  下层石英砂有足够的反洗时间,以便冲洗干净,太大  容易跑料,太小反洗不彻底。介质过滤器在反冲洗  过程中在进行水气混合洗时强度控制不当造成滤料  颗粒剧烈翻腾导致混料,混料后无烟煤滤料进入到  承托层缝隙内,在过滤过程中随水流通过5  mm宽  度的条缝板进入到介质过滤器出水管路中。
        ⑶滤头。由于滤头所选塑料材质,强度不够,导  致其损坏,从而使滤料流失。
        ⑷过滤器滤料板结、跑料严重,过滤效果差,每  6个月至1年必须更换一次滤料,并且出水水质波  动大,油的去除效果不好。
        3.改进建议
        针对方坯、一高线、二高线过滤器使用过程中存  在的问题,为了延长过滤器使用寿命,提高过滤器过  滤能力,避免因滤料跑料而堵塞用户喷嘴现象发生,  同时为提高工业水重复利用率,降低新水消耗,提出  以下改进建议。
        ⑴介质过滤器每年需根据滤料使用情况对过滤  器滤料及时进行更换。滤料的铺设必须按照相关填  充要求进行,在无烟煤和石英砂下面再增设一层垫  层(6~12的卵石),这样可以避免由于石英砂移动  而发生乱层现象。滤料铺设完毕后,必须进行冲洗,  在冲洗过程中应检查有无跑砂现象,冲洗干净且无  跑砂后方可投入正常运行。
        ⑵调查各类新型滤料的性能、特点、适用范围及  使用效果,对现有过滤器滤料进行更换,通过使用新  型滤料提高过滤器对油的去除效率,提高过滤器对  进水水质的适用范围。如采用瓷刚玉滤料、核桃壳  滤料等。滤料既要满足强度要求,又要选择合适的  级配。
        ⑶利用过滤器填料更换期间对一高线、方坯、板  坯介质过滤器底部配水方式进行改造,将条缝板式  配水改造为不锈钢滤帽式。二高线ABS滤帽更换  为不锈钢滤帽。滤水帽应均匀排列。紧固滤水帽丝  头时,应用专用工具,滤水帽的缝隙不得过大或过  小,以0.  3~0.  4  mm为宜,偏差值不得超过0.  mm;滤水帽应结实可靠,不得有裂缝等缺陷;水帽与  滤板保持垂直状态。
        ⑷将介质过滤器底部条缝板更换为开孔钢板,  更换底部锈蚀的布气管,对过滤器内部进行防腐处  理。过滤器内壁的防腐层应完整,气泡和剥落部分  应修补。
        ⑸过滤器前的水质情况,主要指标是悬浮物和  油。如果这两个指标超过过滤器要求的标准时(S  ≤100  mg/L,  OIL≤20  mg  /L),要在前工序如平流  池增设相应的设施。
        ⑹正常运行期间,要定期检查出水浊度和出入  口的压差,根据过滤器进出水压差和过滤器的运行  时间调整反洗周期和时间,当过滤器运行周期过短  或过长时,均应检查滤层是否结块或高度是否适宜。  每日通过反冲洗出水管道检查过滤器是否有跑料现  象,一旦发现跑料,立即将跑料过滤器停运,同时,利  用定修的机会对冷却塔、吸水井等设施进行清理,避  免滤料堵塞喷嘴,影响主线生产。
        ⑺过滤间增加压缩空气储气罐和减压装置,控  制反洗强度,避免跑料现象的发生。冲洗效率不高  或冲洗操作不适当,会使过滤器发生问题,如泥球、  滤料上积泥、在滤床上出现死区等,这些问题会影响  出水水质,缩短过滤周期。因此,在冲洗水管上增设  流量、压力计量装置,以适应反洗水量缓慢成阶梯上  升和下降过程的需要。
        ⑻过滤器反冲洗水中投加化学分散剂。在反冲  洗进水总管上利用小型加药泵投加化学分散剂,其  目的是将过滤器长期积累的较多油份、杂质洗出,使  滤料逐步清洁,从而提高反冲洗效果、改善滤料清洁  度,延长滤料的使用寿命、改善滤料对浊环水中悬浮  物的截流能力,提高过滤效果。
        ⑼操作方法的改进。对操作方法主要是针对阀  门而言,也就是说要求阀门的开关速度要适当。如  过快关闭阀门,冲洗水量降低太快,滤料压缩加大,  造成滤料彼此碰撞,使冲洗后开始恢复过滤时水质  很坏。另外,不论是气水分开洗还是联合洗,在反洗  最后过程中,必须进行水洗。两种滤料由于空气冲  洗的剧烈震荡,使在交界面混杂,水洗可使他们得以  复元。
        4　经济效益、社会效益以及应用前景  分
        4.1经济效益
        按照每台过滤器每次更换滤料费用为1万元测  算,反洗水加药每台年药剂费=120×1/1  000  000×  360×6=2  600元
        按照加药后,滤料每2年更换一次测算,每年节  约费用0.  74万元;如在酒钢推广(45台过滤器)年  直接可计算效益33万元。
        4.2　社会效益以及应用前景分析
        通过在浊循环系统的过滤器反冲洗过程中加入  适量的药剂和对过滤器滤板、滤帽、滤料的改造,提  高设备的利用效率与日过滤能力,避免滤料的跑料  现象为生产提供了更可靠的保障。减少提高反冲洗  过程的能力与效率,逐步改善过滤器内的滤料状况,  并通过进一步优化反冲洗过程,延长滤料的使用寿  命,使原来的每年更换一次滤料可提高至2~3年左  右更换一次,减少滤料更换费用。通过提高反冲洗  效率,系统过滤器的反冲洗时间已由原来的20~30  min,降低至10~15  min,节约了工业水及反冲洗泵  运行电费,与此同时,减少悬浮物、油份在冷却塔填  料内及集水井的沉积,延长填料寿命,提高冷却效  率,减少对浊循环水水泵的磨蚀影响,有利于降低维  修频度并保持较高的泵输送效率。有利于改善悬浮  物等在管路系统中的沉积与粘附情况,减少垢下腐  蚀趋势。提高过滤过程的效率及能力,有利于减少  喷嘴堵塞率,降低了漏钢等意外事故的概率,并有利  于提高产品质量及合格率,减少次品率。
参考文献:
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