AMIDA淺層介質(zhì)過(guò)濾器在循環(huán)水旁濾系統(tǒng)中的應(yīng)用

郭瑞卿

（河南永銀化工實(shí)業(yè)有限公司，河南 舞陽(yáng) 462400）

在工業(yè)循環(huán)水處理中，循環(huán)水中的懸浮物，一旦和結(jié)垢無(wú)機(jī)物的沉淀結(jié)合在一起，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)垢體積增加和垢層變厚，同樣，一旦和生物污垢的沉淀物結(jié)合，也會(huì)加重生物污垢的體積和厚度，又加重腐蝕，導(dǎo)致進(jìn)一步污染。由于各種懸浮物在水中溶解度很小，很容易用機(jī)械過(guò)濾的方式去除，因此，在系統(tǒng)管路上安裝循環(huán)水旁濾過(guò)濾器可收到良好效果。一般循環(huán)水旁濾系統(tǒng)過(guò)濾器選擇主要有重力式無(wú)閥過(guò)濾器、普通壓力式過(guò)濾器和淺層介質(zhì)過(guò)濾器。河南永銀化工實(shí)業(yè)有限公司在項(xiàng)目建設(shè)初期，通過(guò)對(duì)AMIDA 淺層介質(zhì)過(guò)濾器與重力式無(wú)閥過(guò)濾器的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，選擇AMIDA 淺層介質(zhì)過(guò)濾器作為循環(huán)水旁濾系統(tǒng)過(guò)濾設(shè)備。

1 淺層介質(zhì)過(guò)濾器的工作原理

介質(zhì)過(guò)濾器（AMF）是一種傳統(tǒng)的常見(jiàn)的過(guò)濾設(shè)備。過(guò)濾介質(zhì)就是一定粒徑的砂子，堆積一定的厚度，待過(guò)濾的水流過(guò)砂層時(shí)，雜質(zhì)被攔截在砂層表面或者不同深度處，干凈的水從砂層的另一側(cè)流出。過(guò)濾精度主要取決于砂子的粒徑。介質(zhì)過(guò)濾器的過(guò)濾機(jī)理主要是借助于過(guò)濾器的3個(gè)作用：（1）機(jī)械篩分作用，也是表面過(guò)濾作用某些大于砂粒間隙的雜質(zhì)顆粒由于機(jī)械攔截而被截留在砂床表面，同時(shí)這些顆粒彼此重疊架橋，在砂層表面形成更致密的污染障礙層，攔截粒徑更小的雜質(zhì)；（2）慣性沉淀作用。堆積的砂床有巨大的表面積（1 m3的0.5 mm 石英砂的接觸面積可達(dá)到400 m2），顆粒雜質(zhì)在水力推動(dòng)下，慣性地沉積到砂子表面而被攔截；（3）接觸絮凝作用。雜質(zhì)顆粒在砂粒之間隨水流運(yùn)動(dòng)時(shí)，和砂子表面發(fā)生碰撞，較小的顆粒不斷累計(jì)絮凝在一起。

2 過(guò)濾過(guò)程

當(dāng)循環(huán)水旁濾系統(tǒng)處于過(guò)濾狀態(tài)時(shí)，待過(guò)濾的水從進(jìn)水口進(jìn)入過(guò)濾器，經(jīng)過(guò)布水盤(pán)，通過(guò)污水腔，均勻分布到砂床的表面，流入砂層。當(dāng)水流經(jīng)砂層時(shí)，水中待過(guò)濾去除的雜質(zhì)被攔截在砂床表面及不同深度處。干凈的水通過(guò)砂床到達(dá)集水器、水冒，收集到凈水腔，然后，經(jīng)過(guò)出水口流出，當(dāng)水流過(guò)填料層時(shí)，雜質(zhì)被截留在填料層內(nèi)。

3 反沖洗過(guò)程

隨著過(guò)濾的進(jìn)行，砂床表面及砂床上層（主要是上面10 cm 深度以上）內(nèi)部的待去除的雜質(zhì)越集越多，使得過(guò)濾器進(jìn)出口之間的壓力損失不斷增加。同時(shí)，由于上層雜質(zhì)不斷向下遷移和砂粒上的污染物不斷剝落，出水的濁度也會(huì)逐漸上升，而出水濁度上升和壓差相關(guān)聯(lián)。當(dāng)壓差達(dá)到預(yù)先設(shè)定值時(shí)，出水濁度就會(huì)不合格，介質(zhì)過(guò)濾器就需要進(jìn)行反沖洗。反沖洗時(shí)，反沖洗水從介質(zhì)過(guò)濾器出水口進(jìn)入，經(jīng)過(guò)集水器向上沖動(dòng)砂床，砂層被反沖洗水松脹，雜質(zhì)從砂層表面和砂層中被沖到污水腔，隨反沖洗水一起流出。

對(duì)旁濾系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，經(jīng)常性的反沖洗以清除聚積的雜質(zhì)是必須的。當(dāng)系統(tǒng)處于反沖洗狀態(tài)時(shí)，同組的1個(gè)或多個(gè)過(guò)濾器會(huì)將干凈的、經(jīng)過(guò)過(guò)濾的水通過(guò)1個(gè)三通反沖洗閥同時(shí)倒灌入這個(gè)過(guò)濾器中。在這個(gè)倒灌過(guò)程中，被反沖洗的過(guò)濾單元的填料層在水流的沖擊下被沖起，雜質(zhì)則通過(guò)1個(gè)三通的反沖洗口被排出。AMIDA 淺層介質(zhì)過(guò)濾器特殊設(shè)計(jì)的集水器使填料層在反沖洗狀態(tài)時(shí)形成內(nèi)環(huán)流，填料之間互相搓洗，最大限度地提高反沖洗效率，減少所需的反沖洗水，同時(shí)，反沖洗時(shí)不跑沙。當(dāng)反沖洗結(jié)束時(shí)，閥門(mén)又回復(fù)到過(guò)濾狀態(tài)，下一個(gè)過(guò)濾單元?jiǎng)t準(zhǔn)備進(jìn)入反沖洗狀態(tài)。

4 淺層介質(zhì)過(guò)濾器與傳統(tǒng)無(wú)閥過(guò)濾器的比較

（1）占地面積少，土建投資費(fèi)用較低。河南永銀化工實(shí)業(yè)有限公司供水工段循環(huán)水場(chǎng)設(shè)計(jì)處理能力為16 000 m3/h，旁濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)濾量為600 m3/h，出水濁度為≤3 NTU。按過(guò)濾量設(shè)計(jì)，若選用傳統(tǒng)重力式無(wú)閥過(guò)濾器，需200 m3/h 過(guò)濾器3臺(tái)，每臺(tái)過(guò)濾器外形尺寸為6.6 m×3.2 m×2.8 m，且自身重量較大，占地面積大，土建投入費(fèi)用較高。而選用淺層介質(zhì)過(guò)濾器僅需12個(gè)48”的小型過(guò)濾單元組合在一起，整體外形尺寸為10.4 m×5.8 m×1.7 m，且自重較小，土建投入較低，節(jié)約工程建設(shè)費(fèi)用。

（2）過(guò)濾效果好，運(yùn)行穩(wěn)定。淺層介質(zhì)過(guò)濾器濾料粒徑較小，所填充的砂濾料粒徑一般為0.4～0.6 mm，單臺(tái)過(guò)濾器過(guò)濾面積達(dá)1.18 m2，過(guò)濾精度達(dá)到10 μm，過(guò)濾效率＞90%，能夠很好地濾除循環(huán)水中的懸浮物，并且可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。無(wú)閥過(guò)濾器過(guò)濾效率也較高，有吸附效果，但再生不完全時(shí)會(huì)影響過(guò)濾效果在連續(xù)運(yùn)行超過(guò)一定年限后，砂子由于受雜質(zhì)，細(xì)菌分泌物，藻類(lèi)等污染或板結(jié)，會(huì)影響過(guò)濾效果的穩(wěn)定性。

（3）反沖洗效果好，耗水量少。AMIDA 淺層介質(zhì)過(guò)濾器反沖洗過(guò)程由PLC 控制系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別與控制，采用壓力式可調(diào)節(jié)反沖洗，反沖洗效果好，無(wú)需人工干預(yù)，反沖洗時(shí)，系統(tǒng)不漏濾，不跑砂。反沖洗時(shí)，各單元依次反洗，其他單元依然保持過(guò)濾，可保持系統(tǒng)連續(xù)供水。而無(wú)閥過(guò)濾器采用無(wú)壓力虹吸式反沖洗，只有虹吸破壞時(shí)反沖洗才開(kāi)始進(jìn)行，反沖洗過(guò)程較為被動(dòng)，若設(shè)計(jì)不好或運(yùn)行不穩(wěn)定時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)跑砂和漏濾現(xiàn)象，反沖效果較差，當(dāng)水質(zhì)不好時(shí)，砂子會(huì)出現(xiàn)板結(jié)。在反沖洗時(shí)，系統(tǒng)停止供水，達(dá)不到連續(xù)過(guò)濾的要求。

重力式無(wú)閥過(guò)濾器在反沖洗時(shí)耗水量約為5%左右，按進(jìn)水流量600 m3/h，24 h 反沖洗1次，平均每小時(shí)反沖洗排水600×0.05=30（m3），若砂子出現(xiàn)板結(jié)，反沖水量更無(wú)法預(yù)測(cè)。AMIDA 淺層介質(zhì)過(guò)濾器在反沖洗過(guò)程中，反沖洗水自給（永銀化工公司介質(zhì)過(guò)濾器反洗水源采用循環(huán)水給水，減少了新鮮水的消耗），反沖洗時(shí)，進(jìn)水不會(huì)流失，反沖洗耗水量為0.8%，按24 h反沖洗1次計(jì)算，平均每小時(shí)反沖洗排水600×0.8%=4.8（m3）。全年反沖洗節(jié)約用水量為（30.0-4.8）×24×365=220 752（m3）。

（4）自動(dòng)化程度高。淺層介質(zhì)過(guò)濾器控制系統(tǒng)采用PLC 一體化統(tǒng)一控制方式，主要有壓差控制、時(shí)間控制和手動(dòng)控制（由切換開(kāi)關(guān)選擇）3種控制方式，可適合水質(zhì)的變化。a.壓差控制：當(dāng)進(jìn)出水壓差達(dá)到設(shè)定值（0.05 MPa），程序自動(dòng)啟動(dòng)反沖洗，反沖洗結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行；b.時(shí)間控制：0～24 h可調(diào)，到設(shè)定時(shí)間時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)反沖洗，結(jié)束后，自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行；c.手動(dòng)控制。無(wú)論何時(shí)，均能手動(dòng)啟動(dòng)反沖洗。而無(wú)閥過(guò)濾器只能被動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行，對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)性也較差。

（5）設(shè)備尺寸小，便于安裝、維護(hù)和改造。AMIDA淺層介質(zhì)過(guò)濾器設(shè)備尺寸小，每個(gè)過(guò)濾單元有2個(gè)容易開(kāi)啟的大開(kāi)口，維護(hù)非常方便；安裝周期短，過(guò)濾單元可以方便移動(dòng)，容易撤消或擴(kuò)充。而無(wú)閥過(guò)濾器設(shè)備尺寸較大，整體高度特別大，單臺(tái)填充濾料較重，過(guò)濾器內(nèi)濾料需要更換或進(jìn)行清洗較為困難，設(shè)備安裝周期也較長(zhǎng)，如果在生產(chǎn)過(guò)程中需要撤消幾乎不可能，而且進(jìn)一步擴(kuò)充也較難。

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，AMIDA 淺層介質(zhì)過(guò)濾器相對(duì)于傳統(tǒng)的重力式無(wú)閥過(guò)濾器，在占地面積、過(guò)濾效果、自動(dòng)化控制、穩(wěn)定運(yùn)行、維護(hù)檢修、節(jié)能減排等方面都有較為明顯的優(yōu)勢(shì)。由于其在水質(zhì)過(guò)濾上具有的優(yōu)越性，可以很好地替代傳統(tǒng)重力式無(wú)閥過(guò)濾器對(duì)循環(huán)冷卻水進(jìn)行過(guò)濾，并能夠在循環(huán)冷卻水旁濾系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。