高效纖維過(guò)濾器纖維束的堿洗再生

李圣蘭，周黃斌，杜偉華，許懷鵬，蘇 寧

（1馬鋼股份有限公司熱電總廠，安徽馬鞍山 243000;2安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院，安徽合肥 230051）

高效纖維過(guò)濾器纖維束的堿洗再生

李圣蘭1，周黃斌1，杜偉華1，許懷鵬1，蘇 寧2

（1馬鋼股份有限公司熱電總廠，安徽馬鞍山 243000;2安徽省特種設(shè)備檢測(cè)院，安徽合肥 230051）

馬鋼新區(qū)電廠化學(xué)水處理生水過(guò)濾系統(tǒng)，采用的是目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的原水過(guò)濾設(shè)備—GXY-B型高效纖維過(guò)濾器。但由于近年來(lái)原水水質(zhì)惡化、纖維束自身特點(diǎn)等原因，該型高效纖維過(guò)濾器運(yùn)行壓差逐步增大，最高達(dá)0.3 MPa，大大超過(guò)了設(shè)計(jì)值（≤0.1 MPa）。通過(guò)對(duì)纖維束進(jìn)行堿洗再生的技術(shù)嘗試，使高效過(guò)濾器運(yùn)行壓差降到0.04 MPa，降本增效效果明顯，大大延長(zhǎng)了纖維束的使用壽命，保證了生產(chǎn)的持續(xù)、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

生水過(guò)濾;高效纖維過(guò)濾器;運(yùn)行壓差;堿洗再生

1 高效纖維過(guò)濾技術(shù)簡(jiǎn)介

原水過(guò)濾系統(tǒng)是熱電廠化學(xué)水處理的重要環(huán)節(jié),其水質(zhì)、產(chǎn)能直接影響著后續(xù)離子交換水處理設(shè)備的正常運(yùn)行及二級(jí)除鹽水的水質(zhì)、產(chǎn)能。

上世紀(jì)末，東北電力學(xué)院的幾位專家對(duì)原水中的膠體硅污染鍋爐水質(zhì)的研究取得了突破。研究表明，由于膠體硅粒徑較小，為10-9～10-6m，接近離子直徑（＜10-9m），一般過(guò)濾裝置對(duì)其根本不發(fā)揮作用。在化學(xué)水處理過(guò)程中，離子交換樹(shù)脂只能去除水中的可溶性離子，但膠體硅一般由單分子的正硅酸聚合而成，在水中比較穩(wěn)定，離子交換樹(shù)脂無(wú)法與其進(jìn)行離子交換將其去除。雖然含膠體硅的水通過(guò)離子交換系統(tǒng)時(shí)，膠硅含量會(huì)有所降低，但這只是通過(guò)樹(shù)脂的機(jī)械過(guò)濾及吸附作用將其部分去除，而大部分比較順利地通過(guò)陽(yáng)床、陰床和混床，進(jìn)而隨給水進(jìn)入鍋爐。因此，一種新興的先進(jìn)過(guò)濾設(shè)備—高效纖維過(guò)濾器應(yīng)運(yùn)而生。高效纖維過(guò)濾器能有效的去除原水中大部分懸浮物和膠體硅，可以使除鹽水、給水、爐水和蒸汽品質(zhì)得到較大改善。

2 高效纖維過(guò)濾器再生過(guò)程中存在的問(wèn)題

2.1 過(guò)濾器工作原理

原水由上至下通過(guò)濾層，濾料順?biāo)鞣较蚩紫抖瓤焖僮冃。w維堆積密度加大而達(dá)到過(guò)濾作用。其過(guò)濾過(guò)程屬縱向深層過(guò)濾，能有效地提高過(guò)濾精度和過(guò)濾速度,過(guò)濾器工作原理見(jiàn)圖1。

圖1 高效纖維過(guò)濾器運(yùn)行時(shí)的示意圖

2.2 運(yùn)行壓差

過(guò)濾器出水壓力與進(jìn)水壓力的差值稱為運(yùn)行壓差，高效纖維過(guò)濾器的運(yùn)行壓差設(shè)計(jì)值為：≤0.1 MPa。隨著通過(guò)過(guò)濾器的原水水量的增加，纖維束的截污量也增多，運(yùn)行壓差逐漸增大，當(dāng)運(yùn)行壓差超過(guò)0.1 MPa時(shí)，過(guò)濾器即判失效，停運(yùn)。

2.3 運(yùn)行壓差大的處理

當(dāng)過(guò)濾器判失效后，運(yùn)行人員對(duì)其進(jìn)行反洗再生，采用氣水合洗的方法，在氣泡聚散和水力沖洗過(guò)程中，纖維縱向處于不斷抖動(dòng)狀態(tài)，在上向水力和上升氣泡的作用下使泥污洗脫，濾料得到徹底再生,見(jiàn)圖2。

圖2 高效纖維過(guò)濾器反洗再生時(shí)的示意圖

2.4 反洗再生的不足

通過(guò)水氣合洗使纖維束得到徹底的再生，這是理論上的效果。從現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，纖維束無(wú)法得到徹底的清洗，其原因是：（1）原水中含有油性物質(zhì)，水洗不易去除；（2）原水中的部分微生物在纖維束上大量繁殖，加上過(guò)濾器內(nèi)的纖維束布置很緊密，導(dǎo)致纖維束很容易粘在一起，不易徹底去除污物。反洗再生無(wú)法徹底清洗纖維束，最終導(dǎo)致過(guò)濾器運(yùn)行壓差逐漸增大。

3 高效纖維過(guò)濾器纖維束的堿洗再生

由于纖維束得不到徹底清洗，導(dǎo)致運(yùn)行壓差逐漸增大，當(dāng)運(yùn)行壓差超過(guò)設(shè)計(jì)值（0.1 MPa）時(shí)，表明纖維束內(nèi)部附著物太多，纖維束截污能力大大降低，出水水質(zhì)無(wú)法滿足生產(chǎn)。通常的做法是全面更換纖維束，其優(yōu)點(diǎn)是全新的纖維束截污能力強(qiáng)；缺點(diǎn)是大大增加生產(chǎn)成本，且檢修的工作量很大。

通過(guò)查閱設(shè)備資料以及與設(shè)備廠家聯(lián)系溝通，找到一種徹底清洗纖維束的方法：用2%NaOH溶液將濾料浸泡24 h后，再進(jìn)行清洗。

3.1 堿洗方案的擬訂

經(jīng)過(guò)討論，決定利用1#高效纖維過(guò)濾器小修的機(jī)會(huì)，進(jìn)行纖維束堿洗再生的初次嘗試，在常規(guī)檢修項(xiàng)目結(jié)束后，對(duì)纖維束進(jìn)行堿洗再生，方法如下：

（1）堿液的配制

①NaOH的用量為廠家提供的NaOH溶液濃度為2%，過(guò)濾器的直管段的體積為20 m3，則NaOH的用量為：20m3×2%=0.4 t=400 kg。由于是初次嘗試，且400 KgNaOH的生產(chǎn)成本較高，小組再次與廠家溝通后，綜合諸多因素，將堿液的濃度設(shè)定為0.2%，則需NaOH的用量為40 kg。

②堿液加入過(guò)濾器的位置：堿液可以從兩個(gè)位置加入到過(guò)濾器內(nèi)，一個(gè)是頂人孔，另一個(gè)是下人孔。頂人孔加入的優(yōu)點(diǎn)是可以使纖維束充分接觸堿液；缺點(diǎn)是位置較高，堿液具有很強(qiáng)的腐蝕性，因此操作的安全性差。下人孔加入的優(yōu)缺點(diǎn)正好與之相反，從安全性角度考慮，最終選擇從下人孔加入堿液。

③堿液水位的控制：過(guò)濾器內(nèi)纖維束的頂部距離過(guò)濾器頂部約1.8 m，若從操作上考慮，只需簡(jiǎn)單地將過(guò)濾器進(jìn)滿堿液；但為了節(jié)約成本，控制低成本的同時(shí)，最大量地提高堿液的濃度，于是決定進(jìn)堿液時(shí)，保持頂人孔敞開(kāi)，在進(jìn)堿液的同時(shí)，安排專人從頂人孔處察看堿液水位，待水位剛滿過(guò)纖維束頂部時(shí)即停止進(jìn)水。

（2）用堿液浸泡纖維束時(shí)，為使纖維束浸泡充分，經(jīng)討論后，決定在浸泡20 h后，開(kāi)壓縮空氣進(jìn)行攪拌，其作用是：①使堿液進(jìn)一步滲入纖維束，不留死角；②松動(dòng)纖維束，盡量使抱團(tuán)的纖維束分離開(kāi)。

（3）排液處理：由于堿洗纖維束后的排液呈堿性，且過(guò)濾器的排水是直接排至地溝，直接外排會(huì)造成外排水pH值超標(biāo)。為此，現(xiàn)場(chǎng)須對(duì)過(guò)濾器正排管進(jìn)行臨時(shí)改造，將正排管引至混床的排水溝，排至于中和池，同時(shí)，清洗時(shí)水位控制在上窺視孔，保證排氣管和反排管不出水，僅通過(guò)正排管排水，這樣可以保證濾器的排水排至中和池。正排管臨時(shí)改造示意 圖如圖3所示。

圖3 改造前后正排管排水圖

（4）浸泡的堿液放空后，水洗纖維束時(shí)，適當(dāng)輔以壓縮空氣攪拌，以便充分沖洗殘留在纖維束內(nèi)的堿液；同時(shí)，水洗時(shí)須從過(guò)濾器頂部進(jìn)水，關(guān)閉排氣門和反排門，以免堿性水排至地溝，造成外排水pH值超標(biāo)；水洗結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)為：出水澄清、排水pH為8.5以下。

3.2 堿洗方案的實(shí)施

按照擬訂的方案，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)具體操作實(shí)施。

（1）將1#過(guò)濾器的正排管延伸至混床排水溝，見(jiàn)圖4。

圖4 正排管延伸至混床排水溝照片

（2）配制堿溶液：由于氫氧化鈉固體溶解很慢，且溶解時(shí)會(huì)大量放熱，因此，采取少量多次、不斷攪拌的方法將40 kg的氫氧化鈉固體溶解，為防止氫氧化鈉溶解時(shí)放熱濺出，特別是濺到眼睛內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備了沖洗水，隨時(shí)應(yīng)急。

（3）將溶解后的堿溶液從過(guò)濾器的下人孔緩慢倒入罐體內(nèi)，封上下人孔。

（4）通過(guò)1#反洗水泵自過(guò)濾器底部進(jìn)水，為節(jié)約氫氧化鈉的用量、避免排氣管有堿液排出，安排專人在上人孔監(jiān)視水位的情況，當(dāng)水位剛剛漫過(guò)纖維束時(shí)，停止進(jìn)水，封上人孔門。

（5）將纖維束用堿液浸泡20 h后，開(kāi)進(jìn)氣門，用壓縮空氣對(duì)纖維束進(jìn)行攪動(dòng)，時(shí)間為30 min，使纏在一起的纖維束充分浸泡。4 h后，將堿液全放空。

(6)從過(guò)濾器上部進(jìn)水，對(duì)纖維束進(jìn)行水洗。水洗過(guò)程中發(fā)現(xiàn)排水渾濁，呈黃褐色，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，為正常清洗時(shí)間的兩倍多。當(dāng)排水pH達(dá)到9.0左右時(shí)，再次開(kāi)進(jìn)氣門，進(jìn)行水氣合洗，將纖維束中的殘余堿液充分清洗。當(dāng)排水pH達(dá)8.5時(shí)，停止清洗。

（7）按“過(guò)濾器反洗操作卡”對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行反洗，當(dāng)排水pH為7.20左右（工業(yè)水pH為7.10）時(shí)停止反洗。

經(jīng)過(guò)以上操作步驟，堿洗纖維束工作全部完成。

3.3 纖維束堿洗再生的效果

1#高效纖維過(guò)濾器檢修結(jié)束后投入運(yùn)行，初始運(yùn)行壓差為0.04 MPa，運(yùn)行兩周后，壓差仍為0.04 MPa。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)纖維束的堿洗再生，過(guò)濾器的運(yùn)行壓差由0.3 MPa降為0.04 MPa，效果明顯。充分地運(yùn)用理論與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合的方式，從實(shí)際操作的可執(zhí)行性及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，找出了較好的符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的纖維束的堿洗再生方法，為進(jìn)一步討論纖維束有效再生提供了經(jīng)驗(yàn)參考。

[1]王九思，陳學(xué)民，肖舉強(qiáng)，等.水處理化學(xué)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002，194-200.

Alkali Washing Regeneration of Fiber Bundles of High Performance Fiber Filter

Li Shenglan1，Zhou Huangbin1，Du Weihua1，Xu Huaipeng1，Su Ning2

(1.Thermal Power Plant of Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243000,China; 2.Anhui Special Equipment Inspection Institute,Hefei,Anhui 230051,China)

The water filtration system of chemical water treatment at the thermal power plant of Masteel New Area adopted currently domestically advanced raw water filtration equipment of the GXY-B type high-efficiency fiber filter.Due to raw water quality deterioration in recent years and factors such as the characteristics of fiber bundles,however,the operation differential pressure of the fiber filters has gradually increased to up to 0.3 MPa, much higher than the design value (less than 0.1 MPa).Through technical trials of alkali washing regeneration process on the fiber bundles,the operation differential pressure of the high efficiency filter was reduced to 0.04 MPa,which has greatly prolonged the service life of fiber bundles,ensured consistent,stable and economic production operation and brought significant economic benefit.

raw water filter;high-efficiency fiber filter;operation differential pressure; alkali washing regeneration

TF085

B

1006-6764（2015）06-0052-03

2015-03-20

李圣蘭（1969-），女，大學(xué)?？茖W(xué)歷，工程師，現(xiàn)從事電廠化學(xué)專業(yè)相關(guān)技術(shù)工作。