延长高速过滤滤料使用寿命及提高运行效果

姚福明

摘 要：针对各热轧厂浊环工艺系统中的处理设备高速过滤器的滤料更换频次和运行效果进行分析。认为传统的热轧厂中浊环水中含油较高，设计的除油设备能力低，造成过滤器内滤料大量板结，降低过滤效果，同时增加更换滤料的费用。针对高速过滤器存在的问题，对其进行系统化的处理，延长滤料的使用寿命，提高过滤器效果。改造后，其使用寿命延长一倍，过滤效果良好。

关键词：高速过滤器；延长寿命；过滤效果

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.181

1 前言

高速过滤器是现代工业水处理的主要装置之一，高速过滤器种类较多，根据目前国内各领域的产品推进，在钢铁行业中使用较为广泛的有：高速砂过滤器、陶瓷膜过滤器、纤维膜过滤器、多介质过滤器等，根据资金投入和使用效果来看，国内大小钢铁行业使用较多的：高速砂过滤器和陶瓷膜过滤器。高速砂过滤器是压力式滤料过滤器的一种，其内部采用鹅卵石、石英砂、无烟煤分层分颗粒装填完成的，其过滤速度达到20-40m/h，称其为高速砂过滤器，通常高速过滤器在原水悬浮物较多的情况下，能确保出水水质的高质量， 具有过滤速度高、处理水量大、占地面积小、操作简单省力、吨水运营成本低、工程配套投资较少、不易出现故障等优点， 并能实现单台或多台过滤器系统PC自控高速过滤器在原水悬浮物较多的情况下， 能确保出水水质。

高速砂过滤器广泛用于工业循环水处理、工业工艺用水制备、工业废水处理、公共和小型集成式生活污水处理等。热轧厂水处理系统， 浊环系统通常采用平流沉淀池配高速过滤器或者化学除油器配高速过滤器，再有就是稀土磁盘配高速过滤器， 目前国内水系统采用稀土磁盘配高速过滤器的示例较多，应用在浊循环冷却水、层流冷却循环水两个系统上， 对循环水水质进行净化处理。过滤器罐体应用较为广泛的大多为直径为5m， 单台过滤器过滤速度为20-40m/h、处理能力为784m?/h。

目前热轧水处理系统投入时，由于处于调试阶段。主线调试期间出现大量漏油，造成进水水质含油量增大， 导致高速过滤器及其配套设备在使用之初就出现了一系列的问题， 根据以往调试形式，挑选出浊环系统10台过滤器，作为调试使用，调试顺行后，发现存在的问题尤为严重， 主要反映在：

（ l ）主线漏油至浊环系统，通过循环造成过滤器滤料板结、混层现象严重，对过滤器开盖检查时发现，石英砂与无烟煤混合在一起，无烟煤、石英砂、鹅卵石均沾满了大量的油泥， 其中无烟煤、石英砂板结严重， 造成过滤效果较差。

（ 2 ）过滤器不能实现全自动操作，需操作工逐个手动操作反洗，延长单个步骤的反洗时间，劳动强度较大，为了保证热轧生产的顺利进行，对出现的问题进行系统性的查找。

（ 3 ） 过滤器反洗水压控制困难，反洗压力大于0.15Mpa时，大量滤料（ 石英砂、无烟煤） 被冲出过滤器，排入高效澄清器，造成滤料大量流失，不得不定期补充滤料，不但造成人力、物力的消耗，同时影响下道工序（污泥处理系统）的正常运转。反洗水量不足造成滤料清洗不干净，滤料发生板结、硬化现象，从而又造成过滤器正常过滤出水量减少及浊环水质变差，浊环水中的油污未能有效清除，形成恶性循环。

2 热轧浊环系统高速过滤器内滤料板结的因素

2.1 浊环系统高速过滤器工艺

热轧浊环循环水处理工艺主要目的是去除浊环水回水中大量的悬浮物和油等杂质，经冷却塔冷却后重复利用。通常高速过滤器的在满负荷运行24-48小时后（依据漩流井沉淀效果），会根据运行周期对过滤器进行自动反洗，将过滤器内滤料之间的杂物排至污泥系统，达到反复过滤、重复使用的目的。如存在因漩流井沉淀效果不佳、除油设备能力不足现象，势必会增加絮凝剂和助凝剂的投加量，同时旋流井出水中含油量也会同步增长，造成整个旋流井出水中药剂浓度和含油量的严重超标，通过稀土磁盘后的悬浮物和药剂、浮油进入水池，再通过泵组提升至高速过滤器内，药剂残液和水中浮油进入过滤器内与无烟煤和石英砂板结，降低过滤效果，同时无法保证出水量和出水水质。

2.2 过滤器反洗效果不佳的因素

通常国内热轧生产线浊循环系统设计循环水量为11000-13000m?/h， 由于过滤器内部滤料板结现象严重， 过滤器处理水量严重不足， 导致浊环过滤器的总过水量与设计水量相差近2500 m?/h左右， 出水水质指标也较差， 不能满足用户要求。高速过滤器的重复过滤取决于过滤器的有效反洗，根据现场情况来看，高速过滤器的反洗气洗采用的是压缩空气（0.3-0.45Mpa），反洗水压力0.15Mpa，在气水混合反洗时，会造成过滤器跑料，同时过滤器的反洗水和进气步骤无时间控制标准，造成过滤器反洗效果较差，表1为实际运行参数与控制标准对比，见附表1。

3 过滤器滤料板结问题改造

3.1 过滤器滤料板结的改造

这是本文最关键、最核心的一个改造措施具体更改如下：

（1）根据浊环系统的循环量，在旋流井入口冲渣沟位置投加比例为0.3%的除油剂（投加比例根据除油剂浓度核算），将主线回水中氧化铁皮、悬浮物表面粘附的油脂进行脱离，上浮至水面，利用除油设备将浮油收集，降低旋流井出水含油量；

（2）旋流井内筒增加除油设备，采用钢带除油机或圆盘除油机来处理表面浮油；

（3）反洗进气管道改造：在反洗进气管道上增加加药点，设立加药装置，在反洗进气过程中往管道内投机除油剂（JLC-3型金属清洗剂），投加量按照反洗进气流量控制在30-50ppm，并对过滤器的反洗进气时间进行延长，除油剂随空气进入过滤器滤料内，在空气的作用下将药剂分散吹附在滤料底层，再用气、水混合洗的过程中，将除油剂分散水中，利用气体气浮的作用将板结的滤料进行分解，并对每层的滤料表面附着的油和絮凝剂进行清洗分离出罐体，达到滤料再生使用的作用。

（4）反洗进水管道改造：如反洗进气管道设计存在高低U型管的形式，可考虑将除油剂的投加点改造至反洗进水管道上，在临近反洗进水泵组主管道上开孔，焊接短管（DN15、DN20、DN25均可），短管必须深入主管道1/2后焊接（这样有助于药剂投加到管道后混合均匀），设定PC连锁程序，水泵启动单台时，加药装置启动，往管道内加药，药剂和水混合后进入过滤器内部，在气体气浮的作用下，也可以分解板结的滤料，当反洗水泵启动两台时，说明过滤器反洗程序到了水洗状态，水洗状态下停止加药，正常水洗后过滤器投入再过滤模式。

3.2 过滤器反洗参数控制，是控制过滤器在除油剂的作用下防止跑料的方法

（1）控制反洗进气压力：首先根据过滤器的滤层阻力和过滤器本体高度，按照直径5米、高度为6米的过滤器，滤帽单个过水量为2T/h为例，应控制反洗进气压力为0.07Mpa，气体本身密度小，所以应控制在0.07-0.09Mpa之间（根据石英砂厚度和颗粒大小和滤层高度而定）。

（2）控制反洗进水压力：首先控制反洗气、水洗压力，该步骤会造成滤料乱层，严重的会造成大量跑料，反洗水压力控制在0.12Mpa以内，降低反洗时滤料膨胀较大所造成的跑料。

4 结论

4.1 改造后的水质改善情况

改造后的高速过滤器的运行较为稳定，单台高速过滤器的反洗效果和过水量有明显的改善，从总体过滤水量来看，增加较大，目前已停止使用四台高速过滤器作为备用，改造后浊环水的出水水质也符合供水要求，见附表2。

4.2 改造滤料板结改善情况

改造后经对浊环过滤器进行拆检，发现前期因油脂板结的滤料已经大面积松散，石英砂也由原来黑色变为暗白色，说明反洗步骤和药剂控制、气压控制得当，使罐体内油污排出系统，经跟踪污泥系统的调节池水质情况发现，内表面浮油大量漂浮，说明过滤器内板结的油污已经逐步开始脱离滤料，通过15天的验证，说明该方法可以延长高速过滤器使用寿命。

4.3 改造后循环水系统操作稳定

高速过滤器改造后，降低了高速过滤器堵、打不动水的问题，提高了浊环循环水的液位、流量调整精度，避免因主线流量增大造成过滤器过水量不足，致使系统各水池液位高低差液位控制难度大的问题，减少人员对过滤器的反洗频次无效果的问题，目前浊环操作系统已经基本实现半自动状态。

5 结束语

通过对高速过滤器反洗系统的改造，对热轧循环水系统处理工艺有明显的改善效果，延长了高速过滤器滤料在系统中的使用寿命。同时，改造后高速过滤器的稳定运行，降低了高速过滤器的维护成本，减少高速过滤器操作工的劳动强度，进一步提高工艺系统的操作运行，以确保稳定生产。