高效纖維過濾器的工作原理
高效纖維過濾器的工作原理
高效纖維過濾器是一種將下端掛有重墜的膨化纖維長絲(D20～50μm)束叢，懸吊于設(shè)在過濾器上部的多孔板上充當過濾介質(zhì)的過濾設(shè)備。在纖維束叢中貼近多孔板的部分設(shè)置有若干個膠囊,過濾時先向囊內(nèi)充水強行擠壓周圍的纖維束使之密實，然后水流自下而上穿過纖維孔隙進行上向流過的操作。
清洗時先排盡囊中的水，撤消對纖維束的擠壓，使纖維束叢在重力和膨化纖維的彈力聯(lián)合作用下恢復其膨松狀態(tài)，然后進氣、水聯(lián)合拌動擦洗。
由于用作濾元的纖維是一種能彎曲而柔軟的材料，其濾料直徑可達幾十微米，并且在濾料層中存在著大量的縫隙空間,在過濾操作過程中,通過控制對纖維束的擠壓條件就可以得到不同的纖維孔隙率,過濾器的效率和阻力就可以控制在設(shè)定的范圍內(nèi),解決了傳統(tǒng)的過濾設(shè)備無閥濾池、虹吸濾池、機械式過濾器等均采用顆粒狀濾料如石英砂進行過濾,其過濾精度受濾料粒徑較大限制的問題。
微小的濾料直徑,極大地增加了濾料的比表面積和表面自由能,增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機會和濾料吸附能力,從而提高了過濾效率和截污容量。
性能比較
兩種過濾器主要性能對比見表1。
實施
工藝流程
高效纖維過濾器在我廠的工藝流程見圖4。
在過濾器運行前,將囊充水,以保證加壓室達到設(shè)定壓力。在過濾器啟動時必須預運行,檢測出水濁度合格后方能并入系統(tǒng)。過濾器運行過程中,對流量的調(diào)節(jié)必須平穩(wěn),防止流量突變使過濾產(chǎn)物被帶出,而造成出水濁度超標。過濾器的清洗過程為：囊排水→風機啟動→下向洗→上向洗四個步驟。
運行狀況
該過濾系統(tǒng)自2000年7月29日在水處理系統(tǒng)投用至今。為了掌握運行規(guī)律,使該過濾系統(tǒng)能夠安全、高效、合理運行,我們對過濾器的運行周期進行了試驗。
該系統(tǒng)采用PLC控制,對單臺過濾器失效控制采用三參數(shù)控制：(1)進出口壓差≥70kPa；(2)出水濁度≥2mg/L；(3)設(shè)定周期累計制水量。滿足其一確認其失效。
該系統(tǒng)在應(yīng)用中設(shè)計了四種運行模式：點操——人工控制每 各個閥門開關(guān)； 操——人為控制每 的時間；半自動——整個過程分為囊充水,運行,清洗三 ;全自動——從囊充水至清洗完達備用狀態(tài)。由于水的濁度分析是采用人工分析,一般情況下采用半自動的運行模式就能滿足安全生產(chǎn)的需要。
由于來水受長江季節(jié)的影響,季節(jié)不同,周期制水量也有所不同,周期制水量在8000～10000t之間能保證出水的水質(zhì)。來水濁度達60mg/L,只有5mg/L,但出水濁度可以達到要求。過濾器在任何情況下都能起到截留作用。對后續(xù)工序起到保護作用。
經(jīng)濟效益及社會效益
生水系統(tǒng)經(jīng)過改造運行一年半來,解決了原工藝中存在的問題,提高了出水水質(zhì)及出力,降低了生產(chǎn)成本。
(1)水耗計算：高效纖維過濾器周期制水量大,反洗水耗小,減少了水耗,降低了排污量。
過濾器全年節(jié)約水量=(過濾器制水率-無閥濾池制水率)×全年生水總量=(0.983-0.974)×3500000=31500t 全年節(jié)約排污費=4.5×31500≈14萬元
熱能計算：由于采用新工藝,過濾設(shè)備用反洗水未經(jīng)過加熱,減小了熱量損失。
無閥濾池全年反洗水量=全年制水量×(1-制水率)=3500000×(1-0.974)=91000t
反洗水熱量損失=生水溫升×反洗水量×4.18=15×91000×4.18=5.71×106MJ
折標準油=5.71×106/41.87=136.37t式中：41.87——1kg標準油熱值,MJ/kg。
工藝效果：高效纖維過濾器的出水水質(zhì)有了提高,使出水濁度穩(wěn)定并小于2mg/L,減少了陽離子交換器的負擔,可有效地提高離子交換器的周期制水量,降低酸堿耗,減輕了對樹脂的污染。
解決了換4堵塞問題,提高了換4換熱效果,節(jié)約了檢修費用。改造前兩臺換4由于原水水質(zhì)差經(jīng)常堵塞,每年每臺需檢修2～3次,生水由換熱器旁路直接進無閥濾池,熱除鹽水由循環(huán)水冷卻增加了循環(huán)水場的負荷。同時由于生水溫度低,后續(xù)設(shè)備離子交換器的周期制水量下降,酸堿耗增加。改造一年半來未發(fā)生堵塞現(xiàn)象,節(jié)約了檢修費用,降低了工人的勞動強度。
結(jié)束語
以纖維為濾料的高效纖維過濾器與以石英砂為濾料的無閥濾池相比,具有過濾效率高、濾速快、截污容量大、周期制水量大、自耗水低、占地面積小的特點,同時解決了原工藝流程中存在的問題,有較高的經(jīng)濟效益及社會效益。如能改進濾料的清洗技術(shù),簡化過濾設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使之具備直接處理高濁度進水能力以及較好的解決纖維過濾設(shè)備大型化的問題,可在水處理領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。
