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，懸吊于設在過濾器上部的多孔板上充當過濾介質的過濾設備。在纖維束叢中貼近多孔板的部分設置有若干個膠囊,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定的范圍內(nèi),解決了傳統(tǒng)的過濾設備無閥濾池、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)設定周期累計制水量。滿足其一確認其失效。
該系統(tǒng)在應用中設計了四種運行模式：點操——人工控制每 各個閥門開關； 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。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,簡化過濾設備的內(nèi)部結構,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備大型化的問題,可在水處理領域得到更廣泛的應用。
