淺層砂過濾技術在冷卻循環水凈化領域的應用

　　摘要：本文介紹了一種新型淺層砂濾技術在某大型化工企業循環水旁濾處理的應用，著重是與傳統砂濾技術的比較，展示了淺層砂濾技術的廣闊應用前景。
　　關鍵詞：砂濾 淺層 循環水 旁濾
　　中圖分類號：TQ085.4文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791(2011)10(b)-0000-00
　　
　　1 冷卻循環水凈化處理的必要性
　　一個大的冷卻水系統，每年花費大量的的能耗和藥劑費用是很常見的，而且還需要加上設備維護及停止運行造成的費用。因此即使很小運行的效率增加并減少維護將可每年降低很多能耗和藥劑費用。最簡單和經濟的節省方法可以通過增加有效的過濾系統達到。研究顯示，介質過濾器的平均投資回報期小于兩到三年。以后節省的費用將是純利潤。
　　被冷卻塔吸進去的空氣不可避免的含有很多種雜質， 例如灰塵，黏土，花粉，有機碎片殘留等等。這些雜質非常容易被冷卻水完全吸收，并在冷卻塔池被濃縮。國外某報告上指出：“一臺標準的200噸冷卻塔在一個季節中可以從空氣及補加水中吸收超過600磅的雜質。
　　此外，系統本身也產生顆粒雜質。 包含系統腐蝕的產物，礦物沉積，微生物生長，有機物聚集體，從熱交換器工藝面漏過來的溶解及非溶解雜質等等，增加了系統營養，加速腐蝕及形成腐蝕產物。
　　當雜質和結垢性礦物沉淀結合在一起的時候，雜質大大增加結垢速度和結垢厚度。同樣，雜質和微生物膜粘連在一起增加了黏膜速度及厚度。這些污染膜降低了熱交換效率，降低了熱交換器表面的水流速，并促進了污垢下腐蝕，導致更多的污染。更慢的流速允許更多的雜質沉淀，放大了問題，進一步降低了效率。
　　
　　2 淺層砂濾器工藝原理和傳統砂濾設備的比較
　　國內很多企業，主要還在使用傳統沙濾，傳統沙濾器，占地龐大，安裝維護很不方便，反沖時耗水量大，反沖洗跑沙，通常也沖洗不干凈。沙濾器，由于制造，使用簡單，過濾效果也好，所以一直以來為有過濾要求的地方喜歡。在市政自來水，工廠冷卻循環水，廢水處理等隨處可見沙濾的使用。在這些不同的應用場合，過濾流速，濾層的厚度幾乎相差都不大。
　　傳統沙濾器中的過濾的懸浮物，95%的集中在沙濾層最上面的15-25厘米，傳統的沙濾器的濾層厚度多在80厘米以上。全自動淺層沙濾器，濾層僅40厘米，反沖洗時充分利用流體力學，增強了反沖洗強度，同時球型的設計也使得過濾平穩，反沖洗不跑沙，不出現穿濾現象。彌補了傳統沙濾器反沖洗不徹底，笨重，安裝維護不方便，反沖洗耗水等不足等缺點。
　　3 淺層砂濾器設備特點
　　(1)采用獨特球形過濾器單元，擁有眾多優點。（見下圖）
　　◇過濾器有兩個大開口，頂部的用于觀察和加料，底部的用于清空和維護。各端口都采用完全防漏設計，系統應用了水壓封閉原理，安全可靠。
　　◇球形外殼，可以充分配合布水器均勻布水。配合55個蘑菇口，反沖洗時形成內環流，高效反沖洗，不跑沙。球形外殼，可承受較高的壓力。
　　◇獨特的55個蘑菇狀壓差補償過濾集水器，使系統在過濾狀態下各部分水壓平衡，過濾流速高，效率高；在反洗狀態下，形成內環流，反沖效率高且不跑沙。
　　◇壓力補償式集水器，接近中部的開口小，接近側邊的開口大，這樣使各集水器的壓力一致。
　　(2)自動控制過濾系統采用模塊化設計，根據流量的大小，選擇多個過濾單元。
　　(3)可采用時間，壓差等多種方式自動啟動反沖洗，系統內各過濾單元依次進行反沖洗，其他單元仍然在過濾。
　　(4)反沖效率高，反沖時間短，反沖洗時節水（反沖用水是傳統沙濾器的30%左右）。
　　(5)系統重量輕，不需要特別的地基，一般水泥地面即可。
　　
　　4 淺層砂濾器在某化工企業循環冷卻水旁濾的應用
　　4.1 某化工企業循環冷卻水系統現場工況
　　（1）循環水池為兩座，各設置一臺機械通風冷卻塔，兩座循環水池下部通過隔板缺口聯通。
　　（2）大循環水池設置三臺800 m3/h流量的的循環水泵，三臺泵兩用一備；小循環水池設置兩臺500 m3/h流量的的循環水泵，兩臺泵一用一備。
　　（3）循環系統的循環終端均為換熱設備，且循環水與待換熱介質均為互相隔絕，無接觸。
　　（4）大循環水系統的回水管（截止閥前）保有壓力約為0.3～0.4MPa。
　　（5）循環水系統估計的保有水量約為2000～2500m3，
　　（6）原有循環水系統中的水質較差，直觀感覺水質較混、水中的雜質很多。
　　4.2 循環水旁濾處理解決方案
　　（1）對循環水進行旁濾處理，旁濾處理量選擇為系統保有水量的5%～10%。本系統中定為200 m3/h。
　　（2）過濾方式不采用濾網過濾、無閥過濾器，采用全自動淺層砂濾器。
　　（3）過濾器設置在大系統中循環水回水管上，在回水管截止閥前設置一個DN200的支管進入過濾器，濾后凈水直接進入循環水池。
　　4.3 本方案中采用淺層砂濾的工藝效果（兩年運行）:
　　（1）過濾產水對水中的懸浮物去除率不小于70%。
　　（2）循環水進行了部分旁濾，其旁濾量為8%左右。循環水水質的改善是一個逐步的過程。一般經過3～5天的運行，循環水的濁度可以控制在50mg/l以下。
　　（3）系統清洗周期有一年一次，調整為兩年一次。
　　（4）水質穩定藥劑費降低45%（僅此一項，每年可以節約60萬元）。