一種全自動砂石過濾器的優化使用

黃吉春 金蘊智 汪 洋

（南通寶鋼鋼鐵有限公司 江蘇 南通 226002）

0 前言

全自動砂石過濾器作為工業凈循環水系統中的一種水處理設備，一般安裝在低壓力水系統的過濾工藝中，起到處理水中懸浮物的作用。這種過濾器在南通寶鋼鋼鐵有限公司的很多循環水系統中都有配置。在公司的高爐、電爐、連鑄、熱軋、制氧等幾乎所有的重要凈循環水系統中都配有全自動砂石旁濾過濾器。但由于設備設計安裝、運行操作方式、設備維護、水質等多種原因，導致這些系統中的全自動砂石過濾器在實際運行中出現了各種問題而影響生產。經過技術人員組織攻關，最大限度地發揮了原有設備的作用，為生產水質穩定提供了有力保障。

1 全自動砂石過濾器工作原理

1.1 全自動砂石過濾器的工作原理

如圖1所示，全自動砂石過濾器通常情況下只有一個進水閥門，整個過濾器形似一個長球，內部有分水斗、過濾倉（根據處理能力一般有幾個獨立的過濾倉）、自動虹吸反沖洗排污管等主要部分組成。

正常過濾水時，需要處理的水通過過濾器進口閥門及管道進入過濾器內部的分水斗，分成三股或四股水流進入砂石濾料過濾倉，水流在自身重力的作用下沿圖中粗實線方向通過濾料層，然后流到過濾器中上部的清水區從出水口排出。水流在通過濾料層時，水中的固態雜志和一部分油分被濾料截留下來，水體得到過濾處理。

圖1 全自動砂石過濾器示意圖

隨著過濾的進行，濾料層截留的污物越來越多阻力越來越大，濾料層上部的水位逐漸上升（水壓逐漸升高以通過濾料），當水位沿虹吸排污管上升到頂部時將有少量水沿管道向下流，水流流動過程中將管道中的空氣逐漸帶出導致管道內形成一定的負壓產生虹吸作用，大量水從虹吸排污管中排出。由于虹吸排污管較大、上下壓差大，水流迅速以致排水量大于分水斗中的來水，這時過濾器中上部的清水在壓差的作用下將沿原來的方向反向通過濾料層流向虹吸排污管，達到了清洗濾料層的作用。隨著虹吸排污的進行，過濾器清水區的水位逐漸下降，當水位下降至虹吸排污的虹吸破壞管管口以下時，虹吸破壞管吸入空氣虹吸排污被破壞，虹吸排污終止，過濾器又重新進行過濾運行。

1.2 全自動砂石過濾器的優點

從上述運行原理可以看出，這種全自動過濾器具有幾個優點：

（1）全自動砂石過濾器具有很高的自動運行功能，且設備全部由鋼鐵、沙石等機械部分組成，沒有什么電器儀表及各種閥門等附件，使得這種過濾器的操作、維護很簡單。

（2）這種過濾器的運行動力主要依靠水的勢能，這種勢能較小，在一般的循環水系統中完全可以通過系統回水壓力很容易滿足，不需要消耗太多的有用功。

（3）過濾器的反沖完全根據濾料層的阻力進行，只有系統運行到一定程度它才會反沖排污，可以很好的節約水資源。

2 全自動砂石過濾器運行中存在的問題

全自動砂石過濾器在實際運行中，由于各種原因導致其運行中發生各種問題。

2.1 全自動砂石過濾器運行一段時間后，由于內部濾層的阻力上升，過濾器開始自動反沖洗，但反沖洗無法自動停止，導致系統水量損失過多，引起水池水位大幅下降，如運行監控發現處理不及時影響系統供水安全。

2.2 全自動砂石過濾器運行一段時間后，過濾器反沖洗排污口有小股水流出，但水量未達到正常反沖洗水量、水質清澈，且水流一般長時間不能中斷，導致系統水量異常損失。

2.3 過濾器進口閥門操作難以控制，有時同樣的進水壓力、管道但進水閥門不能同樣開度、或者停運后重新使用時就不能開到原來的開度，否則就會發生反沖洗不停、持續排清水等問題。

2.4 有點全自動砂石過濾器自動反沖洗時反沖洗水量較多，反沖后水池需大量補水。

2.5 全自動砂石過濾器一旦打開進口閥門投入使用后將進入全自動運行狀態，很難判斷它何時反沖洗過，過濾效果如何。

3 問題分析與優化使用

全自動砂石過濾器運行中存在問題既有其設計缺陷，也有安裝和使用不合理引起的。就該設備設計本身而言，其設計思路巧妙，整個設備幾乎只有一個進水控制閥門，無一電子儀表信號就能實現全自動過濾、排污。但也正因為它太過“簡單”使其在使用中很“任性”，操作者難以控制。我們對全自動砂石過濾器運行中存在問題進行深入分析后，從設計、安裝和使用三方面進行了改進。

3.1 利用手持式流量計對每臺過濾器進行進水流量檢測，通過調整進水閥門開度調試合適的進水流量，將進水流量控制在過濾器設計處理能力范圍內（或過濾器實際能夠較穩定運行的流量上），并固定閥門開度。對重要系統的過濾器考慮安裝進、出水流量計，一方面便于調整過濾水量，監控過濾器運行，另一方面，通過計量可以統計系統過濾水量、排污水量等數據。

3.2 在每臺過濾器的進出口安裝水樣取樣閥，定期取水樣檢測進出水濁度、懸浮物等指標檢查過濾器過濾效果。為過濾器檢修提供信息。

3.3 將過濾器反沖洗排污口敞開或開觀察孔，操作人員可以通過敞開的排污管或觀察孔就可以方便地巡視過濾器的反沖洗情況，及時發現異常情況及時處理。

3.4 對一些因各種原因導致的無法正常自動反沖洗、自動反沖洗經常不停等過濾器，為了避免異常反沖洗引起補充水浪費、水質處理效果差等問題，我們采取了廢棄其“全自動反沖洗功能”，改用定時人工反沖洗的辦法，即過濾器運行一定時間后，人為加大過濾器進水流量，一般情況下過濾器均開始反沖洗，待反沖洗出水比較清澈后再關小（或暫時關閉）進水閥門，待反沖洗停止后再將進水閥門恢復至之前運行位置。

4 結果與討論

通過實施上述改進后，我公司的全自動砂石過濾器目前基本全部投入運行，且運行基本穩定，為水質的處理和穩定提供了有力支撐。水質化驗數據和補充水量數據顯示，過濾器全部投入運行后，水質指標有所改進、補充水量也基本穩定。現場工人也反映現場操作比較放心。但全自動過濾器還有需要改進的地方，比如如何較為方便地觀察其過濾阻力、如何判斷它在某個時間段自動排污過，我們將進一步研究。

［1］錢平.鋼鐵工業給排水設計手冊[Z].北京：冶金工業出版社，2000.

［2］陳敏恒，叢德滋，方圖南，齊鳴齋.化工原理[M].2版.北京：化學工業出版社，1999，6.