活性炭過濾器及浮動床壓差高原因分析及對策

(河南能源化工集團 中原大化公司，河南 濮陽 457004)

活性炭過濾器及浮動床壓差高原因分析及對策

宗登甫

(河南能源化工集團 中原大化公司，河南 濮陽 457004)

脫鹽水裝置在運行中發現兩臺活性炭過濾器及后續離子交換陰陽雙室浮動床在短期內床體運行壓差升高，導致活性炭過濾器出水水質變差、惡化及發黑，致使陰陽浮動床內陰陽樹脂表面覆著一層黑色物質，運行周期及制水量有明顯降低，再生效果較差，再生頻率增加，針對活性炭過濾器及運行系列出現的問題，進行原因分析，并采取相應的解決措施。

壓差；活性炭過濾器；雙室浮動床；反洗；冷凝液；再生；樹脂

0 引言

活性炭過濾器不僅具有普通機械過濾器過濾懸浮物的功能，同時還能用于去除常規手段難以去除的某些有機或無機污染物，如除臭、去色、脫氯、去除有機物、重金屬、合成洗滌劑、病毒及放射性物質等，是水質深度處理的一種設備。如作為水處理脫鹽系統前處理可有效保證后級設備使用壽命，提高出水水質，防止樹脂中毒污染，影響正常使用?；钚蕴咳コ廴疚镔|的方法主要是運用吸附原理，也就是利用污染物質吸附在炭體表面以去除污染物。因此，活性炭過濾器在使用中要定期進行反沖洗，沖洗掉活性炭上所吸附的雜質。因為活性炭吸附的雜質過多不但達不到凈化水的作用，還會對后處理系統造成污染。

河南能源化工集團中原大化公司化肥事業部供水廠脫鹽水處理系統目前共有五套離子交換系列生產制水，每套系列陽床前設置90F004活性炭過濾器(90A/B/C系列各一臺活性炭過濾器；90D/E系列各有兩臺活性炭過濾器)過濾水。為了節能降耗，另外有來自合成裝置回收的工藝冷凝液經過換熱(<45 ℃)后可直接進入90F004A/B活性炭過濾器，在90A/B系列不制水的情況下可進入其它活性炭過濾器。

1 發現問題

正常運行情況下，按照工藝操作規程每月反洗一次活性炭過濾器，但2012年8月至2013年2月這段時期以來，90F004A/B運行不到一周時間床體壓差就高達0.15 MPa，有時高達0.2 MPa，在后期運行不到3 d時間床體壓差就高達0.2～0.25 MPa。通過觀察發現，陰陽浮動床內樹脂被黑色物質包裹，床體壓差也隨之在較短時段升高，制水量明顯下降，制水周期縮短，出水水質變差，再生頻繁，嚴重影響了脫鹽水系統制水量及制水周期，不能滿足后續裝置高負荷生產的用水需要。另外由于再生頻繁，再生廢水處理不及，總排放口超標現象時有發生。

根據系列制水量報表數據如表1所示(90A/B制水系列為例，系列陰陽床設計制水量為135～140 m3/h)。

從表1可以看出兩個系列浮動床制水量越來越低。

表1 90A/B系列陰陽床制水周期量對照表 m3/h

2 過濾器及浮動床床體壓差高的危害

活性炭過濾器壓差高后會引起過濾器出水水質變差，床體內活性炭結塊引起偏流，出水量降低，出水水質變差。浮動床長時間壓差高運行后，由于成床頻繁、運行壓力較高等原因，致使樹脂磨損、破碎率較大。大量的破碎樹脂聚集在樹脂層中，致使床體進出口壓差增大，流量及出力達不到設計值，交換器會提前失效，周期制水量減少，增加酸堿耗及制水成本，嚴重時會引起床體水帽板鼓肚變形，形成偏流，再生、運行效果變差。由于雙室浮動床內樹脂填充量較高，沒有反洗空間及惰性樹脂阻擋的作用，因此無法在交換器內進行清洗，必須將樹脂全部輸送至清洗罐內進行清洗，操作較為麻煩。

3 原因分析

由于系統管道設計原因，回收的合成工藝冷凝液在90A/B這兩個系列制水投運的情況下，分流不到其它系列，自2012年8月份開始，由于合成工藝冷凝液階段性的水質變黑，致使活性炭過濾器出水水質變差，濁度、COD等指標超標嚴重。造成此現象主要原因是合成裝置CO2再生塔觸媒使用年限已久，致使觸媒粉化嚴重，帶入工藝冷凝液中，使工藝冷凝液水質惡化發黑。這股冷凝液進入90A/B活性炭過濾器致使堵塞活性炭顆?？障?，起不到過濾效果，進入后續陰陽床導致陰陽床出水水質變差。

以2013年1月份90F004A/B活性炭過濾器部分數據分析見表2(活性炭過濾器出水水質指標：濁度≤1 mg/L，COD隨時測)。

表2 2013年1月份90F004A/B活性炭過濾器部分數據分析報表 mg/L

活性炭過濾器在反洗時出現了反洗不起床、反洗效果較差、反洗頻率增加現象。按照工藝操作規定每月反洗一次即可，但是到后期反洗頻率由每周反洗一次變為每2～3 d就要反洗一次，浪費了水資源。在對90A/B系列陰陽床上下室進行樹脂移出擦洗時發現，樹脂表面被黑色物質包裹覆蓋，反洗水臟且發黑，洗脫困難。雜質沉積在水帽板上并堵塞水帽孔，使得再生時再生液的流量和分布不均，在運行時水流形成“偏流”。另外，由于沉積物覆在樹脂表面，嚴重影響了運行中的離子交換速度和進酸時樹脂的工作交換容量。

4 采取措施

4.1管線改造

脫鹽水裝置90F004A/B/C活性炭過濾器在設計時沒有加裝空氣擦洗管線，投入運行后每次床體反洗時必須用大量的軟化水才能使活性炭起床，并且反洗不徹底(反洗水量大約250 m3/h)，吸附在活性炭空隙內部的雜物無法析出，導致過濾器運行周期大量縮短，嚴重影響了脫鹽水系列的制水量。特別是在近兩年由于合成工藝冷凝液內含有大量觸媒灰等雜質，致使過濾器出現了結塊、偏流、床體運行壓差在較短時間內升高，甚至出現了不過水現象，導致反洗頻繁(3～7 d反洗一次)，浪費了水源。

改進方法：鑒于以上原因和節約備件材料費用的考慮，在臨近的原氮氣管線甩頭處制作安裝連接管線(DN50碳鋼管)通往三臺活性炭過濾器，改造床體正洗排放閥處變異三通管件，加裝閥門，從活性炭過濾器下部通入氮氣投入使用。

實施情況：自技改氮氣管線投入使用以來，反洗周期明顯延長(按照工藝操作規定每月一次延長至兩個月或一個半月反洗一次，符合工藝生產要求和節能水源消耗的目的)。經濟效益：氮氣管線改造安裝投入使用后，延長了運行周期，制水量也達到了生產需要，消除了由于床體長期壓差高損壞水帽及水帽板的安全隱患，在穩定脫鹽水生產上具有較好的經濟效益；并且節約了勞動量，提高了工作效率。每次可節約反洗用軟化水量200 t/h左右，每噸軟化水按照4.5元計算，改進前，按照每月反洗5次計算為4 500元。改進后，現在每月反洗一次為900元，月節約水費用大約為3 600元，年節約水費用大約為43 200元。

4.2浮動陰陽床上下室樹脂處理

首先用熱除鹽水或透平冷凝液，對陰陽床按再生方向以不同的流速對陰陽樹脂進行清洗，之后把樹脂輸送到樹脂清洗槽內用氮氣反復擦洗，擦洗、反洗水清澈后用HCl溶液浸泡，濃度控制在4%～5%，當排放口濃度達到2%時，停止進HCl溶液。浸泡4 h后，正洗出水合格為止。其次，再對用HCl溶液浸泡過的樹脂進NaOH溶液浸泡，堿液濃度控制在2%～3%，排放口濃度達到2%時，停止進NaOH溶液。浸泡8 h后，正洗出水合格為止。

4.3倍量再生

當樹脂工藝處理完畢后，輸入床體內對陰、陽床進行倍量再生，進酸、堿時間及濃度如表3所示。

表3 進酸、堿時間及濃度

采取上述措施后，目前系列運行狀況良好，出水水質及制水周期和制水批量在工藝控制范圍之內，活性炭反洗頻率恢復正常，陰陽床失效次數明顯下降，保證了裝置的安全運行。

5 結束語

通過對活性炭過濾器及浮動床短期內運行壓差升高的原因進行全方位的分析，并制定切實有效的處理措施，保證了活性炭過濾器及浮動床此設備的安全穩定運行，延長了系統設備運行周期，節省了設備維護費用和處理用水，減少不必要的水資源浪費，收到較好的效果。

2014-05-30

宗登甫(1973-)，男，技術員，從事生產管理工作，電話：13513943977。

TQ050.7

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1003-3467(2014)08-0044-02