高效纖維過濾器纖維束的堿洗再生

李圣蘭，周黃斌，杜偉華，許懷鵬，蘇 寧

（1馬鋼股份有限公司熱電總廠，安徽馬鞍山 243000;2安徽省特種設備檢測院，安徽合肥 230051）

高效纖維過濾器纖維束的堿洗再生

李圣蘭1，周黃斌1，杜偉華1，許懷鵬1，蘇 寧2

（1馬鋼股份有限公司熱電總廠，安徽馬鞍山 243000;2安徽省特種設備檢測院，安徽合肥 230051）

馬鋼新區電廠化學水處理生水過濾系統，采用的是目前國內先進的原水過濾設備—GXY-B型高效纖維過濾器。但由于近年來原水水質惡化、纖維束自身特點等原因，該型高效纖維過濾器運行壓差逐步增大，最高達0.3 MPa，大大超過了設計值（≤0.1 MPa）。通過對纖維束進行堿洗再生的技術嘗試，使高效過濾器運行壓差降到0.04 MPa，降本增效效果明顯，大大延長了纖維束的使用壽命，保證了生產的持續、穩定、經濟運行。

生水過濾;高效纖維過濾器;運行壓差;堿洗再生

1 高效纖維過濾技術簡介

原水過濾系統是熱電廠化學水處理的重要環節,其水質、產能直接影響著后續離子交換水處理設備的正常運行及二級除鹽水的水質、產能。

上世紀末，東北電力學院的幾位專家對原水中的膠體硅污染鍋爐水質的研究取得了突破。研究表明，由于膠體硅粒徑較小，為10-9～10-6m，接近離子直徑（＜10-9m），一般過濾裝置對其根本不發揮作用。在化學水處理過程中，離子交換樹脂只能去除水中的可溶性離子，但膠體硅一般由單分子的正硅酸聚合而成，在水中比較穩定，離子交換樹脂無法與其進行離子交換將其去除。雖然含膠體硅的水通過離子交換系統時，膠硅含量會有所降低，但這只是通過樹脂的機械過濾及吸附作用將其部分去除，而大部分比較順利地通過陽床、陰床和混床，進而隨給水進入鍋爐。因此，一種新興的先進過濾設備—高效纖維過濾器應運而生。高效纖維過濾器能有效的去除原水中大部分懸浮物和膠體硅，可以使除鹽水、給水、爐水和蒸汽品質得到較大改善。

2 高效纖維過濾器再生過程中存在的問題

2.1 過濾器工作原理

原水由上至下通過濾層，濾料順水流方向孔隙度快速變小，纖維堆積密度加大而達到過濾作用。其過濾過程屬縱向深層過濾，能有效地提高過濾精度和過濾速度,過濾器工作原理見圖1。

圖1 高效纖維過濾器運行時的示意圖

2.2 運行壓差

過濾器出水壓力與進水壓力的差值稱為運行壓差，高效纖維過濾器的運行壓差設計值為：≤0.1 MPa。隨著通過過濾器的原水水量的增加，纖維束的截污量也增多，運行壓差逐漸增大，當運行壓差超過0.1 MPa時，過濾器即判失效，停運。

2.3 運行壓差大的處理

當過濾器判失效后，運行人員對其進行反洗再生，采用氣水合洗的方法，在氣泡聚散和水力沖洗過程中，纖維縱向處于不斷抖動狀態，在上向水力和上升氣泡的作用下使泥污洗脫，濾料得到徹底再生,見圖2。

圖2 高效纖維過濾器反洗再生時的示意圖

2.4 反洗再生的不足

通過水氣合洗使纖維束得到徹底的再生，這是理論上的效果。從現場實際運行情況來看，纖維束無法得到徹底的清洗，其原因是：（1）原水中含有油性物質，水洗不易去除；（2）原水中的部分微生物在纖維束上大量繁殖，加上過濾器內的纖維束布置很緊密，導致纖維束很容易粘在一起，不易徹底去除污物。反洗再生無法徹底清洗纖維束，最終導致過濾器運行壓差逐漸增大。

3 高效纖維過濾器纖維束的堿洗再生

由于纖維束得不到徹底清洗，導致運行壓差逐漸增大，當運行壓差超過設計值（0.1 MPa）時，表明纖維束內部附著物太多，纖維束截污能力大大降低，出水水質無法滿足生產。通常的做法是全面更換纖維束，其優點是全新的纖維束截污能力強；缺點是大大增加生產成本，且檢修的工作量很大。

通過查閱設備資料以及與設備廠家聯系溝通，找到一種徹底清洗纖維束的方法：用2%NaOH溶液將濾料浸泡24 h后，再進行清洗。

3.1 堿洗方案的擬訂

經過討論，決定利用1#高效纖維過濾器小修的機會，進行纖維束堿洗再生的初次嘗試，在常規檢修項目結束后，對纖維束進行堿洗再生，方法如下：

（1）堿液的配制

①NaOH的用量為廠家提供的NaOH溶液濃度為2%，過濾器的直管段的體積為20 m3，則NaOH的用量為：20m3×2%=0.4 t=400 kg。由于是初次嘗試，且400 KgNaOH的生產成本較高，小組再次與廠家溝通后，綜合諸多因素，將堿液的濃度設定為0.2%，則需NaOH的用量為40 kg。

②堿液加入過濾器的位置：堿液可以從兩個位置加入到過濾器內，一個是頂人孔，另一個是下人孔。頂人孔加入的優點是可以使纖維束充分接觸堿液；缺點是位置較高，堿液具有很強的腐蝕性，因此操作的安全性差。下人孔加入的優缺點正好與之相反，從安全性角度考慮，最終選擇從下人孔加入堿液。

③堿液水位的控制：過濾器內纖維束的頂部距離過濾器頂部約1.8 m，若從操作上考慮，只需簡單地將過濾器進滿堿液；但為了節約成本，控制低成本的同時，最大量地提高堿液的濃度，于是決定進堿液時，保持頂人孔敞開，在進堿液的同時，安排專人從頂人孔處察看堿液水位，待水位剛滿過纖維束頂部時即停止進水。

（2）用堿液浸泡纖維束時，為使纖維束浸泡充分，經討論后，決定在浸泡20 h后，開壓縮空氣進行攪拌，其作用是：①使堿液進一步滲入纖維束，不留死角；②松動纖維束，盡量使抱團的纖維束分離開。

（3）排液處理：由于堿洗纖維束后的排液呈堿性，且過濾器的排水是直接排至地溝，直接外排會造成外排水pH值超標。為此，現場須對過濾器正排管進行臨時改造，將正排管引至混床的排水溝，排至于中和池，同時，清洗時水位控制在上窺視孔，保證排氣管和反排管不出水，僅通過正排管排水，這樣可以保證濾器的排水排至中和池。正排管臨時改造示意 圖如圖3所示。

圖3 改造前后正排管排水圖

（4）浸泡的堿液放空后，水洗纖維束時，適當輔以壓縮空氣攪拌，以便充分沖洗殘留在纖維束內的堿液；同時，水洗時須從過濾器頂部進水，關閉排氣門和反排門，以免堿性水排至地溝，造成外排水pH值超標；水洗結束的標準為：出水澄清、排水pH為8.5以下。

3.2 堿洗方案的實施

按照擬訂的方案，進行現場具體操作實施。

（1）將1#過濾器的正排管延伸至混床排水溝，見圖4。

圖4 正排管延伸至混床排水溝照片

（2）配制堿溶液：由于氫氧化鈉固體溶解很慢，且溶解時會大量放熱，因此，采取少量多次、不斷攪拌的方法將40 kg的氫氧化鈉固體溶解，為防止氫氧化鈉溶解時放熱濺出，特別是濺到眼睛內，現場準備了沖洗水，隨時應急。

（3）將溶解后的堿溶液從過濾器的下人孔緩慢倒入罐體內，封上下人孔。

（4）通過1#反洗水泵自過濾器底部進水，為節約氫氧化鈉的用量、避免排氣管有堿液排出，安排專人在上人孔監視水位的情況，當水位剛剛漫過纖維束時，停止進水，封上人孔門。

（5）將纖維束用堿液浸泡20 h后，開進氣門，用壓縮空氣對纖維束進行攪動，時間為30 min，使纏在一起的纖維束充分浸泡。4 h后，將堿液全放空。

(6)從過濾器上部進水，對纖維束進行水洗。水洗過程中發現排水渾濁，呈黃褐色，且持續時間較長，為正常清洗時間的兩倍多。當排水pH達到9.0左右時，再次開進氣門，進行水氣合洗，將纖維束中的殘余堿液充分清洗。當排水pH達8.5時，停止清洗。

（7）按“過濾器反洗操作卡”對過濾器進行反洗，當排水pH為7.20左右（工業水pH為7.10）時停止反洗。

經過以上操作步驟，堿洗纖維束工作全部完成。

3.3 纖維束堿洗再生的效果

1#高效纖維過濾器檢修結束后投入運行，初始運行壓差為0.04 MPa，運行兩周后，壓差仍為0.04 MPa。

4 結論

通過對纖維束的堿洗再生，過濾器的運行壓差由0.3 MPa降為0.04 MPa，效果明顯。充分地運用理論與現場生產實際相結合的方式，從實際操作的可執行性及生產的經濟性綜合考慮，找出了較好的符合現場實際的纖維束的堿洗再生方法，為進一步討論纖維束有效再生提供了經驗參考。

[1]王九思，陳學民，肖舉強，等.水處理化學[M].北京：化學工業出版社，2002，194-200.

Alkali Washing Regeneration of Fiber Bundles of High Performance Fiber Filter

Li Shenglan1，Zhou Huangbin1，Du Weihua1，Xu Huaipeng1，Su Ning2

(1.Thermal Power Plant of Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243000,China; 2.Anhui Special Equipment Inspection Institute,Hefei,Anhui 230051,China)

The water filtration system of chemical water treatment at the thermal power plant of Masteel New Area adopted currently domestically advanced raw water filtration equipment of the GXY-B type high-efficiency fiber filter.Due to raw water quality deterioration in recent years and factors such as the characteristics of fiber bundles,however,the operation differential pressure of the fiber filters has gradually increased to up to 0.3 MPa, much higher than the design value (less than 0.1 MPa).Through technical trials of alkali washing regeneration process on the fiber bundles,the operation differential pressure of the high efficiency filter was reduced to 0.04 MPa,which has greatly prolonged the service life of fiber bundles,ensured consistent,stable and economic production operation and brought significant economic benefit.

raw water filter;high-efficiency fiber filter;operation differential pressure; alkali washing regeneration

TF085

B

1006-6764（2015）06-0052-03

2015-03-20

李圣蘭（1969-），女，大學專科學歷，工程師，現從事電廠化學專業相關技術工作。