活性炭過濾器反洗與控制

摘 要：活性炭過濾器是水處理工藝中預處理的主要設備，活性炭過濾器能夠吸附原水中的雜質，控制出水的有機物、濁度、余氯等指標，為下一步深度處理提供保障。活性炭過濾器的反洗是活性炭過濾器正常運行的重要保障，反洗的控制又是活性炭過濾器反洗的關鍵。

關鍵詞：活性炭過濾器；反洗；流量控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.034

1 概述

AP1000第三代核電機組對除鹽水水質要求非常嚴格，指標遠遠高于國內外各類電站用水標準。水質指標由常規電站的三項指標增加到十三項，是當今世界上電站行業中要求最嚴格的除鹽水水質指標。活性炭過濾器是海陽除鹽水系統中主要的預處理設備。當原水通過活性炭過濾器時，由于活性炭過濾器中的過濾介質（石英砂、活性炭等）的接觸絮凝作用、吸附和截留作用使得原水中的雜質被吸附、截留。通過活性炭過濾器的過濾，可進一步降低原水的總有機物、濁度、余氯等。

2 活性炭過濾器的運行

活性炭過濾器在運行一段時間后需要進行反洗，使活性炭過濾器再次滿足產水要求。活性炭過濾器的反洗運行程序有滿水、正洗、制水、停運。活性炭過濾器開啟前必須將過濾器充滿水，即先開啟進水閥、排氣閥等滿水后沖洗一段時間，然后關閉正洗排水閥，轉入正常運轉。運行一段時間后，活性炭的吸附能力減弱，產水水質余氯和濁度都沒有滿足要求，因此要對活性炭進行反洗。活性炭過濾器的反洗程序有反洗排氣、反洗、正洗、系統備用。然而活性炭的反洗過程是活性炭過濾器正常運行的關鍵，因此怎樣控制活性炭過濾器的反洗強度并且達到最佳效果，是活性炭過濾器反洗的關鍵。

3 活性炭反洗與控制

本系統活性炭過濾器設計流量64t/h，原水濁度<1。活性炭底部石英砂墊層分為五層，粒徑從1-32mm不等，總高度為850mm，活性炭為椰殼，粒徑為0.5-1.2mm，填裝高度為2m。將活性炭過濾器A、B、C、D分為兩組，A、B為第一組，C、D為第二組。兩組活性炭過濾器填裝完填料后滿水浸泡，第一組活性炭過濾器隨后開始反洗沖洗；第二組活性炭過濾器充分浸泡48小時后，進行反洗。反洗流量控制在160t/h，反洗壓力0.3Mpa。反洗后觀察AB活性炭過濾器在額定流量和壓力下反洗時有大量活性炭從反洗排水口處跑出，同時活性炭反洗膨脹高度并沒有達到上窺視鏡下沿。第二組CD活性炭過濾器在同樣額定流量和壓力下反洗，只有少量活性炭從反洗排水口跑出。分別取第一組和第二組活性炭過濾器排水口跑出的炭，放水盛水的燒杯中靜止觀察，48小時后，AB活性炭過濾器跑出的炭有大部分浮在水面上，少部分沉入底部；第二組CD活性炭過濾器跑出的炭幾乎全部浮在水面上，幾乎沒有沉入底部的有效炭。由此得出結論，活性炭過濾器在填裝之后，需要經過充分的浸泡，否則會將部分有效炭反洗跑出，但是任然是有一部分無效的浮炭需要反洗排出，通過燒杯靜止實驗可以判定跑出的那些是有效炭，那些是浮炭，由此可知活性炭過濾器反洗時浮炭的跑出是不可避免的。經過正沖后，測量產水濁度1左右，同時無法測量SDI，證明反洗強度沒有達到要求。

將AB活性炭過濾器充分浸泡后，對AB活性炭過濾器分別進行反洗，A過濾器反洗時，啟動一臺反洗水泵，流量180t/h，揚程32m。逐漸調節活性炭過濾器的反洗流量至泵的額定流量，反洗過程中會有大量的黑色炭沫從反洗排水口排出，觀察活性炭過濾器上窺視鏡，并沒有看到活性炭膨脹至上窺視鏡高度。反洗至反洗排水口排水清澈。B活性炭過濾器反洗時，啟動兩臺反洗水泵，每臺流量180t/h，揚程32m，逐漸調節活性炭反洗流量至240t/h，此時觀察到活性炭膨脹高度達到上窺視鏡下沿，調整反洗流量至穩定值，反洗至反洗排水口出水清澈。分別正沖活性炭過濾器AB，分別測量活性炭AB的產水濁度和SDI，A活性炭過濾器出水濁度為0.4左右，B活性炭過濾器出水濁度為0.15左右；分別測量AB過濾器的SDI值，A活性炭過濾器出口SDI無法測量，在未達到15分鐘時，SDI膜（0.45um）發生堵塞，不出水。B活性炭過濾器出口SDI為3左右。活性炭過濾器A的SDI膜上附著很多黑色顆粒，證明反洗強度沒有達到要求。由此得出結論，活性炭過濾器在經過充分浸泡后進行反洗時，反洗強度在調節至單臺泵最大出力180t/h時，活性炭過濾器并沒有得到充分反洗，反洗膨脹高度遠未達到上窺視鏡下沿處；在反洗強度逐步調節至230t/h時，活性炭過濾器的反洗膨脹高度達到上窺視鏡下沿處，反洗至出水清澈后，測得數據滿足活性炭出水水質要求，因此活性炭過濾器反洗時要通過觀察控制流量，才能達到反洗的最佳效果。

將活性炭過濾器CD進行同樣的反洗操作，反洗活性炭過濾器C時啟動一臺反洗水泵調節流量至180t/h；反洗活性炭過濾器C時，啟動兩臺反洗水泵調節流量至240t/h，得出類似的結論。同時再活性炭過濾器控制流量反洗的過程中，要分別取ABCD活性炭過濾器反洗排水口水樣，每隔10分鐘分別取一次，分別做燒杯靜止實驗。靜止24小時后，ABCD活性炭過濾器的反洗排水，在最初取樣的時候會有大量的黑色粉末狀沉淀物，同時又少量的活性炭漂浮在水面上；第二次的反洗排水取樣，經過靜止后依然會有大量黑色粉末狀沉淀物，但是水面上幾乎沒有活性炭漂浮；第三次反洗排水取樣，經過靜止后發現黑色粉末狀沉淀物減少，水面上沒有活性炭漂浮；第四次反洗排水取樣，經過靜止后發現，AC活性炭過濾器反洗排水中的黑色沉淀物明顯少于BD活性炭過濾器反洗排水中的沉淀物，；隨后一直保持這樣的趨勢，AC反洗排水先達到清澈，BD反洗排水后達到清澈要求。由此得出結論，AC活性炭過濾器在小流量反洗過程中沒有達到最佳的反洗效果，任然有部分黑色炭沫存留在活性炭過濾器中，會污染產品水；CD活性炭過濾器在大流量的反洗強度下，達到了充分反洗的效果，出水水質能夠滿足要求，同時不會頻繁反洗過濾器。在反洗過沖中發現，在最初的反洗取樣中發現，始終都會有少量的活性炭在反洗最開始時微量跑出。

4 結論

活性炭過濾器在首次填裝后，要經過不少于48小時的充分浸泡，讓活性炭充分吸水后緩慢沉入水下，否則反洗時會有活性炭跑出；活性炭過濾器在反洗過程中，應該通過觀察活性炭的反洗膨脹高度，結合設計和計算，控制反洗流量，當反洗膨脹高度達到上窺視鏡下沿時，穩定流量進行充分的反洗至反洗排水清澈。活性炭過濾器在反洗開始的時候，會有少量活性炭從排水口排出，隨著反洗的進行，逐漸沒有活性炭跑出。經過大流量反洗后，將活性炭中的黑色炭沫反洗干凈，使活性炭中的微小顆粒物不會污染產品水，達到活性炭過濾器的設計要求，出水濁度<1，SDI<5，余氯控制為0，滿足反滲透的進水條件。

參考文獻：

[1]AP1000化學手冊[S].

[2]楊維堯，韓志剛.活性炭反沖洗工藝對出水顆粒物影響要素研究[J].

[3]孫曉偉.反沖洗對生物增強活性炭工藝穩定性的影響研究[J].科技創新與應用.

作者簡介：王喚成，男，吉林四平人，本科，助理工程師，主研究方向：機械自動化。