保安過濾器改型及濾芯清洗回用

潘玉強，曲曉紅，孫在勇，寧尚海，李磊明

(山東海化股份有限公司純堿廠，山東 濰坊 262737)

山東?；煞萦邢薰炯儔A廠老線鹽水車間鹵水納濾生產采用超濾+納濾雙膜法工藝，通過超濾膜去除鹵水中的懸浮物、泥沙、細小微粒、膠體和大分子有機物等，然后通過保安過濾器再進入納濾膜，分別得到鈣、鎂、硫酸根濃縮的納濾濃水和氯化鈉純度較高的精制鹵水。精制鹵水代替海水直接用于純堿廠生產化鹽，減少了純堿生產中固體原鹽的使用量，節省了鹽水除雜中的石灰石、焦炭、純堿耗用量，降低了鹽水的精制費用，實現了純堿生產的降本增效。同時硫酸根離子大幅降低，可減少純堿系統結垢使蒸餾塔運行周期大大延長，對純堿穩定生產起到了有利作用。

其中保安過濾器作為納濾膜前最后一道保障過濾設備，起到了防止超濾膜斷絲造成的污染物進入納濾膜，對防止納濾膜污染，延長納濾膜使用壽命起到重要作用。我車間一期納濾系統分為3套，每套設置保安過濾器3臺，每臺保安過濾器安裝9支濾芯，濾芯精度為5 μm。保證濾芯運行情況下采用適合的通量及有效過濾面積是后續納濾生產的重要保證，正常情況下濾芯的壓差到達0.1 MPa則需要更換濾芯，濾芯的有效使用周期的長短決定了濾芯的更換頻次，對納濾生產系統的穩定及生產成本具有一定的影響。

1 項目實施背景

通過長時間運行發現，原料鹵水質量受供水線路調度、原鹽生產、風力等外界因素影響較大，造成鹵水中出現懸浮物增加、微生物滋長、鹵水中鈣鎂離子和有機物含量的突然升高等情況。

特別是少量泥沙也進入超濾系統，造成超濾系統產量下降，化學清洗頻繁，超濾膜絲存在破損情況，部分大顆粒物進入保安過濾器，造成5 μm濾芯堵塞嚴重，濾芯更換周期大幅降低。同時更換新濾芯后使用周期較短，其中水質較差時不到10天就達到使用壓差極限，嚴重時甚至只有5天，并且更換下的濾芯難以沖洗恢復，沖洗后使用周期也只能達到3～5天，大大增加了停車及更換濾芯的次數，不僅影響納濾生產系統的穩定，而且增加了生產成本費用。

2 改進措施

對堵塞的保安過濾器濾芯進行解剖檢測。由圖1可見，濾膜折皺處含黃色雜質，但白色部分較多，可見濾芯過濾極不均勻，只有一部分過濾面積的膜堵塞，這充分說明了該款濾芯存在大量過濾面積未能充分利用的情況。

外層導流 PP膜 內層導流(無紡布) 最內層導流(只繞中心桿一圈)圖2 解剖后濾芯外觀圖

分析原因判斷為設計使用流量過大，而這也是該款保安過濾器濾芯壽命短的主要原因。

在進一步通過對更換后的濾芯進出口尺寸研究分析，發現原設計保安過濾器濾芯中心孔為400 mm，經計算水流流速達6.85 m/s，進而造成保安過濾器濾芯初始壓降大，其過濾面積難以完全利用。更換更大中心孔孔徑、更大過濾面積的大流量濾芯，可解決此問題。

需對原保安過濾器進行改造，其中擴大保安過濾器濾芯中心孔到700 mm，可使單支濾芯流速下降到2.2 m/s左右的正常流速，同時對管板、筒體進行配套改造。

同時進一步針對濾芯污染物成分進行多次分析，情況如表1。

表1 第1次5 μm大流量濾芯雜質元素(重量%) 分析測試結果

由表1可知，本次污染物主要是微生物膠體類雜質多，其次應為硅類剛性雜質，無機鹽雜質較少。

由表2可知，此次污染物成分與上次不同，基本無微生物，堵塞物主要是硅酸鹽和鐵鹽等。更換后的舊濾芯，最初通過加藥浸泡、水沖清理后再投入使用，以減少成本費用，但效果較差，對使用壽命延長不大，并且更換仍較頻繁。為進一步降低生產成本，車間根據污染物組成，通過研究、選擇、配伍、試驗清洗藥劑及清洗流程，制作在線清洗設備，對使用過的濾芯進行在線清洗，提高清洗效果，使清洗后濾芯具備再利用價值。

表2 第2次5 μm大流量濾芯雜質元素(重量%)分析測試結果

3 實施情況

1)對3臺一期保安過濾器進行改造，增加過濾通量。

通過計算，更換、改變管板結構，增大管板9個中心流孔，即每個中心孔由400 mm擴大到700 mm；改變管板與濾芯的原有壓緊式連接方式，即改變增設每個濾芯底座與管板孔螺紋連接，每支濾芯與底座螺紋連接，增加濾芯的穩固性，防止濾芯串動而形成介質短路，降低過濾作用。同時方便了底座、濾芯的更換；經過測繪與計算，增加設備筒體高度130 mm，在保證過濾參數的情況下更換較長的大通量濾芯，保證設備與濾芯的整體配套及大流量通量。

2)設計與制作1套移動式在線濾芯清洗裝置，制定了濾芯化學清洗操作流程。

圖2 移動式在線濾芯清洗流程圖

選用耐酸堿腐蝕UPVC材料制作清洗管線及濾芯盛裝體1個，設正反洗切換及調節管路、閥門、壓力指示，自加工移動式裝置構架，設耐腐蝕循環泵1臺，配藥PE桶1個。利用保安過濾器原排污口及排氣口，對接清洗裝置，利用配藥桶進行配藥，做好清洗液的指標控制，正反循環進行清洗。

4 功能效果

表3 技改項目實施效果對比分析

1)保安過濾器改型，保安過濾器濾芯中心孔由400 mm增加大700 mm，選擇了更適合鹵水體系的大通量濾芯，初始壓差由50 kPa下降到接近0 kPa，在過濾過程中避免了污染物僅僅堵塞在濾芯表面的缺點，在保證過濾效果的同時，過濾面積得到了充分利用，因此其使用壽命大幅延長，大大降低了濾芯更換頻次。

2)通過在線清洗使已經達到使用壓差的濾芯重復利用，有效地提高了濾芯清洗質量，解決可使用后的濾芯無法清洗的弊端，經過清洗后的濾芯在過濾指標符合要求的情況下，能再次投入生產使用，可再延長濾芯使用壽命50%左右。

以上兩項實施后濾芯使用壽命平均由10～30天增加到20～50天以上。

圖3 保安過濾器改型前后壓差變化曲線圖

項目實施后每立方米精制鹵水濾芯單位成本降低了0.22元，改造后年精制鹵水產量為2 378 108 m3，故總節約成本52.32萬元。

5 建 議

1)鑒于鹵水成分較為復雜，保持超濾及其前處理的穩定，對納濾保安過濾器濾芯使用壽命具有重要意義。

2)建議進一步研究濾芯清洗藥劑配伍及清洗方法組合，提高清洗效果，提高濾芯回用率，持續降低生產成本。