酒泉发电公司化水站投运前期, 高效纤维过滤器产水不能满足后续设备反渗透装置的进水水质要求, 给制水设备的正常运转带来了不利影响。在生产实践中逐步积累经验对所存在的问题进行了分析, 并介绍了改进措施。
关键词： 高效纤维过滤器; 污染指数; 浮板; 纤维束装填量; 效果; ?
1 问题的提出
化水站水处理工程是酒泉发电公司的配套工程, 由于原水浊度变化较大, 在工艺中采用高效纤维过滤器进行预处理, 以期达到后续设备反渗透装置的进水水质要求。但热电化水站自运营以来, 由于过滤器出水污染指数严重不合格, 导致反渗透膜堵塞情况严重, 化学清洗频次增加, 这不仅对膜造成了一定程度的损害, 而且影响了周期制水量。为了了保证化水站的顺利运转, 针对过滤器出水污染指数大这一问题对高效纤维过滤器进行了改进。
2 高效纤维过滤器的内部结构和工作原理
高效纤维过滤技术采用了一种新型的软填料—纤维束 (如图1) 作为滤元, 其滤料单丝直径可达几十微米甚至几微米, 具有巨大的比表面积 (d50:80000m2/m3) , 而且过滤阻力较小, 打破了粒状滤料的过滤精度由于滤料粒径不能进一步缩小的限制。微小的滤料直径, 极大地增大了滤料的比表面积和表面自由能, 增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力, 从而提高了过滤效率和截污容量;纤维束可以完全放松清洗恢复性能, 使过滤性能不随时间衰减;由于纤维束由纤维长丝制成, 不掉毛且几乎不磨损, 使滤料寿命达十年以上。高效纤维过滤器内部主要由固定下多孔板、纤维素、活动上多孔板 (即浮板) 及布气装置等组成。若干数量的纤维素按一定密度均匀布在固定板和浮板之间, 构成松散的纤维滤料层。浮板沿导轨可上下移动。过滤时, 原水自过滤器顶部配水装置以一定流速进入罐内, 在向下水流的动力作用下, 浮板沿导轨开始下降, 由于下固定板的阻挡, 纤维束弯曲褶皱而被压缩。在阻力叠加作用下, 纤维滤层的空隙率由上到下减小, 纤维束下部压实密度大于上部压实密度。预过滤水先流经空隙率较大的滤层, 越往下流, 纤维滤层的空隙率越小。各滤层对水中悬浮物的过滤基理依次是:接触混凝作用、物理吸附作用、机械截留作用。不同粒径的悬浮物截留在滤层的不同区域, 从而达到了深层过滤效果, 过滤精度显著提高。运行和反洗状态见图2。
.png)
图一 图二
3问题分析
3.1 浮板在下降过程中发生倾斜高效纤维过滤器的浮板上下移动是由三根不锈钢导轨约束的。在原设计中, 不锈钢导轨只是一端连接在下固定板上, 而另一端是自由端。过滤时, 导轨受水的冲击力作用, 发生弯曲变形, 从而导致浮板的倾斜。浮板与过滤器内壁的间隙只有20～30mm, 倾斜的浮板很容易被导轨或过滤器内壁卡住, 从而失去了使纤维束整体均衡上下移动的作用, 使纤维束堆积密度不均匀造成偏流, 影响过滤效果。
3.2 纤维束装填量不够
由于热电分厂化水站高效纤维过滤器是用原水来压紧纤维滤料, 因此, 纤维束的装填密度, 直接影响到滤层的空隙率, 而空隙率对过滤效果有着极大的影响。滤层的空隙率太大时, 滤料表面不易形成滤膜, 也就形不成沿水流方向空隙率由上而下减小的滤层分布形态。泥渣难以渗透到滤层深处被吸附截留, 截污能力变差。其次滤层的高度对过滤效果也有影响。滤层在过滤过程中并不是简单的拦截悬浮颗粒的过程, 悬浮杂质在水力作用下, 靠近滤料表面时, 因为滤料的表面活性作用发生接触絮凝, 水在滤层空隙中曲折流动时, 悬浮物与滤料接触机会越多, 截污越彻底。改造前高效纤维过滤器纤维束装填量少, 造成滤料密实程度小、间隙大, 极大地影响了过滤器的出水水质。改造前过滤器出水水质统计见表1。从表1中数据可以看出, 原水水质浊度≤5NTU时, 高效纤维过滤器污染指数可小于4, 而当原水浊度≥5NTU (热电化水站原水为地表水, 随季节变化原水浊度变化较大) 时污染指数均大于4, 这对于聚酰膜反渗透进水水质要求SDI小于4来说严重超标, 而且在实际生产过程中已造成反了渗透污堵严重的事实。
4改进措施
4.1 浮板的改进
4.1.1 将浮板材质由硬塑料板改为不锈钢板浮板材质改为不锈钢后, 重量较以前增加了500kg, 在运行中增加了对纤维束的压力, 在一定程度上增加了运行时纤维束的压实程度, 减小了纤维滤层的空隙率, 提高了过滤效果。
4.1.2 浮板导轨由顶端不固定改为三角架固定在导轨顶部加装固定装置后, 增强了导轨在运行过程中的钢性, 避免了弯曲变形。通过调节丝杆来调整固定三角架与过滤器内壁的距离, 使导轨处于竖直状态, 浮板与过滤器内壁的间隙基本一致。这样在运行时, 浮板沿导轨均衡向下运动就不会发生倾斜现象, 保证了过滤器的正常运行。如图三所示
图三
.png)
4.2 纤维束装填量的改进高效纤维过滤器可达到深度过滤的效果, 深度过滤是通过固体污染物碰撞而留在连续的 (或深度的) 毛孔基体上而完成的。过滤不仅在介体表面进行, 而且还在介体的整个厚度上进行。所以对过滤器内的纤维束进行更换, 改进后增加了纤维素长度, 使滤料体积增大, 滤层高度增高;增加纤维束数量, 使滤料密度增大, 空隙率减小, 滤层高度的增加和空隙率的减小可有效达到深度过滤 。深度过滤能有效地收集大于最大毛孔尺寸的粒子;同时, 凭借于其过滤介体的型式和厚度, 它同样也能收集一部分比最大毛孔尺寸小的污染物。
5改进后效果
对改进后原水及过滤器出水水质进行统计, 改造后, 过滤器出水污染指数显著降低, 均小于4, 符合后续设备反渗透装置进水水质要求。
6结束语
改进后的高效纤维过滤器对反渗透装置起到了良好的保护作用, 膜污堵情况明显好转, 化学清洗频次降低, 周期制水量增大。在冬季供暖期间, 热电分厂化水制水量达到了180m3/h, 制水设备满负荷运行, 实现了水处理设备的安全经济运行。
参考文献
[1]肖作善, 施燮钧, 王蒙聚.热力发电厂水处理.北京:中国电力出版社, 2017.