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采用高效纤维过滤器处理低温低浊水的试验研究

2015-12-05 21:15:52      点击:


[关键词]纤维过滤器,高效纤维过滤器

一、前言

纤维球过滤器在传统的水处理系统中,低温低浊水的预处理效果始终不太理想。一般传统的预处理系统是混凝—普通的石英砂机械过滤器等工艺,这种过滤在过滤精度不高,截污容量较小,其出水浊度、有机物和胶体物质均不能满足除盐系统的要求,造成后部的活性炭过滤器系统和除盐设备负担过重,尤其是树脂的胶铁、胶硅的有机物的污染,使除盐水的电导率不合格,同时也缩短了树脂的使用寿命,除盐系统漏过的有机物随除盐水补进锅内,分解成了低分子有机酸,结果会造成炉水PH值偏低,热力设备腐蚀,而腐蚀产物容易结垢,对电厂的安全经济运行构成严重威胁。

我厂所用生水主水源为亮子河下游第二集水进水(宽井进水),备用水源为汤旺河水。这二种原水均属低温低浊地表水,水中的胶体物及有机物的含量较高(最高可达20ppm以上),我厂预处理系统为:原水—水力加速澄清池—机械过滤器—活性炭过滤器。该预处理系统已满足不了处理这种低温低浊水的要求,因此我们采用东北电力学院应用化学系研制的一种精密过滤设备LLY—高效过滤器来代替传统的石英砂过滤器,投送二年多的对比实验表明,该过滤器除浊度、有机物及胶体物质的能力远远高于石英砂过滤器,且截污容量大、流速高、易反洗,是一种理想的过滤设备,完全可以取代石英砂过滤器。

二、高效纤维球过滤器在系统中的配置及过滤作用的探讨

1. LLY—高效过滤器结构简介

我厂采用的两台LLY—高效过滤器是由东北电力学院吉林市飞特水处理工业公司制造的,其设备结构是圆筒形外壁,体内垂直方向悬挂长丝纤维束,均匀的设置五个加压室,下部设有空气分配系统,上、下配置有挡水板,加压室充水为自动控制,主要参数如下:

规   格:Φ2000×3865   介质温度:≤60°C

过滤面积:3.14㎡      清洗空气强度:≥60L/㎡·S

出    力:60—120T/h    清洗时间:20—60min

加压室充水:200mL/个    过滤压头损失:0.01—0.15Mpa

2. LLY—高效过滤器在系统中的配置

我厂第二期扩建工程结束后,化学水处理系统为:原水—混凝澄清—石英砂过滤—阳浮床—阴浮床-温床。所用生水主水源为亮子河,下游第二集水井水(宽井水),汤旺河水(大河水)为备用水源,后因有机物污染严重,于1990年在石英砂过滤器之后增设一级活性炭过滤器,LLY-高效过滤器属精密过滤设备,配置在石英砂过滤器之后,活性炭过滤器之前,在此系统中,投高效过滤器石英砂过滤器为列运行。

3. LLY-高效过滤器作用的探讨

对于低温低浊的原水,混凝效果一直不理想,其主要原因是:由于原水中的悬浮物和胶体含量较小,经混凝后所形成的矾花密度及强度都小,特别细碎且比较松散,很难结成大矾花下沉,而是悬浮在水中,并随水流进入到后面的石英砂过滤器。石英砂过滤器主要是靠滤层表面的机械截流,其截污能力很低,使大部分矾花被后面的活性炭和阳、阴树脂所吸附,造成活性炭中毒及树脂严重污染。

LLY-高效过滤器中的滤料是丙纶长丝,这种丙纶长丝直径约为60μm,过滤通道为孔径由大到小深入,这种变孔径过滤通道对截流小颗粒矾花十分有效,且纤维束本身也具有一定的吸附作用,其吸附力较弱,因此在反洗时清水很容易将吸附的矾花清洗掉。

从LLY-高效过滤器和传统机械过滤器对比来看,在浊度、凝胶体物和有机物的去除效果及截污容量等方面,LLY-高效过滤器均优于传统机构过滤器。两者在过滤方式上有很大差别,高效过滤器中纤维间的最小孔隙为10-40μm,要远远小于石英砂过滤器中石英砂的孔隙(300-500μm),在纤维的滤层过滤效应,一般LLY-高效过滤器出水可达零浊,传统机械过滤器的出水却不能达到零浊,这说明传统机械过滤器不具有深层过滤的功能。

三、高效过滤器的运行监督及几种运行方式所得结论

1. LLY-高效过滤器的运行监督

从LLY-高效过滤器的投入运行开始,每间隔2小时测定一次入、出口水浊度,4小时测定一次胶硅、胶铁及化学耗氧量,当出口水浊度超过2F.T.U时,即为高效过滤器失效。

2. 试验方法及设备

试验方法采用1984年版火力发电厂水汽试验方法。

(1)浊度:方法SS-C-1-84分光光度法。

仪器:上海雷磁生产721分光光度计

浊度标准液:硫酸肼-乌洛托品

零浊水:凝结水经0.15μm微孔滤膜真空抽滤。

(2)化学耗氧量:方法SS-30-3-84高锰酸钾法。

(3)胶硅:方法SS-6-2-84氢氧酸转化分光光度法。

仪器:上海雷磁生产751GW分光光度计。

(4)胶铁:方法SS-18-2-84

SS-C-3-84     邻菲罗啉分光光度法

仪器:上海雷磁生产751GW分光光度法。

    3. 几种运行方式试验结果及所得结论

我们进行了三种不同的预处理运行工况的试验,其结果如下:

(1)原水-LLY-高效过滤器-活性炭

这种工况原水没有投混凝处理,直接通过高效过滤器,考察一下高效过滤器除浊度和有机物的能力,结果见表1:


 项
 水
运行工况
COD(平均)
温度(平均)
水温
°C)
运行时间
(小时)
平均流量
(T/N)
入口
(MG/L)
出口
(MG/L)
去除率
(%)
入口
(MG/L)
出口
(MG/L)
去除率
(%)
宽井水
18
13
55
3.2
2.4
25
3.38
1.39
58.87

从上表中可以看到除浊效果较好,但除有机物效果不理想,运行周期也较短。
(2)原水到生水箱,在水箱出口管加药后经过LLY-高效过滤器。
条件:聚合铝(哈尔滨伊兰化工厂)加药量15-25mg/l,混凝PH值6-6.5。
这种工况原想法是直流混凝,但实验发现该原水在此条件下,混凝反应很慢,形成的矾花几乎无任何强度,极易穿过滤层,在矾花没有形成的条件下,已经到了纤维过滤器入口,所以不具备直流混凝的条件,这种运行工况的结果见表2:
表2

 项
 水
运行工况
COD(平均)
温度(平均)
总制水量
水温
(°C)
运行时间
(小时)
平均流量
(T/N)
入口
(MG/L)
出口
(MG/L)
去除率
(%)
入口
(MG/L)
出口
(MG/L)
去除率
(%)
汤旺河
25
7
78
7.25
5.2
31
10.3
3.60
64
498

这种水进入活性炭过滤器及阴、阳浮床之后,矾花会在活性炭过滤器及阴、阳浮床内形成,造成所谓的铝离子后移。此工况对亮子河电厂的这种水质是不适应的。
后续实验发现,调高水的PH值,可显著提高混凝反应速度和矾花的强度,估计调整混凝PH值能改善这一工况的效果。
(3)原水-混凝(澄清器)-LLY-高效过滤器。
条件:聚合铝(哈尔滨伊兰化工厂)加药量20-40mg/L,混凝PH值7.5-9.0。
这种工况是原水经混凝处理,再经LLY-高效过滤器,结果见表3:
表3

 项
 目
运行工况
COD(平均)
浊度(平均)
胶硅(平均)
胶铁(平均)
水温
(°C)
运行
时间
(小时)
平均流量
(T/N)
入口
(MG/L)
出口
(MG/L)
 
去除率
(%)
 
入口
(MG/L)
 
出口
(MG/L)
 
去除率
(%)
 
入口
(MG/L)
 
出口
(MG/L)
 
去除率
(%)
 
入口
(MG/L)
 
出口
(MG/L)
 
去除率
(%)
宽井水
27
24
73.2
3.28
1.44
56
5.59
6.44
92
2
1
58
552
99
84
大河水
16
24
58
3.6
8.88
76
9.89
8.38
96
4
1.5
65
463
158
68

从表中的数据可以看出,在这种运行工况下,经过LLY-高效过滤器除浊度、胶体物质及有机物效果都较好,且运行周期长,制水量大,明显的优于其它两种工况。
这三种运行工况的实验数据表明:对于像亮子河发电厂采用低温低浊水为原水的发电厂,采用原水-混凝-LLY-高效过滤器-活性炭-除盐系统,效果很好,表6列举了LLY-高效过滤器连续三个周期的运行数据。
四、高效过滤器对除盐工艺的影响
从1991年2月份开始进行LLY-高效过滤器前期的水质普查工作,阳床入口水水质见表4:
表4

浊度
COD
全铁
胶铁
91年3月
1.16-6.78
3.84-7.28
162-418
1-3
93年2月
1.17-15.2
7.76-13.36
415-985
2-5
91年5月
2.57-10.9
3.34-7.36
89-276
1-4

在此期间混床出水电导率为0.8μS/cm,LLY-高效过滤器投入运行后,混床的电导率下降至0.8-0.16μS/cm,阳床入口水水质见表5:
表5

浊度
(F.T.U)
COD
(MG/L)
92年4月
0-5.14
1.2-4.9
92年5月
0-4.05
0.0-2.24

表4与表5的对比说明:LLY-高效过滤器截留了大量的胶体和有机物,使树脂污染大大降低,可以大幅度的提高除盐水合格率。
91年12月至92年5月共制除盐水234269吨,酸耗可以降低6.7g/mol,节约盐酸(32%)9.3吨,价值人民币3720元,碱耗可降低10.9 g/mol,节约水碱(95%)5.4吨,价值人民币10800元。
五、结论
1.LLY-高效过滤器完全适用于象亮子河发电厂的低温低浊水的预处理工艺并可以取代传统机械过滤器。
2.LLY-高效过滤器的除浊、胶体物质及有机物的效果较好,因此可以降低树脂的污染速度和程度,提高除盐水电导率的合格率。
3.该设备不采用传统的料状滤料,维护量特别小,且纤维束经几个月被有机物、微生物污染之后,可以进碱浸泡,操作非常简单。
4.投入高效过滤器后,可以降低自用水耗、酸碱耗,增加周期制水量。

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