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机械过滤器的分析
作者: 发布日期:2018-05-03 14:25

机械过滤器又称多介质过滤器

摘要:通过对多介质过滤器的构造介绍,着重阐述反冲洗工艺,对生产运行中出现的缺陷,进行分析并提出相应的措施。
    关键词 多介质过滤器过滤反冲洗


多介质过滤器,在工业循环水处理系统中,用以去除污水中杂质、吸附油等,使水质符合循环使用的要求。过滤的含义,在水处理过程中,过滤一般是指以石英砂、无烟煤等粒状滤料层截留水中悬浮杂质,从而使水获得澄清的工艺过程。过滤的作用,主要是去除水中的悬浮或胶态杂质,特别是能有效地去除沉淀技术不能去除的微小粒子和细菌等,BODs和COD等也有某种程度的去除效果。性能参数如表1所示:
          
    太钢现有的循环水处理系统中,如热连轧水处理、连铸水处理等,均有多介质过滤器的应用。
    1 过滤器的构造和滤料
    多介质过滤器主要由以下部分构成:(1)过滤器体;(2)配套管线和阀门。其中过滤器体又包括① 简体;②布水组件;③支撑组件;④反洗气管;⑤滤料;⑥排气阀(外置)等。
    表2(见下页)所示为各部件的功用和结构形式。滤料的选择依据:(1)滤料必须有足够的机械强度,以免在反冲洗过程中很快地磨损和破碎;(2)滤料的化学稳定性要好;(3)滤料不应含有对人体健康有害及有毒物质,不应含有对生产有害、影响生产的物质;(4)滤料的选择,应尽量采用吸附能力、截污能力大、产水量高、出水水质好的滤料。其中的卵石,主要是起支撑作用,在过滤工艺过程中,因其强度高,相互之间的间距缝隙稳定,即孔隙大,便于正洗工序中,滤后水顺利通过;反之,反洗工序中,反洗水和反洗空气等顺利通过。常规配置中,卵石分为四种规格,铺垫方式,先大后小。滤料的粒径和装填高度之间的关系:滤床的高度和滤料的平均粒径的比值为800~1 ooo(设计规范)。滤料的粒径的大小和过滤精度相关。
    2 反冲洗工艺及部分参数的分析
        
    2.1 反冲洗工艺
    过滤器的反洗,主要是指过滤器在使用一定周期后,其滤料表层截留或颗粒的外表面吸附一定数量的杂物或污渍,这样过滤器的性能出现劣化,主要表征:过滤器的正常滤后水质变差,进水和出水管道的压力差增大,同时,单台过滤器的流量降低。反冲洗的原理:水流逆向通过滤料层,使滤层膨胀、悬浮,借水流剪切力和颗粒碰撞摩擦力清洗滤料层并将滤层内污物排出。
    2.2 反冲洗的必要性
    (1)在过滤过程中,原水中的悬浮物被滤料表面吸附并不断地在滤料层中积累,由于滤层孔隙逐渐被污物堵塞,过滤水头损失不断增加,当达到某一限度时,滤料需进行清洗,使滤层恢复工作性能,继续工作。
    (2)过滤时由于水头损失增加,水流对吸附在滤料表面的污物的剪切力变大,其中有些颗粒在水流的冲击下移到下层滤料中去,最终会使水中的悬浮物含量不断上升,水质变差,到一定程度时,需要清洗滤料,以便恢复滤料层的纳污能力。
    (3)污水中的悬浮物中含有大量有机物,长期滞留在滤层中会发生厌氧腐败现象,需定期清洗滤料。
    2.3 反冲洗参数的控制和确定
    (1)膨胀高度:反冲洗时,为了保证滤料颗粒有足够的间隙使污物迅速随水排出滤层,滤层膨胀率应大一些。但膨胀率过大时,单位体积中滤料的颗粒数变少,颗粒碰撞的机会也减少,所以对清洗不利。双层滤料,膨胀率为40%----50% 。
    注意:在生产运行中,对滤料的填充高度、膨胀高度等随机进行检查,因为正常反洗过程中,会有部分滤料的跑失或磨损,需要进行补充。相对稳定的滤层,有以下优点:确保过滤水质的稳定,保证反冲洗的效果。
    (2)反洗水量和压力:一般设计要求,反洗水的强度为40 m3/(mz·
h),反洗水的压力≤0.15 MPa。
    (3)反洗空气量和压力:反洗空气的强度为15 m /(m ·h),反洗空气
的压力≤0.15 MPa。注意:在反洗过程中,通入的反洗空气汇集于过滤器的顶部,大部分应通过双孔排气阀排出。日常生产中。需经常检查排气阀的通畅性,主要表征在阀球升降的自由度上。
    2.4 空气辅助清洗
    (1)先用空气冲洗,后用水反冲洗。首先将滤池水位降至滤层表面上100 mm处,通入空气数分钟,然后用水反冲洗。适用于表面污染重而内部污染轻的滤池。
    注意:相应的阀门,关闭必须到位;否则,水位降到很低时,滤层的上部,没有水的浸润,颗粒的上下扰动过程中,污物不能有效排出,反而会深处移动。
    (2)空气和水同时反冲洗。从静止滤层下部送入空气,在砂层内合并成的大气泡一面反复分散,一面上升,由于气泡直径较小,滤料受到的扰动较轻。另一方面,滤层反冲洗时呈悬浮状态,气泡直径大,清洗效果好。
    联合反冲洗,反洗水和反洗空气的膨胀作用。相互叠加,比单一进行时,作用更强。注意:水的反洗压力和空气的反洗压力不同。强度不同,工作的先后顺序中,避免反洗水进入空气管道。
    (3)在气一水联合冲洗结束后,停止反洗空气,反洗水以同样的流量,继续冲洗3 min 5 min,即可去除遗留在滤床中的气泡。(备注:可留意顶部双孔排气阀的状态。)
    3 滤帽式过滤器的特点
    和旧有的排管式相比,滤帽式过滤器有以下突出的特点:
    (1)反洗采用气垫层冲洗,提高冲洗效果,降低运行成本,延长滤料的使用寿命。
    (2)设备下部采用滤帽收水,解决由于设备压力变化而引起滤料跑失的问题,同时,减少过滤器底部承脱层的高度和数量,减轻设备的运行重量。
    (3)反洗流程中,滤帽结构特点的体现:初期,当气垫层厚度达到一定厚度时,气由杆上的孔和槽少量进入水中,连同水由弱到强一起对滤料进行气、水
混合冲洗;当气垫层厚度达到设计厚度(通常要求600 mm)时,气体将由滤帽杆的下部口进入,通过滤帽均匀分布,滤料在气体的推动下进行膨胀,高强度的相互摩擦,进而实现高强度的气体与水混合冲洗滤料的目的。
    4 滤料‘板结’原因的分析
    (1)截留在滤层上表层的污物,如果在一定周期内,不能有效地去除,在随后的反洗过程中,随着反洗空气的搓动,如果反洗空气的分布不均匀,膨胀高
度发生变化,搓动量小的地方,滤料表面的油污或杂物,不能去除,在投入下一正常滤水周期后,局部负荷增大,会从表面沉入内部,球团逐渐增大,并同时向过滤器的填充深度内延伸,直至整个过滤器产生失效。
    备注:实际运行中,反洗空气不均匀的现象经常出现,如底部布气管道的穿孑L,局部滤帽的堵塞或损坏,或是栅管间距的变形。
    (2)滤层的表面滤料颗粒细小,反冲洗时相互碰撞机会少,动量小,所以不易清洗干净。附着的砂粒易结成小泥球。当反冲洗后滤层重新级配时,泥球就随之长大而不断向深处移动。(3)原水中所包含的油,截留在过滤器内,经反洗并残余部分,日积月累,是导致过滤器滤料板结的主要因素。
    何时进行反洗可根据原水的水质特点和出水水质要求,采用限定水头损失、出水水质或过滤时间等标准来确定。
    5 加工或验收工序中注意事项
    (1)要求出水槽与滤板的平行允差小于2 mm。
    (2)滤板的水平度及不平度均小于±1.5 mm。滤板的结构,采用整体加工最优。当筒体直径较大时,或受原材料、运输等方面制约时,也可采用两瓣,拼接成形。
    (3)滤板和筒体各接合部位的处理,对空气反洗环节,尤为重要。①因滤板加工和筒体卷制等方面误差,为消除滤板和筒体的径向间隙,采用圆弧环板,逐段焊接。接触部位,必需采用满焊。②中心管道和滤板的径向间隙,同样处置。
    备注:上述措施,确保过滤介质、反洗介质,只有通过滤帽或排管间隙连通。同时,也就保证了反洗和过滤通道的分布均匀性。
    (4)滤板上加工的通孑L,径向误差为±1.5 mm。滤帽导杆和滤板通孑L之问,配合尺寸的增大,不利于滤帽的安装或固定。通孑L的加工,必须采用机械设备。
    (5)滤帽的材质,尼龙最佳,ABS次之。因上部添加的滤料,对滤帽的挤压负荷极大,要求强度要高,避免变形。滤帽与滤板的接触面(上、下表面),需加弹性橡胶垫。

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