例1:某单位化学水处理三台压力式过滤器,直径为2m,三套阴、阳浮动床,直径为1.5m,水源为当地市政自来水(是水库水),系统流程如下:
市政自来水(水库水)—一原水箱—一原水泵—,单滤料石英砂过滤厂反洗泵器—-清水箱—b清水泵—一阳离子浮动床—一脱二氧化碳器—,中间水箱—一中间水泵—一阴离子浮动床—一除盐水箱—,除盐水泵—一用水点。
为了节约用电降低制水成本,对原系统进行了改造,并简化了系统流程,改造后的系统流程如下:
市政自来水一一原水箱—一原水泵一一单滤料过滤器—,阳浮动床—一脱二氧化碳器一一中间水箱—,中间水泵一阴浮床一一除盐水箱一一除盐水泵—一用水点。
改造后运行,过滤器人口压力升高,由原来0. 25MPa升至0. 4MPa,经现场分析和设备检查,主要原因如下:
(1)过滤器填料颗粒太细,其石英砂粒径为0.35~0. 5mm,填装高度为1200mm,过滤阻力大。石英砂滤料规格及质量如表2-2和表2-3所示。
某厂生产的石英砂滤料粒径规格一览表
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┃ 常规滤料( mm) ┃ 均质滤料(mm) ┃ 支撑垫层(砾石)( mm) ┃
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┃ 0. 4~0.8 ┃ 0. 3~0.5 ┃ 2~4 ┃
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┃ 0. 5~1.0 ┃ 0. 6~0.8 ┃ 4 --8 ┃
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┃ 0.5~1_2 ┃ 0. 8~1.0 ┃ 8—16 ┃
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┃ 0. 6~1. 25 ┃ 1.0~1. 25 ┃ 16~32 ┃
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┃ 1.0~2.0 ┃ 1. 25~1. 44 ┃ ┃
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表2-3 某厂生产的石英砂质量
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┃ 名 称 ┃ 检测结果 ┃ 名 称 ┃ 检测结果 ┃
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┃粒径范围( mm) ┃ 0. 5~1.0 ┃ 二层滤料 ┃ 18~20 ┃
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┃ 破碎率(%) ┃ 0. 46 ┃ UC80 ┃ 1. 56 ┃
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┃ 密度( g/cm3) ┃ 2. 65 ┃ 磨损率(%) ┃ 0. 20 ┃
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┃轻物质含量(%) ┃ 0. 12 ┃ 含泥量(%) ┃ 0. 47 ┃
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┃盐酸可溶率(%) ┃ 0. 93 ┃ 灼烧减量(%) ┃ 0. 51 ┃
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根据单层滤料过滤理论分析:“0.3~0. 5mm”这种滤层称为均质滤层,在体内整个滤层内,滤料的级配都是一样的,滤料颗粒间所形成的空隙大小分布也是一样的。在沿均质滤层厚度的每一点都具有容纳同样多的悬浮颗粒的能力。但实际上这种过滤是 不存在的。因为压力式过滤器在装料后,制水前都必须进行大反洗,以清洗掉滤料表面的污物,在反洗中向上流动的水流便会把滤料托起并翻动,使砂粒处于悬浮状。由于水力分级的作用,处于悬浮状态的砂粒,就会自动地重新按细小颖粒在上、大颗粒在下的顺序排列,这种现象称为水利分级现象。当冲洗完毕后,滤层下落恢复到原来的厚度,但滤料不是大小均匀的排列,而是从上到下由细到粗的顺序排列。存在的缺点为:由于在制作、生产运输、装卸和水力冲刷过程中,有小于0. 35mm的细颗粒排布在最上层,滤料间隙细小,能容纳的水中悬浮固体就在下层0. 35mm处,使得滤层的容纳能力不均匀。再者,水流的阻力加大,当截留悬浮物后,将变的更严重。其后果是滤层顶部很快地被水中悬浮物堵塞,使水头损失迅速上升,当水头损失达到一定值时,整个滤层的截留悬浮物的能力便大大降低,再加上滤层厚度大,便造成过滤器运行入口压力升高。
改进措施为:因该系统水源为市政自来水,又是地面水等水库水,虽然自来水公司进行了杀菌和过滤,但水中仍然存在有机物和胶体。为了避免有机物胶体污染,阴、阳离子交换树脂和自来水中游离氯氧化树脂,对压力式过滤器进行了改造,将内部细石英砂挖出了800rrim2,换上了果壳活性炭,降低了细石英砂造成的阻力,并可有效去除水中余氯和有机物胶体,保护了阴阳树脂,降低了设备压力和酸碱耗。
(2)过滤器产水母管装上了一块流量孔板式流量计,流量为lOOrTi3/h,孔板内径为85mm,再加上原来阳床入口流量孔板没有拆除,这样每一块流量孔板降压0. 013MPa,两块孔板得增加0. 026MPa的阻力。
改进措施为:把阳床入口流量孔板拆除,过滤器产水母管流量孔板改在过滤器入口母管上,这样可降低过滤器压为0. 026MPa。
经以上改进措施,过滤器的运行入口压力由原来的0. 4MPa降到了0. 3MPa,保证了设备安全运衍。
例2:某单位化学水处理系统,使用的是双滤料压力式过滤器,称为多介质过滤器,采用的是直流混凝方式,混凝剂为聚合氯化铝和聚丙烯酰胺助凝剂,水源为市政自来水(水库水水源)。当运行投产一段时间后,过滤器压力增高,虽然经反洗,但一次比一次运行压力高。经现场了解分析,主要原因如下:
(1)反洗周期太长。一般运行规程规定,过滤器的反洗应根据进、出口压差,当其升高至0. lMPa时,进行反洗。因市政自来水浊度都很小,一般在1~1. 5mg/L,有时负荷波动大或水源水质变化较大时,浊度可达3~5mglL,过滤器压差升到0. lMPa时,在20~30天或更长,造成滤料粒度增大,使反洗不彻底,造成阻力增大,压力升高。
改进措施为:应定期进行反洗,最好10天反洗一遍。 l
(2)加混凝剂应根据水质状况进行调整,如果浊度小可不加 {聚丙烯酰胺,只加聚合氯化铝,并适当调整剂量,若浊度小于ImglL时可停加。
(3)反洗强度低、反洗不彻底。如果反洗流量小,反洗强度低,长期反洗不彻底,会造成滤料污泥量增多,使运行阻力增大,人口压力升高。
按过滤理论分析,当水中絮体胶状物体黏附滤料表面后,在压力和化学作用下,絮体中的水分会逐渐被分离出来,使其黏附更加牢固,每次冲洗都会黏附着一层最牢固的物质,只靠水冲洗是不会完全冲洗干净的。如果反洗流量小,反洗强度低,水的剪切力小,滤料在罐体内又不能翻动相互摩擦,滤料上的黏附物是不会被反洗掉的。反洗流量小,达不到反洗强度时,反洗水很快会清澈,为3~5min,便认为反洗完成,久而久之,便造成入口压力越来越高。所以过滤器反洗时,一定要大流量,达到其反洗强度时,才能尽可能的把滤料上的附着物反洗干净。因在大流量时,体内滤料会呈翻动状态,滤料相互摩擦。所以,反洗时必须
达到其反洗强度,才能使滤料反洗彻底。
改进措施为:加大反洗流量,使反洗强度达到要求。双滤料过滤器的反洗强度为10~15L/(s.ffl2)。如过滤器直径为+2000,则其反洗流量应为l00~l60rri3/1i。
停止加聚丙烯酰胺,聚合氯化铝浓度由原来的25mg/L改为15mg/L,反洗周期缩短为io~is天(视制水量而定),加大了反洗流量,经一个月的运行,进水压力逐渐降到了正常。