重力式無(wú)閥濾器節(jié)水改造

姜之宇（中石化股份天津分公司水務(wù)部 300271）

一、概述

天津石化水務(wù)部水處理三車間循環(huán)水系統(tǒng)旁濾系統(tǒng)使用的是重力式無(wú)閥濾器,單臺(tái)處理水量200噸/時(shí)，一共五組，每組由2個(gè)罐體組成。雖然重力式無(wú)閥濾器具有沖洗自動(dòng)化等操作管理方便的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)就是消耗水量較大，達(dá)到處理水量的4%左右。

二、重力式無(wú)閥濾器的工作原理

循環(huán)水由進(jìn)水管送入濾池，經(jīng)過濾層自上而下進(jìn)行過濾凈化后的水既從連通管注入存水箱內(nèi)貯存，水箱充滿后通過出水管送入水塔池中。石英砂過濾層不斷截留懸浮物，造成濾層阻力的逐漸增加，因而促使虹吸管內(nèi)的水位不斷升高。當(dāng)水位達(dá)到虹吸管輔助管口時(shí)，水自該管中落下，通過抽氣管借以帶走虹吸下降管中的空氣，當(dāng)虹吸管內(nèi)真空度達(dá)到一定值時(shí)，便發(fā)生虹吸作用。這時(shí)水管中的水自下而上地通過濾層，對(duì)濾料進(jìn)行反沖洗。當(dāng)沖洗水箱水位降至虹吸破壞管時(shí)，空氣進(jìn)入虹吸管，破壞虹吸作用，濾池反沖洗結(jié)束，進(jìn)入下一周期工作。

三、存在問題的分析

1.連續(xù)反洗

由于進(jìn)水壓力大、無(wú)進(jìn)水存水彎、進(jìn)水存水彎高度不足等原因，進(jìn)水過程易夾氣，影響正常的過濾和反沖洗，在濾器過濾階段，受壓縮的氣體會(huì)時(shí)斷時(shí)續(xù)地膨脹并將虹吸管中的水頂出池外，影響正常過濾；在濾器反沖洗階段，受壓縮的氣體會(huì)使排水虹吸管虹吸破壞不徹底，造成濾器連續(xù)反沖洗。同時(shí)，虹吸破壞管腐蝕、堵塞、無(wú)延時(shí)破壞斗也是造成反復(fù)沖洗的原因。

2.反洗難形成，輔助虹吸管跑水

由于反沖洗強(qiáng)度不夠，濾層阻力過大，形成“泥氈”，難以過濾，水一直由上升管流下但不能形成虹吸。每當(dāng)濾池的水頭損失增大，虹吸輔助管開始跑水至形成虹吸開始反沖洗需要很長(zhǎng)時(shí)間，浪費(fèi)了許多源水。由此問題引起的水資源浪費(fèi) 。同時(shí)，安裝在輔助虹吸管上的水抽是按壓力流設(shè)計(jì)的，其要求的合適壓力是0.2～0.5MPa，而無(wú)閥濾罐在過濾末期,從輔助虹吸管溢流而下的是無(wú)壓水流，造成水抽抽氣能力差，加上進(jìn)水挾氣，導(dǎo)致難以快速形成自動(dòng)反沖洗，其所謂的反沖洗，大多數(shù)是在浪費(fèi)了大量的水后，水最終從虹吸下降管涌出而成的。

3.大量的源水和反沖洗水一起排掉

在反沖洗過程中無(wú)法自動(dòng)停止進(jìn)水，大量的源水和反沖洗水一起排掉。

（1）浪費(fèi)了不參與反沖洗的進(jìn)水。無(wú)閥濾罐反沖洗時(shí)，真正起到反洗作用的是濾罐清水箱內(nèi)的儲(chǔ)水，但由于濾罐反沖洗過程中繼續(xù)進(jìn)水，而且流速較快，這部分水沒有起到反洗作用，在直接外排的同時(shí)，還占用了排水管內(nèi)空間，降低了有效反沖洗強(qiáng)度，延長(zhǎng)了反沖洗時(shí)間，均造成水量浪費(fèi)。 (2)在反沖洗形成的過程中，由于進(jìn)水不停，流失大量的源水。同時(shí)，對(duì)于兩組反洗水罐連通的無(wú)閥濾器來(lái)說(shuō)，當(dāng)某一間濾器開始反沖洗時(shí)，其它濾池仍在過濾，剛過濾完的清水也隨反沖洗水一起排掉，反沖洗時(shí)間延長(zhǎng)，清水浪費(fèi)更嚴(yán)重。此部分浪費(fèi)的水和反沖洗形成的時(shí)間有關(guān)。

四、節(jié)水改造措施

2013年對(duì)5組無(wú)閥濾器進(jìn)行了自動(dòng)控制，即反洗自動(dòng)停進(jìn)水控制，同時(shí)通過加裝虹吸破壞斗、改進(jìn)輔助虹吸管［1］等措施解決了反復(fù)沖洗、虹吸管跑水問題。

1.無(wú)閥過濾器節(jié)水裝置的組成

無(wú)閥過濾器節(jié)水裝置主要由反洗信號(hào)采集裝置、總進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥、信號(hào)轉(zhuǎn)換器（控制箱）組成。無(wú)閥過濾器節(jié)水裝置是對(duì)其反洗過程中進(jìn)行控制，在虹吸反洗下降管上分別安裝1個(gè)信號(hào)采集裝置，在設(shè)備旁安裝1個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換器（控制箱），并在無(wú)閥過濾器進(jìn)水總管上安裝1個(gè)氣動(dòng)閥門；采用高壓壓縮空氣驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)閥門開關(guān)方式運(yùn)行。

2.控制原理及作用：

無(wú)閥過濾器節(jié)水裝置主要是通過反洗時(shí)關(guān)閉總進(jìn)水閥的方式，達(dá)到節(jié)約水資源同時(shí)節(jié)省由于水力提升需要而消耗的電能。無(wú)閥過濾器正常運(yùn)行時(shí)總進(jìn)水管總進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥為開啟狀態(tài)，當(dāng)反洗形成時(shí)，反洗水流隨虹吸下降管內(nèi)排出.此時(shí)安裝在虹吸下降管上的反洗信號(hào)采集裝置在無(wú)閥過濾器虹吸反洗時(shí)通過其水流流入采集裝置內(nèi)觸發(fā)信號(hào)傳感器產(chǎn)生關(guān)閥信號(hào)，傳至信號(hào)轉(zhuǎn)換器（控制箱），由信號(hào)轉(zhuǎn)換器內(nèi)的氣動(dòng)電磁閥開啟使壓縮空氣將總進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥關(guān)閉，使整套無(wú)閥過濾器進(jìn)水處于短時(shí)停止進(jìn)水狀態(tài)，由于無(wú)閥濾池的進(jìn)水管和反洗管是連通的管道，從而避免虹吸反洗時(shí)的進(jìn)水隨反洗水流排出。虹吸反洗結(jié)束后，信號(hào)采集裝置內(nèi)的水流排出，信號(hào)傳感器產(chǎn)生開閥信號(hào)，傳至信號(hào)轉(zhuǎn)換器（控制箱），由信號(hào)轉(zhuǎn)換器內(nèi)的氣動(dòng)電磁閥開啟使壓縮空氣將總進(jìn)水氣動(dòng)蝶閥開啟，無(wú)閥過濾器即進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。

五、節(jié)水效益

濾池的反沖洗周期受待濾水濁度影響而差別很大，通常的設(shè)計(jì)工作周期18～24小時(shí)/次，并統(tǒng)一為每天每池一次；節(jié)水減排量計(jì)算公式：〔濾池設(shè)計(jì)產(chǎn)水量×4%×24－水箱容量×濾池?cái)?shù)〕×365，反洗用水按照過濾水量的4%計(jì)算，以1組處理量200 m3/h/間的重力式無(wú)閥濾池為例，每年節(jié)循環(huán)水4萬(wàn)噸，無(wú)閥濾器一共5組，則每年減少排污20萬(wàn)噸，占排污量的50%,相當(dāng)于新鮮水減少量［2］約20萬(wàn)噸/年，新鮮水6元1噸，合計(jì)節(jié)約120萬(wàn)/年。

六、改造效果

1.改進(jìn)輔助虹吸管位置，利用快速水抽有效解決了進(jìn)水過程夾氣影響正常過濾和反沖洗的問題，不會(huì)形成重復(fù)反沖洗。

2.反沖洗時(shí)關(guān)閉了總進(jìn)水閥門，虹吸管中減少了這部分水量，解決了反沖洗強(qiáng)度不夠的問題，同時(shí)縮短了反沖洗歷時(shí)，有效防止了“泥氈”的形成。

3.解決了無(wú)閥濾池在反沖洗過程進(jìn)水跑耗的缺陷。能夠有效避免過濾器反沖洗時(shí)浪費(fèi)的大量進(jìn)水，減少了反沖洗形成的時(shí)間。對(duì)于多間無(wú)閥濾池共用一個(gè)反沖洗水箱的狀況，只要其中有一間濾池開始反沖洗，其它濾池均能同時(shí)自動(dòng)停止進(jìn)水，節(jié)水更明顯。

［1］余蘭.對(duì)水汽車間無(wú)閥濾器設(shè)自動(dòng)停水裝置的改進(jìn)意見.瀘天化科技.2001，（1）：59.

［2］周本省主編 工業(yè)水處理技術(shù)化學(xué)工業(yè)出版社.