活性炭過濾器及浮動床壓差高原因分析及對策

(河南能源化工集團(tuán) 中原大化公司，河南 濮陽 457004)

活性炭過濾器及浮動床壓差高原因分析及對策

宗登甫

(河南能源化工集團(tuán) 中原大化公司，河南 濮陽 457004)

脫鹽水裝置在運行中發(fā)現(xiàn)兩臺活性炭過濾器及后續(xù)離子交換陰陽雙室浮動床在短期內(nèi)床體運行壓差升高，導(dǎo)致活性炭過濾器出水水質(zhì)變差、惡化及發(fā)黑，致使陰陽浮動床內(nèi)陰陽樹脂表面覆著一層黑色物質(zhì)，運行周期及制水量有明顯降低，再生效果較差，再生頻率增加，針對活性炭過濾器及運行系列出現(xiàn)的問題，進(jìn)行原因分析，并采取相應(yīng)的解決措施。

壓差；活性炭過濾器；雙室浮動床；反洗；冷凝液；再生；樹脂

0 引言

活性炭過濾器不僅具有普通機(jī)械過濾器過濾懸浮物的功能，同時還能用于去除常規(guī)手段難以去除的某些有機(jī)或無機(jī)污染物，如除臭、去色、脫氯、去除有機(jī)物、重金屬、合成洗滌劑、病毒及放射性物質(zhì)等，是水質(zhì)深度處理的一種設(shè)備。如作為水處理脫鹽系統(tǒng)前處理可有效保證后級設(shè)備使用壽命，提高出水水質(zhì)，防止樹脂中毒污染，影響正常使用。活性炭去除污染物質(zhì)的方法主要是運用吸附原理，也就是利用污染物質(zhì)吸附在炭體表面以去除污染物。因此，活性炭過濾器在使用中要定期進(jìn)行反沖洗，沖洗掉活性炭上所吸附的雜質(zhì)。因為活性炭吸附的雜質(zhì)過多不但達(dá)不到凈化水的作用，還會對后處理系統(tǒng)造成污染。

河南能源化工集團(tuán)中原大化公司化肥事業(yè)部供水廠脫鹽水處理系統(tǒng)目前共有五套離子交換系列生產(chǎn)制水，每套系列陽床前設(shè)置90F004活性炭過濾器(90A/B/C系列各一臺活性炭過濾器；90D/E系列各有兩臺活性炭過濾器)過濾水。為了節(jié)能降耗，另外有來自合成裝置回收的工藝?yán)淠航?jīng)過換熱(<45 ℃)后可直接進(jìn)入90F004A/B活性炭過濾器，在90A/B系列不制水的情況下可進(jìn)入其它活性炭過濾器。

1 發(fā)現(xiàn)問題

正常運行情況下，按照工藝操作規(guī)程每月反洗一次活性炭過濾器，但2012年8月至2013年2月這段時期以來，90F004A/B運行不到一周時間床體壓差就高達(dá)0.15 MPa，有時高達(dá)0.2 MPa，在后期運行不到3 d時間床體壓差就高達(dá)0.2～0.25 MPa。通過觀察發(fā)現(xiàn)，陰陽浮動床內(nèi)樹脂被黑色物質(zhì)包裹，床體壓差也隨之在較短時段升高，制水量明顯下降，制水周期縮短，出水水質(zhì)變差，再生頻繁，嚴(yán)重影響了脫鹽水系統(tǒng)制水量及制水周期，不能滿足后續(xù)裝置高負(fù)荷生產(chǎn)的用水需要。另外由于再生頻繁，再生廢水處理不及，總排放口超標(biāo)現(xiàn)象時有發(fā)生。

根據(jù)系列制水量報表數(shù)據(jù)如表1所示(90A/B制水系列為例，系列陰陽床設(shè)計制水量為135～140 m3/h)。

從表1可以看出兩個系列浮動床制水量越來越低。

表1 90A/B系列陰陽床制水周期量對照表 m3/h

2 過濾器及浮動床床體壓差高的危害

活性炭過濾器壓差高后會引起過濾器出水水質(zhì)變差，床體內(nèi)活性炭結(jié)塊引起偏流，出水量降低，出水水質(zhì)變差。浮動床長時間壓差高運行后，由于成床頻繁、運行壓力較高等原因，致使樹脂磨損、破碎率較大。大量的破碎樹脂聚集在樹脂層中，致使床體進(jìn)出口壓差增大，流量及出力達(dá)不到設(shè)計值，交換器會提前失效，周期制水量減少，增加酸堿耗及制水成本，嚴(yán)重時會引起床體水帽板鼓肚變形，形成偏流，再生、運行效果變差。由于雙室浮動床內(nèi)樹脂填充量較高，沒有反洗空間及惰性樹脂阻擋的作用，因此無法在交換器內(nèi)進(jìn)行清洗，必須將樹脂全部輸送至清洗罐內(nèi)進(jìn)行清洗，操作較為麻煩。

3 原因分析

由于系統(tǒng)管道設(shè)計原因，回收的合成工藝?yán)淠涸?0A/B這兩個系列制水投運的情況下，分流不到其它系列，自2012年8月份開始，由于合成工藝?yán)淠弘A段性的水質(zhì)變黑，致使活性炭過濾器出水水質(zhì)變差，濁度、COD等指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重。造成此現(xiàn)象主要原因是合成裝置CO2再生塔觸媒使用年限已久，致使觸媒粉化嚴(yán)重，帶入工藝?yán)淠褐校构に嚴(yán)淠核|(zhì)惡化發(fā)黑。這股冷凝液進(jìn)入90A/B活性炭過濾器致使堵塞活性炭顆粒空隙，起不到過濾效果，進(jìn)入后續(xù)陰陽床導(dǎo)致陰陽床出水水質(zhì)變差。

以2013年1月份90F004A/B活性炭過濾器部分?jǐn)?shù)據(jù)分析見表2(活性炭過濾器出水水質(zhì)指標(biāo)：濁度≤1 mg/L，COD隨時測)。

表2 2013年1月份90F004A/B活性炭過濾器部分?jǐn)?shù)據(jù)分析報表 mg/L

活性炭過濾器在反洗時出現(xiàn)了反洗不起床、反洗效果較差、反洗頻率增加現(xiàn)象。按照工藝操作規(guī)定每月反洗一次即可，但是到后期反洗頻率由每周反洗一次變?yōu)槊?～3 d就要反洗一次，浪費了水資源。在對90A/B系列陰陽床上下室進(jìn)行樹脂移出擦洗時發(fā)現(xiàn)，樹脂表面被黑色物質(zhì)包裹覆蓋，反洗水臟且發(fā)黑，洗脫困難。雜質(zhì)沉積在水帽板上并堵塞水帽孔，使得再生時再生液的流量和分布不均，在運行時水流形成“偏流”。另外，由于沉積物覆在樹脂表面，嚴(yán)重影響了運行中的離子交換速度和進(jìn)酸時樹脂的工作交換容量。

4 采取措施

4.1管線改造

脫鹽水裝置90F004A/B/C活性炭過濾器在設(shè)計時沒有加裝空氣擦洗管線，投入運行后每次床體反洗時必須用大量的軟化水才能使活性炭起床，并且反洗不徹底(反洗水量大約250 m3/h)，吸附在活性炭空隙內(nèi)部的雜物無法析出，導(dǎo)致過濾器運行周期大量縮短，嚴(yán)重影響了脫鹽水系列的制水量。特別是在近兩年由于合成工藝?yán)淠簝?nèi)含有大量觸媒灰等雜質(zhì)，致使過濾器出現(xiàn)了結(jié)塊、偏流、床體運行壓差在較短時間內(nèi)升高，甚至出現(xiàn)了不過水現(xiàn)象，導(dǎo)致反洗頻繁(3～7 d反洗一次)，浪費了水源。

改進(jìn)方法：鑒于以上原因和節(jié)約備件材料費用的考慮，在臨近的原氮氣管線甩頭處制作安裝連接管線(DN50碳鋼管)通往三臺活性炭過濾器，改造床體正洗排放閥處變異三通管件，加裝閥門，從活性炭過濾器下部通入氮氣投入使用。

實施情況：自技改氮氣管線投入使用以來，反洗周期明顯延長(按照工藝操作規(guī)定每月一次延長至兩個月或一個半月反洗一次，符合工藝生產(chǎn)要求和節(jié)能水源消耗的目的)。經(jīng)濟(jì)效益：氮氣管線改造安裝投入使用后，延長了運行周期，制水量也達(dá)到了生產(chǎn)需要，消除了由于床體長期壓差高損壞水帽及水帽板的安全隱患，在穩(wěn)定脫鹽水生產(chǎn)上具有較好的經(jīng)濟(jì)效益；并且節(jié)約了勞動量，提高了工作效率。每次可節(jié)約反洗用軟化水量200 t/h左右，每噸軟化水按照4.5元計算，改進(jìn)前，按照每月反洗5次計算為4 500元。改進(jìn)后，現(xiàn)在每月反洗一次為900元，月節(jié)約水費用大約為3 600元，年節(jié)約水費用大約為43 200元。

4.2浮動陰陽床上下室樹脂處理

首先用熱除鹽水或透平冷凝液，對陰陽床按再生方向以不同的流速對陰陽樹脂進(jìn)行清洗，之后把樹脂輸送到樹脂清洗槽內(nèi)用氮氣反復(fù)擦洗，擦洗、反洗水清澈后用HCl溶液浸泡，濃度控制在4%～5%，當(dāng)排放口濃度達(dá)到2%時，停止進(jìn)HCl溶液。浸泡4 h后，正洗出水合格為止。其次，再對用HCl溶液浸泡過的樹脂進(jìn)NaOH溶液浸泡，堿液濃度控制在2%～3%，排放口濃度達(dá)到2%時，停止進(jìn)NaOH溶液。浸泡8 h后，正洗出水合格為止。

4.3倍量再生

當(dāng)樹脂工藝處理完畢后，輸入床體內(nèi)對陰、陽床進(jìn)行倍量再生，進(jìn)酸、堿時間及濃度如表3所示。

表3 進(jìn)酸、堿時間及濃度

采取上述措施后，目前系列運行狀況良好，出水水質(zhì)及制水周期和制水批量在工藝控制范圍之內(nèi)，活性炭反洗頻率恢復(fù)正常，陰陽床失效次數(shù)明顯下降，保證了裝置的安全運行。

5 結(jié)束語

通過對活性炭過濾器及浮動床短期內(nèi)運行壓差升高的原因進(jìn)行全方位的分析，并制定切實有效的處理措施，保證了活性炭過濾器及浮動床此設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，延長了系統(tǒng)設(shè)備運行周期，節(jié)省了設(shè)備維護(hù)費用和處理用水，減少不必要的水資源浪費，收到較好的效果。

2014-05-30

宗登甫(1973-)，男，技術(shù)員，從事生產(chǎn)管理工作，電話：13513943977。

TQ050.7

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