淺談雙流過濾器在邯鋼水源凈化中的應(yīng)用

摘要：目前在冶金行業(yè)乃至其他各行業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng)中，對于循環(huán)水補水的水質(zhì)有著嚴(yán)格的要求，因此采用了不同的凈水處理工藝，并取得了不同的處理效果。文章結(jié)合冶金行業(yè)循環(huán)水補水水質(zhì)要求和特點，介紹了利用雙流過濾器的微絮凝工藝的應(yīng)用效果，以便進(jìn)一步探討和推廣該項新技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：微絮凝；雙流過濾器；水質(zhì)凈化；污泥脫水；凈水處理工藝 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TU991 文章編號：1009-2374（2017）02-0116-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.055

1 概述

目前在冶金行業(yè)乃至其他各行業(yè)的循環(huán)水系統(tǒng)中，對于循環(huán)水補水的水質(zhì)有著嚴(yán)格的要求，因此為滿足水質(zhì)要求，不同的凈水處理工藝被采用，并取得了不同的處理效果。本文結(jié)合邯鋼水源地的水源凈化工程的設(shè)計、施工、投產(chǎn)和運行效果，對該工程采用的雙流過濾器工藝進(jìn)行探討。

2 邯鋼原補水水質(zhì)存在的問題

邯鋼水源取自滏陽河水，需水量為3500m3/h，經(jīng)取水泵站加壓提升后送至十水站大水池進(jìn)行貯存，然后由加壓泵站加壓送往廠區(qū)，供生產(chǎn)使用。在該過程中不對水質(zhì)進(jìn)行任何形式的處理，只是對水進(jìn)行輸送和貯存。

隨著近年來滏陽河水的污染加劇，水中懸浮物達(dá)到80mg/L（冶金企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)≤10mg/L），水質(zhì)已不能滿足循環(huán)水補水要求，該水作為補水會影響循環(huán)水水質(zhì)，為保證循環(huán)水的濃縮倍數(shù)，只得加大排污量，從而使噸鋼耗新水大幅的提高，浪費水資源。

為減緩上述情況，經(jīng)公司相關(guān)部門論證，在邯鋼十水站新建水源凈化工藝設(shè)施，處理工藝采用雙流過濾器工藝，處理機理為微絮凝機理。

3 水源處理工藝的技術(shù)特點

3.1 水處理工藝流程

河水→調(diào)節(jié)池→提升泵→管式混合器（PAM/PAC加藥）→高速雙流過濾器→凈化水池（殺菌劑）→凈化水泵→各用水點

3.2 污泥處理工藝流程

過濾器反洗水→反洗水池→污泥濃縮池→污泥儲池→（PAM加藥）臥式離心機→污泥外運

清水回流至調(diào)節(jié)池再處理

3.3 雙流過濾器設(shè)備描述

雙流過濾器在原水懸浮物較多的情況下能確保出水水質(zhì)的高質(zhì)量，具有過濾速度高、處理水量大、占地面積小等優(yōu)點。其操作分為人工操作和單臺或多臺程序控制自動操作兩種，是當(dāng)前工業(yè)水處理設(shè)施中必備的設(shè)備。

3.3.1 規(guī)格及技術(shù)性能。

3.3.2 設(shè)備材質(zhì)及結(jié)構(gòu)要求。

罐體：Q235-B，δ=16mm

濾帽：不銹鋼316，3300個/臺

濾料：無煙煤和天然海砂

布水器：采用DN200不銹鋼柵管，布水系統(tǒng)保證使用強度和剛度及足夠長的使用壽命，布水均勻，具有可靠的防反洗跑料功能。

控制閥門：設(shè)備帶進(jìn)出口及反洗進(jìn)出口電動閥和手動閥，排水閥、反洗進(jìn)氣電動閥和手動閥，排氣管及閥門。

控制箱：全透屏戶外防水型，電氣信號燈、按鈕等采用防水型PLC可編程控制器。

控制模式：壓差、定時并聯(lián)模式、故障報警器、信號遠(yuǎn)程控制輸出。

控制系統(tǒng)：手動或自動，PLC自動控制，同時設(shè)置一塊就地儀表盤和一塊就地操作盤，在就地盤上可讀出其有關(guān)工藝參數(shù)以及能在就地操作盤上操作相關(guān)的自動閥門。對重要參數(shù)如流量等設(shè)有在線檢測儀表，并設(shè)定有超限報警功能。

采用高性能微處理器，集數(shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、中央控制為一體。

3.3.3 設(shè)備技術(shù)特性描述。過濾器在原水懸浮物較多的情況下能確保出水的高質(zhì)量，具有過濾速度高、處理水量大、占地面積小等優(yōu)點。它不僅能適用于過濾處理懸浮物較多的原水，而且在循環(huán)水中使用，可改善水質(zhì)，提高水的循環(huán)利用率。

過濾器本體鋼板厚度采用16mm，封頭采用18mm。

本裝置采用中心進(jìn)水，采用獨特的布水裝置。

集水采用多孔板配加強型濾頭，濾頭材質(zhì)采用不銹鋼。集水效果好，反洗時布水均勻，不會使濾料由于受力不均勻而亂層或出現(xiàn)跑料現(xiàn)象。

反洗裝置帶空氣擦洗，能力強、時間短、水耗低（氣源來自需方自備的壓縮空氣系統(tǒng)）。在運行過程中，其濾料表面會粘附大量雜質(zhì)，甚至造成濾料結(jié)成泥球。若用水進(jìn)行沖洗很難奏效。而采用壓縮空氣進(jìn)行鼓泡擦洗，同時借助水的作用，很容易將濾料表面粘附的雜質(zhì)或泥球剝落或打散，然后由水流帶出，從而提高過濾器的反沖洗效果。

過濾器的結(jié)構(gòu)特點：（1）改進(jìn)了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使過濾器結(jié)構(gòu)更趨于合理；（2）采用新型的配水方式，使配水更均勻，有效地防止濾料流失；（3）配套的濾料過濾效率高且易于反洗；（4）進(jìn)水、出水管配置方式多樣化，為選用單位提供了方便條件；（5）過濾器的底部集水形式為多孔板不銹鋼濾帽出水，合理的設(shè)計避免了在局部產(chǎn)生過高的流速和偏差。

3.4 水處理工藝描述

由邯鋼水源地提取的河水，經(jīng)過管道輸送至十水站，然后由提升泵站加壓，在加壓泵后的輸水母管道上設(shè)1臺DN1000的靜態(tài)管道混合器，同時在混合器上設(shè)PAM和PAC投加點，向混合器中投加混凝劑和助凝劑，靜態(tài)管道混合器設(shè)在高速雙流過濾器進(jìn)水母管上，用于加藥后藥液與進(jìn)水充分混合，使原水及藥劑混合均勻。

靜態(tài)管道混合器的管內(nèi)流速為1～1.5m/s。藥劑的投加點設(shè)在混合器進(jìn)水口前0.3m以外。

為使藥劑與水得到充分的反應(yīng)，管道增加敷設(shè)長度至110m后，使反應(yīng)時間延長至1.5min，從而使原水與混凝劑和助凝劑得到充分、有效、均勻的反應(yīng)，以便藥劑與水中的懸浮物、膠體發(fā)生充分絮凝，使水中的雜質(zhì)脫穩(wěn)，有利于后續(xù)凝聚處理。

經(jīng)過微絮凝脫穩(wěn)的水進(jìn)入8臺直徑為Φ5000mm的高速雙流過濾器，單臺設(shè)計流量為600m3/h，設(shè)計流速為15m/h。

在雙流式過濾器中，進(jìn)水分為兩路：一路由上部進(jìn)；另一路由下部進(jìn)。經(jīng)過過濾的出水都由中部引出，這樣由上部進(jìn)入的水的過濾和普通單流式的相同，主要起薄膜過濾作用；由下部進(jìn)入的水，由于先遇到顆粒大的濾料，隨后遇到的是顆粒逐漸減小的濾層，所以在這里主要是起滲透過濾作用，因此濾料的截污能力就可以較完全地發(fā)揮出來。

雙流式過濾器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和單流式不同的地方是中間設(shè)有排水系統(tǒng)；濾層較高，在中間排水系統(tǒng)以上的濾層高為0.6～0.7m.以下為1.5～1.7m。它所用濾料的有效粒徑和不均系數(shù)均較單流式的大，石英砂時，濾料的顆粒粒徑為0.4～1.5mm，平均粒徑為0.8～0.9mm，不均勻系數(shù)為2.5～3.0。

雙流式過濾器的運行情況：開始運行時，上部和下部的進(jìn)水約各占50%；運行了一段時間后，在上層由于阻力增加快，其通過水量比下層通過的水量要少。其濾速按出水量計應(yīng)控制在10～12m/h。清洗時先用壓縮空氣吹5～10min，繼之用清水從中間引入，自上部排出，先反洗上部。然后，停止送入壓縮空氣，由中部和下部同時進(jìn)水，上部排出，進(jìn)行整體反洗。此反洗強度控制在16～18L/（m2·s），反洗時間為10～15min。最后停止反洗，進(jìn)行運行清洗，待水質(zhì)變清時開始過濾送水。

過濾器的反沖洗水排至一座新建的Φ8000mm污泥濃縮池進(jìn)行濃縮，池內(nèi)安裝污泥濃縮機，濃縮機的結(jié)構(gòu)與圓池刮泥機基本相似，在濃縮機的刮臂上裝有垂直排列的柵條，在刮泥的同時起緩速攪拌作用，提高濃縮的效果。

濃縮后的污泥沉降至污泥斗，形成2%～3%濃度的污泥，在儲泥池內(nèi)經(jīng)攪拌機充分?jǐn)嚢杈鶆蚝螅晌勰噙M(jìn)料泵（螺桿泵/變頻無級可調(diào)）進(jìn)料，根據(jù)離心機的運行情況，在控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)下進(jìn)入離心機進(jìn)行污泥脫水，以達(dá)到最佳污泥進(jìn)料量。然后由污泥泵加壓送至離心脫水機進(jìn)行脫水，濃縮池上清液和離心機清水自流回水至十水站大水池。

污泥固相被機內(nèi)螺旋逐步推向固相出料口端，并在離心力及尾端雙向擠壓段的擠壓力的作用下，達(dá)到最干的效果；液相則在逐步分層穩(wěn)定，并越積越多的情況下，澄清的上清液，經(jīng)溢流堰流出，至液相出口，排出機外。

上述的工作過程中，在離心脫水機液壓差速系統(tǒng)的驅(qū)動下，可使主機螺旋的扭距達(dá)到最大化及螺旋與轉(zhuǎn)鼓的差速達(dá)到最小化，進(jìn)而使污泥的固相及液相的分離效果達(dá)到最佳。

經(jīng)論證，該凈化裝置系統(tǒng)設(shè)計最大處理水量為4000m3/h，凈化后的水的懸浮物將由現(xiàn)在近80mg/L降低至小于10mg/L，相應(yīng)膠質(zhì)狀的CODcr也將有一定程度上的去除，該系統(tǒng)將極大地改善廠區(qū)供水條件。

4 工藝設(shè)施描述

該工藝凈化設(shè)施包括以下建筑及設(shè)施：（1）輸水泵站一座：泵站內(nèi)含有原水泵組、反沖洗泵組、輸水泵組，加藥設(shè)施；（2）過濾間一座：含8臺雙流過濾器，1臺管道混合器，壓縮空氣儲罐，風(fēng)機房；（3）污泥濃縮池及污泥儲池：包括污泥濃縮機、污泥泵等設(shè)施；（4）污泥脫水間：包括污泥加藥設(shè)備、離心脫水機、螺旋輸泥機等；（5）反洗水池：含2臺液下提升泵、2臺潛水?dāng)嚢铏C。

5 結(jié)語

經(jīng)過雙流過濾器處理后的水，符合冶金企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)懸浮物含量≤10mg/L的工業(yè)新水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，同時相應(yīng)降低了水中部分CODcr含量，改善了廠區(qū)用水條件，節(jié)約了用水，降低了噸鋼耗水水平。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭林紅，吳克新.雙流雙速過濾器在冶金水處理工藝中的應(yīng)用[J].山東冶金，2007，（S2）.

[2] 馬晟.雙流雙速過濾器在冶金水處理工藝中的應(yīng)用思路構(gòu)建[J].山西冶金，2016，39（2）.

作者簡介：焦清衛(wèi)（1974-），男，河北邯鄲人，河北省邯鄲市邯鋼集團(tuán)設(shè)計院有限公司高級工程師，研究方向：給排水設(shè)計。

（責(zé)任編輯：小 燕）