活性炭過(guò)濾器反洗與控制

摘 要：活性炭過(guò)濾器是水處理工藝中預(yù)處理的主要設(shè)備，活性炭過(guò)濾器能夠吸附原水中的雜質(zhì)，控制出水的有機(jī)物、濁度、余氯等指標(biāo)，為下一步深度處理提供保障。活性炭過(guò)濾器的反洗是活性炭過(guò)濾器正常運(yùn)行的重要保障，反洗的控制又是活性炭過(guò)濾器反洗的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：活性炭過(guò)濾器；反洗；流量控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.034

1 概述

AP1000第三代核電機(jī)組對(duì)除鹽水水質(zhì)要求非常嚴(yán)格，指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)外各類電站用水標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)指標(biāo)由常規(guī)電站的三項(xiàng)指標(biāo)增加到十三項(xiàng)，是當(dāng)今世界上電站行業(yè)中要求最嚴(yán)格的除鹽水水質(zhì)指標(biāo)。活性炭過(guò)濾器是海陽(yáng)除鹽水系統(tǒng)中主要的預(yù)處理設(shè)備。當(dāng)原水通過(guò)活性炭過(guò)濾器時(shí)，由于活性炭過(guò)濾器中的過(guò)濾介質(zhì)（石英砂、活性炭等）的接觸絮凝作用、吸附和截留作用使得原水中的雜質(zhì)被吸附、截留。通過(guò)活性炭過(guò)濾器的過(guò)濾，可進(jìn)一步降低原水的總有機(jī)物、濁度、余氯等。

2 活性炭過(guò)濾器的運(yùn)行

活性炭過(guò)濾器在運(yùn)行一段時(shí)間后需要進(jìn)行反洗，使活性炭過(guò)濾器再次滿足產(chǎn)水要求。活性炭過(guò)濾器的反洗運(yùn)行程序有滿水、正洗、制水、停運(yùn)。活性炭過(guò)濾器開啟前必須將過(guò)濾器充滿水，即先開啟進(jìn)水閥、排氣閥等滿水后沖洗一段時(shí)間，然后關(guān)閉正洗排水閥，轉(zhuǎn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。運(yùn)行一段時(shí)間后，活性炭的吸附能力減弱，產(chǎn)水水質(zhì)余氯和濁度都沒(méi)有滿足要求，因此要對(duì)活性炭進(jìn)行反洗。活性炭過(guò)濾器的反洗程序有反洗排氣、反洗、正洗、系統(tǒng)備用。然而活性炭的反洗過(guò)程是活性炭過(guò)濾器正常運(yùn)行的關(guān)鍵，因此怎樣控制活性炭過(guò)濾器的反洗強(qiáng)度并且達(dá)到最佳效果，是活性炭過(guò)濾器反洗的關(guān)鍵。

3 活性炭反洗與控制

本系統(tǒng)活性炭過(guò)濾器設(shè)計(jì)流量64t/h，原水濁度<1。活性炭底部石英砂墊層分為五層，粒徑從1-32mm不等，總高度為850mm，活性炭為椰殼，粒徑為0.5-1.2mm，填裝高度為2m。將活性炭過(guò)濾器A、B、C、D分為兩組，A、B為第一組，C、D為第二組。兩組活性炭過(guò)濾器填裝完填料后滿水浸泡，第一組活性炭過(guò)濾器隨后開始反洗沖洗；第二組活性炭過(guò)濾器充分浸泡48小時(shí)后，進(jìn)行反洗。反洗流量控制在160t/h，反洗壓力0.3Mpa。反洗后觀察AB活性炭過(guò)濾器在額定流量和壓力下反洗時(shí)有大量活性炭從反洗排水口處跑出，同時(shí)活性炭反洗膨脹高度并沒(méi)有達(dá)到上窺視鏡下沿。第二組CD活性炭過(guò)濾器在同樣額定流量和壓力下反洗，只有少量活性炭從反洗排水口跑出。分別取第一組和第二組活性炭過(guò)濾器排水口跑出的炭，放水盛水的燒杯中靜止觀察，48小時(shí)后，AB活性炭過(guò)濾器跑出的炭有大部分浮在水面上，少部分沉入底部；第二組CD活性炭過(guò)濾器跑出的炭幾乎全部浮在水面上，幾乎沒(méi)有沉入底部的有效炭。由此得出結(jié)論，活性炭過(guò)濾器在填裝之后，需要經(jīng)過(guò)充分的浸泡，否則會(huì)將部分有效炭反洗跑出，但是任然是有一部分無(wú)效的浮炭需要反洗排出，通過(guò)燒杯靜止實(shí)驗(yàn)可以判定跑出的那些是有效炭，那些是浮炭，由此可知活性炭過(guò)濾器反洗時(shí)浮炭的跑出是不可避免的。經(jīng)過(guò)正沖后，測(cè)量產(chǎn)水濁度1左右，同時(shí)無(wú)法測(cè)量SDI，證明反洗強(qiáng)度沒(méi)有達(dá)到要求。

將AB活性炭過(guò)濾器充分浸泡后，對(duì)AB活性炭過(guò)濾器分別進(jìn)行反洗，A過(guò)濾器反洗時(shí)，啟動(dòng)一臺(tái)反洗水泵，流量180t/h，揚(yáng)程32m。逐漸調(diào)節(jié)活性炭過(guò)濾器的反洗流量至泵的額定流量，反洗過(guò)程中會(huì)有大量的黑色炭沫從反洗排水口排出，觀察活性炭過(guò)濾器上窺視鏡，并沒(méi)有看到活性炭膨脹至上窺視鏡高度。反洗至反洗排水口排水清澈。B活性炭過(guò)濾器反洗時(shí)，啟動(dòng)兩臺(tái)反洗水泵，每臺(tái)流量180t/h，揚(yáng)程32m，逐漸調(diào)節(jié)活性炭反洗流量至240t/h，此時(shí)觀察到活性炭膨脹高度達(dá)到上窺視鏡下沿，調(diào)整反洗流量至穩(wěn)定值，反洗至反洗排水口出水清澈。分別正沖活性炭過(guò)濾器AB，分別測(cè)量活性炭AB的產(chǎn)水濁度和SDI，A活性炭過(guò)濾器出水濁度為0.4左右，B活性炭過(guò)濾器出水濁度為0.15左右；分別測(cè)量AB過(guò)濾器的SDI值，A活性炭過(guò)濾器出口SDI無(wú)法測(cè)量，在未達(dá)到15分鐘時(shí)，SDI膜（0.45um）發(fā)生堵塞，不出水。B活性炭過(guò)濾器出口SDI為3左右。活性炭過(guò)濾器A的SDI膜上附著很多黑色顆粒，證明反洗強(qiáng)度沒(méi)有達(dá)到要求。由此得出結(jié)論，活性炭過(guò)濾器在經(jīng)過(guò)充分浸泡后進(jìn)行反洗時(shí)，反洗強(qiáng)度在調(diào)節(jié)至單臺(tái)泵最大出力180t/h時(shí)，活性炭過(guò)濾器并沒(méi)有得到充分反洗，反洗膨脹高度遠(yuǎn)未達(dá)到上窺視鏡下沿處；在反洗強(qiáng)度逐步調(diào)節(jié)至230t/h時(shí)，活性炭過(guò)濾器的反洗膨脹高度達(dá)到上窺視鏡下沿處，反洗至出水清澈后，測(cè)得數(shù)據(jù)滿足活性炭出水水質(zhì)要求，因此活性炭過(guò)濾器反洗時(shí)要通過(guò)觀察控制流量，才能達(dá)到反洗的最佳效果。

將活性炭過(guò)濾器CD進(jìn)行同樣的反洗操作，反洗活性炭過(guò)濾器C時(shí)啟動(dòng)一臺(tái)反洗水泵調(diào)節(jié)流量至180t/h；反洗活性炭過(guò)濾器C時(shí)，啟動(dòng)兩臺(tái)反洗水泵調(diào)節(jié)流量至240t/h，得出類似的結(jié)論。同時(shí)再活性炭過(guò)濾器控制流量反洗的過(guò)程中，要分別取ABCD活性炭過(guò)濾器反洗排水口水樣，每隔10分鐘分別取一次，分別做燒杯靜止實(shí)驗(yàn)。靜止24小時(shí)后，ABCD活性炭過(guò)濾器的反洗排水，在最初取樣的時(shí)候會(huì)有大量的黑色粉末狀沉淀物，同時(shí)又少量的活性炭漂浮在水面上；第二次的反洗排水取樣，經(jīng)過(guò)靜止后依然會(huì)有大量黑色粉末狀沉淀物，但是水面上幾乎沒(méi)有活性炭漂浮；第三次反洗排水取樣，經(jīng)過(guò)靜止后發(fā)現(xiàn)黑色粉末狀沉淀物減少，水面上沒(méi)有活性炭漂浮；第四次反洗排水取樣，經(jīng)過(guò)靜止后發(fā)現(xiàn)，AC活性炭過(guò)濾器反洗排水中的黑色沉淀物明顯少于BD活性炭過(guò)濾器反洗排水中的沉淀物，；隨后一直保持這樣的趨勢(shì)，AC反洗排水先達(dá)到清澈，BD反洗排水后達(dá)到清澈要求。由此得出結(jié)論，AC活性炭過(guò)濾器在小流量反洗過(guò)程中沒(méi)有達(dá)到最佳的反洗效果，任然有部分黑色炭沫存留在活性炭過(guò)濾器中，會(huì)污染產(chǎn)品水；CD活性炭過(guò)濾器在大流量的反洗強(qiáng)度下，達(dá)到了充分反洗的效果，出水水質(zhì)能夠滿足要求，同時(shí)不會(huì)頻繁反洗過(guò)濾器。在反洗過(guò)沖中發(fā)現(xiàn)，在最初的反洗取樣中發(fā)現(xiàn)，始終都會(huì)有少量的活性炭在反洗最開始時(shí)微量跑出。

4 結(jié)論

活性炭過(guò)濾器在首次填裝后，要經(jīng)過(guò)不少于48小時(shí)的充分浸泡，讓活性炭充分吸水后緩慢沉入水下，否則反洗時(shí)會(huì)有活性炭跑出；活性炭過(guò)濾器在反洗過(guò)程中，應(yīng)該通過(guò)觀察活性炭的反洗膨脹高度，結(jié)合設(shè)計(jì)和計(jì)算，控制反洗流量，當(dāng)反洗膨脹高度達(dá)到上窺視鏡下沿時(shí)，穩(wěn)定流量進(jìn)行充分的反洗至反洗排水清澈。活性炭過(guò)濾器在反洗開始的時(shí)候，會(huì)有少量活性炭從排水口排出，隨著反洗的進(jìn)行，逐漸沒(méi)有活性炭跑出。經(jīng)過(guò)大流量反洗后，將活性炭中的黑色炭沫反洗干凈，使活性炭中的微小顆粒物不會(huì)污染產(chǎn)品水，達(dá)到活性炭過(guò)濾器的設(shè)計(jì)要求，出水濁度<1，SDI<5，余氯控制為0，滿足反滲透的進(jìn)水條件。

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作者簡(jiǎn)介：王喚成，男，吉林四平人，本科，助理工程師，主研究方向：機(jī)械自動(dòng)化。