重力單閥濾池在循環水處理中的應用
宋曉輝1，佛顯強2，吳慶3，吳強1，楊敏4
（1.大慶石油化工總廠煉油廠，黑龍江 大慶 163711；2.大慶油田設計研究院, 黑龍江 大慶 163711；3.大慶油田化工總廠動力廠，黑龍江 大慶 163711；4.哈爾濱江堤工程處，黑龍江 哈爾濱 150010）
摘要：介紹重力式單閥濾池的作用原理、實際應用效果、存在問題及解決方法，使單閥濾池在寒冷地區室外的應用更加廣泛。
關鍵詞：單閥濾池；循環水處理；防凍
中圖分類號：TU991.24
文獻標識碼：C
文章編號：1000-4602(2000)04-0044-03
在工業循環水處理中，旁濾池處理是循環水處理不可缺少的一部分。在石油化工企業中，大部分濾池采用的是砂層過濾，個別企業采用的是微濾機處理。
受地理環境影響，我國北方地區冬季漫長而寒冷干燥，氣溫變化急驟而多風沙，大量的風沙和空氣中的塵埃被帶到循環水中，經長期運行，致使循環水中懸浮物嚴重超標。另外，由于裝置物料的泄漏，為微生物的繁殖和生長提供了豐富的養料，致使循環水中的微生物大量滋生，造成循環水水質惡化，甚至在冷卻設備換熱表面形成粘泥膜。循環水中的微生物主要通過旁濾池去除，所以旁濾池不僅去除循環水中的懸浮物，而且還可以去除少量的微生物，對水質穩定起著極其重要的作用。
大慶煉油廠和化工總廠的旁濾池原采用逆向流慢砂濾池，該濾池的特點是適合冬季在室外運行使用，節約了基建費用，但它的工藝條件又決定了其出水水質差，除濁率只有20％左右，甚至會造成循環水的二次污染；另外，該濾池反沖洗工藝復雜，勞動強度大，沖洗濾料時的耗水量也較大。為此，決定把煉油廠第一循環水廠的三座逆向流慢砂濾池改造成為三座重力式單閥濾池(由重力無閥濾池改造而成)。
1 重力無閥濾池的特點
重力無閥濾池來水由進水管送入濾池，經過濾層自上而下進行過濾，濾后清水經聯通管進入清水箱內貯存，水箱充滿后，水從分水槽溢流入清水池。過濾狀態如圖1所示。?
濾池運行中，濾層不斷截流懸浮物，濾層阻力不斷增加，促使虹吸上升管內的水位不斷升高，當水位達到虹吸輔助管口時，水自該管中落下，并通過抽氣管不斷地將虹吸下降管中的空氣帶走，使虹吸管內形成真空，發生虹吸作用，形成反沖洗過程。隨后水箱液面下降到虹吸破壞管口時，空氣進入虹吸管，虹吸作用被破壞，濾池反洗結束，濾池又進入正常運行，在整個運行周期中，除采用強制反洗系統進行反洗外，均不需要人工來控制和調節閥門。
2 重力無閥濾池改成單閥濾池
① 設計要求：旁濾水量為循環水量的1%～3％，考慮到反洗時對系統的影響，采用三座濾池構成一個系統，總旁濾水量為240 m3/h，單池處理水量80 m3/h，三池并聯，以保證反沖洗的水量。
② 無閥濾池在進水前，有一個分水槽配水，如果增設分水槽，給濾池運行和管理帶來很多不便，而且還需一部分投資。考慮到循環水熱水壓強一般在0.15～0.2 MPa,水溫在20～38 ℃間,而濾池要求進水管的水流速度在0.5～0.75 m/s，這樣只要放大進水管的管徑，在保證處理水量為80 m3/h的條件下，進水管采用DN200 mm管徑，并設置一道閥門即成為重力式單閥濾池，可把進水管的流速控制在0.7 m/s，既方便又節省投資。
③ 規范要求循環水旁濾池出水濁度＜5 mg/L，故選用粒徑為0.8～1.2 mm的石英砂濾料,單層濾料厚度為700 mm，期終水頭損失值限定在1.7 m，以防止不必要的短周期沖洗。
④ 在濾池聯通管處，甩一根DN20 mm水管用于冬季防凍，其上加設一個閥門。這樣，在循環水系統殺菌時(濁度上升至20 NTU以上)，關閉進水閥門和防凍線閥門，并向濾池內投加相當循環水3～4倍的殺菌劑，浸泡48 h后，清掃沖洗，待循環水濁度＜15 mg/L，穩定兩個班后，再投入運行。
⑤ 為防止裝置泄漏污染濾料，在濾池罐底上10 mm處甩一根DN15 mm的管線，安裝一道閥門，以便物料泄漏污染濾料時，臨時接入蒸汽升溫，強制沖洗。
3 單閥濾池在室外運行易凍部位分析
3.1 易凍部位
① 連通管死水區。為了保證濾池反沖洗水量，濾池需要成組安裝，即池與池之間用聯通管相接。正常運行時，池與池內的靜壓相等，故在聯通管處產生的死水區易結凍。
② 虹吸上升管。在運行中，濾層不斷截流懸浮物，濾層阻力不斷增加，促使虹吸上升管內水位不斷緩慢上升，所以虹吸上升管處易凍。
③ 虹吸破壞管。在形成虹吸時，虹吸管內的水上升速度很緩慢，即使沒有形成虹吸，管內也存在相當于清水箱水面高度的靜水，需要防凍。
④ 強制反洗系統。不需要強制反洗時，該壓力水在管內靜止，如果放長流水，勢必會形成真空，造成反沖洗頻繁，同時會排掉一部分循環水造成浪費，故此處易凍。
⑤ 水封井埋設。工業廠區內，冬季凍層深度一般在1.4 m左右，要保證形成虹吸現象，水封井不能設在冰封水面。
3.2 防凍措施
①在水箱聯通管上接DN20 mm水管，水管出口應根據具體情況而定，如果聯通管高于塔池水面，此管可直接與出口連接，流入水塔；如果聯通管低于塔池水面，此管可與濾池進水管連接（進水閥前壓力在0.15～0.2 MPa），以擾動聯通管內靜水，防止結凍。并在該管加一道截止閥，以便殺菌時使用。?
② 利用裝置回水余熱，在熱水管上甩一根DN30 mm的水管，接到虹吸上升管頂部下游100 mm處，并沿下方順一彎頭，讓壓力水擾動虹吸上升管內水面，防止結冰，該水既可防凍，又可返回系統中，不致于浪費。
③ 虹吸破壞管走向復雜，很難用熱水的余熱保溫，為此連同強制反洗系統一起，用DN15 mm的蒸汽管加熱，外用石棉玻璃絲布保溫。
④ 受系統標高控制，水封井液面可能在防凍層之上，這樣可把伴熱管回水引到水封液面上200 mm處，并接疏水器，防止液面結冰，水封井上用毛氈封嚴。
4 單閥濾池的運行效果
自1993年投用以來，旁濾池出水濁度始終在5 mg/L以下，而且運行時間長達9 h反沖洗一次，除濁率在60％以上，不僅對懸浮物有去除作用，而且還對油及微生物也有一定去除作用(見表1、2)。
參考文獻：
［1］龍何云.工業水處理［M］.1995.
［2］工業水處理，1996，(4).
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