AMIDA浅层介质过滤器在循环水旁滤系统中的应用

郭瑞卿

（河南永银化工实业有限公司，河南 舞阳 462400）

在工业循环水处理中，循环水中的悬浮物，一旦和结垢无机物的沉淀结合在一起，就会导致结垢体积增加和垢层变厚，同样，一旦和生物污垢的沉淀物结合，也会加重生物污垢的体积和厚度，又加重腐蚀，导致进一步污染。由于各种悬浮物在水中溶解度很小，很容易用机械过滤的方式去除，因此，在系统管路上安装循环水旁滤过滤器可收到良好效果。一般循环水旁滤系统过滤器选择主要有重力式无阀过滤器、普通压力式过滤器和浅层介质过滤器。河南永银化工实业有限公司在项目建设初期，通过对AMIDA 浅层介质过滤器与重力式无阀过滤器的优缺点进行比较，选择AMIDA 浅层介质过滤器作为循环水旁滤系统过滤设备。

1 浅层介质过滤器的工作原理

介质过滤器（AMF）是一种传统的常见的过滤设备。过滤介质就是一定粒径的砂子，堆积一定的厚度，待过滤的水流过砂层时，杂质被拦截在砂层表面或者不同深度处，干净的水从砂层的另一侧流出。过滤精度主要取决于砂子的粒径。介质过滤器的过滤机理主要是借助于过滤器的3个作用：（1）机械筛分作用，也是表面过滤作用某些大于砂粒间隙的杂质颗粒由于机械拦截而被截留在砂床表面，同时这些颗粒彼此重叠架桥，在砂层表面形成更致密的污染障碍层，拦截粒径更小的杂质；（2）惯性沉淀作用。堆积的砂床有巨大的表面积（1 m3的0.5 mm 石英砂的接触面积可达到400 m2），颗粒杂质在水力推动下，惯性地沉积到砂子表面而被拦截；（3）接触絮凝作用。杂质颗粒在砂粒之间随水流运动时，和砂子表面发生碰撞，较小的颗粒不断累计絮凝在一起。

2 过滤过程

当循环水旁滤系统处于过滤状态时，待过滤的水从进水口进入过滤器，经过布水盘，通过污水腔，均匀分布到砂床的表面，流入砂层。当水流经砂层时，水中待过滤去除的杂质被拦截在砂床表面及不同深度处。干净的水通过砂床到达集水器、水冒，收集到净水腔，然后，经过出水口流出，当水流过填料层时，杂质被截留在填料层内。

3 反冲洗过程

随着过滤的进行，砂床表面及砂床上层（主要是上面10 cm 深度以上）内部的待去除的杂质越集越多，使得过滤器进出口之间的压力损失不断增加。同时，由于上层杂质不断向下迁移和砂粒上的污染物不断剥落，出水的浊度也会逐渐上升，而出水浊度上升和压差相关联。当压差达到预先设定值时，出水浊度就会不合格，介质过滤器就需要进行反冲洗。反冲洗时，反冲洗水从介质过滤器出水口进入，经过集水器向上冲动砂床，砂层被反冲洗水松胀，杂质从砂层表面和砂层中被冲到污水腔，随反冲洗水一起流出。

对旁滤系统来说，经常性的反冲洗以清除聚积的杂质是必须的。当系统处于反冲洗状态时，同组的1个或多个过滤器会将干净的、经过过滤的水通过1个三通反冲洗阀同时倒灌入这个过滤器中。在这个倒灌过程中，被反冲洗的过滤单元的填料层在水流的冲击下被冲起，杂质则通过1个三通的反冲洗口被排出。AMIDA 浅层介质过滤器特殊设计的集水器使填料层在反冲洗状态时形成内环流，填料之间互相搓洗，最大限度地提高反冲洗效率，减少所需的反冲洗水，同时，反冲洗时不跑沙。当反冲洗结束时，阀门又回复到过滤状态，下一个过滤单元则准备进入反冲洗状态。

4 浅层介质过滤器与传统无阀过滤器的比较

（1）占地面积少，土建投资费用较低。河南永银化工实业有限公司供水工段循环水场设计处理能力为16 000 m3/h，旁滤系统设计过滤量为600 m3/h，出水浊度为≤3 NTU。按过滤量设计，若选用传统重力式无阀过滤器，需200 m3/h 过滤器3台，每台过滤器外形尺寸为6.6 m×3.2 m×2.8 m，且自身重量较大，占地面积大，土建投入费用较高。而选用浅层介质过滤器仅需12个48”的小型过滤单元组合在一起，整体外形尺寸为10.4 m×5.8 m×1.7 m，且自重较小，土建投入较低，节约工程建设费用。

（2）过滤效果好，运行稳定。浅层介质过滤器滤料粒径较小，所填充的砂滤料粒径一般为0.4～0.6 mm，单台过滤器过滤面积达1.18 m2，过滤精度达到10 μm，过滤效率＞90%，能够很好地滤除循环水中的悬浮物，并且可长时间稳定运行。无阀过滤器过滤效率也较高，有吸附效果，但再生不完全时会影响过滤效果在连续运行超过一定年限后，砂子由于受杂质，细菌分泌物，藻类等污染或板结，会影响过滤效果的稳定性。

（3）反冲洗效果好，耗水量少。AMIDA 浅层介质过滤器反冲洗过程由PLC 控制系统自动识别与控制，采用压力式可调节反冲洗，反冲洗效果好，无需人工干预，反冲洗时，系统不漏滤，不跑砂。反冲洗时，各单元依次反洗，其他单元依然保持过滤，可保持系统连续供水。而无阀过滤器采用无压力虹吸式反冲洗，只有虹吸破坏时反冲洗才开始进行，反冲洗过程较为被动，若设计不好或运行不稳定时，还会出现跑砂和漏滤现象，反冲效果较差，当水质不好时，砂子会出现板结。在反冲洗时，系统停止供水，达不到连续过滤的要求。

重力式无阀过滤器在反冲洗时耗水量约为5%左右，按进水流量600 m3/h，24 h 反冲洗1次，平均每小时反冲洗排水600×0.05=30（m3），若砂子出现板结，反冲水量更无法预测。AMIDA 浅层介质过滤器在反冲洗过程中，反冲洗水自给（永银化工公司介质过滤器反洗水源采用循环水给水，减少了新鲜水的消耗），反冲洗时，进水不会流失，反冲洗耗水量为0.8%，按24 h反冲洗1次计算，平均每小时反冲洗排水600×0.8%=4.8（m3）。全年反冲洗节约用水量为（30.0-4.8）×24×365=220 752（m3）。

（4）自动化程度高。浅层介质过滤器控制系统采用PLC 一体化统一控制方式，主要有压差控制、时间控制和手动控制（由切换开关选择）3种控制方式，可适合水质的变化。a.压差控制：当进出水压差达到设定值（0.05 MPa），程序自动启动反冲洗，反冲洗结束后，自动转入正常运行；b.时间控制：0～24 h可调，到设定时间时，自动启动反冲洗，结束后，自动转入正常运行；c.手动控制。无论何时，均能手动启动反冲洗。而无阀过滤器只能被动自动运行，对水质的适应性也较差。

（5）设备尺寸小，便于安装、维护和改造。AMIDA浅层介质过滤器设备尺寸小，每个过滤单元有2个容易开启的大开口，维护非常方便；安装周期短，过滤单元可以方便移动，容易撤消或扩充。而无阀过滤器设备尺寸较大，整体高度特别大，单台填充滤料较重，过滤器内滤料需要更换或进行清洗较为困难，设备安装周期也较长，如果在生产过程中需要撤消几乎不可能，而且进一步扩充也较难。

5 结论

经过比较发现，AMIDA 浅层介质过滤器相对于传统的重力式无阀过滤器，在占地面积、过滤效果、自动化控制、稳定运行、维护检修、节能减排等方面都有较为明显的优势。由于其在水质过滤上具有的优越性，可以很好地替代传统重力式无阀过滤器对循环冷却水进行过滤，并能够在循环冷却水旁滤系统中得到广泛应用。