重力式无阀滤器节水改造

姜之宇（中石化股份天津分公司水务部 300271）

一、概述

天津石化水务部水处理三车间循环水系统旁滤系统使用的是重力式无阀滤器,单台处理水量200吨/时，一共五组，每组由2个罐体组成。虽然重力式无阀滤器具有冲洗自动化等操作管理方便的优点，但缺点就是消耗水量较大，达到处理水量的4%左右。

二、重力式无阀滤器的工作原理

循环水由进水管送入滤池，经过滤层自上而下进行过滤净化后的水既从连通管注入存水箱内贮存，水箱充满后通过出水管送入水塔池中。石英砂过滤层不断截留悬浮物，造成滤层阻力的逐渐增加，因而促使虹吸管内的水位不断升高。当水位达到虹吸管辅助管口时，水自该管中落下，通过抽气管借以带走虹吸下降管中的空气，当虹吸管内真空度达到一定值时，便发生虹吸作用。这时水管中的水自下而上地通过滤层，对滤料进行反冲洗。当冲洗水箱水位降至虹吸破坏管时，空气进入虹吸管，破坏虹吸作用，滤池反冲洗结束，进入下一周期工作。

三、存在问题的分析

1.连续反洗

由于进水压力大、无进水存水弯、进水存水弯高度不足等原因，进水过程易夹气，影响正常的过滤和反冲洗，在滤器过滤阶段，受压缩的气体会时断时续地膨胀并将虹吸管中的水顶出池外，影响正常过滤；在滤器反冲洗阶段，受压缩的气体会使排水虹吸管虹吸破坏不彻底，造成滤器连续反冲洗。同时，虹吸破坏管腐蚀、堵塞、无延时破坏斗也是造成反复冲洗的原因。

2.反洗难形成，辅助虹吸管跑水

由于反冲洗强度不够，滤层阻力过大，形成“泥毡”，难以过滤，水一直由上升管流下但不能形成虹吸。每当滤池的水头损失增大，虹吸辅助管开始跑水至形成虹吸开始反冲洗需要很长时间，浪费了许多源水。由此问题引起的水资源浪费 。同时，安装在辅助虹吸管上的水抽是按压力流设计的，其要求的合适压力是0.2～0.5MPa，而无阀滤罐在过滤末期,从辅助虹吸管溢流而下的是无压水流，造成水抽抽气能力差，加上进水挟气，导致难以快速形成自动反冲洗，其所谓的反冲洗，大多数是在浪费了大量的水后，水最终从虹吸下降管涌出而成的。

3.大量的源水和反冲洗水一起排掉

在反冲洗过程中无法自动停止进水，大量的源水和反冲洗水一起排掉。

（1）浪费了不参与反冲洗的进水。无阀滤罐反冲洗时，真正起到反洗作用的是滤罐清水箱内的储水，但由于滤罐反冲洗过程中继续进水，而且流速较快，这部分水没有起到反洗作用，在直接外排的同时，还占用了排水管内空间，降低了有效反冲洗强度，延长了反冲洗时间，均造成水量浪费。 (2)在反冲洗形成的过程中，由于进水不停，流失大量的源水。同时，对于两组反洗水罐连通的无阀滤器来说，当某一间滤器开始反冲洗时，其它滤池仍在过滤，刚过滤完的清水也随反冲洗水一起排掉，反冲洗时间延长，清水浪费更严重。此部分浪费的水和反冲洗形成的时间有关。

四、节水改造措施

2013年对5组无阀滤器进行了自动控制，即反洗自动停进水控制，同时通过加装虹吸破坏斗、改进辅助虹吸管［1］等措施解决了反复冲洗、虹吸管跑水问题。

1.无阀过滤器节水装置的组成

无阀过滤器节水装置主要由反洗信号采集装置、总进水气动蝶阀、信号转换器（控制箱）组成。无阀过滤器节水装置是对其反洗过程中进行控制，在虹吸反洗下降管上分别安装1个信号采集装置，在设备旁安装1个信号转换器（控制箱），并在无阀过滤器进水总管上安装1个气动阀门；采用高压压缩空气驱动气动阀门开关方式运行。

2.控制原理及作用：

无阀过滤器节水装置主要是通过反洗时关闭总进水阀的方式，达到节约水资源同时节省由于水力提升需要而消耗的电能。无阀过滤器正常运行时总进水管总进水气动蝶阀为开启状态，当反洗形成时，反洗水流随虹吸下降管内排出.此时安装在虹吸下降管上的反洗信号采集装置在无阀过滤器虹吸反洗时通过其水流流入采集装置内触发信号传感器产生关阀信号，传至信号转换器（控制箱），由信号转换器内的气动电磁阀开启使压缩空气将总进水气动蝶阀关闭，使整套无阀过滤器进水处于短时停止进水状态，由于无阀滤池的进水管和反洗管是连通的管道，从而避免虹吸反洗时的进水随反洗水流排出。虹吸反洗结束后，信号采集装置内的水流排出，信号传感器产生开阀信号，传至信号转换器（控制箱），由信号转换器内的气动电磁阀开启使压缩空气将总进水气动蝶阀开启，无阀过滤器即进入正常运行状态。

五、节水效益

滤池的反冲洗周期受待滤水浊度影响而差别很大，通常的设计工作周期18～24小时/次，并统一为每天每池一次；节水减排量计算公式：〔滤池设计产水量×4%×24－水箱容量×滤池数〕×365，反洗用水按照过滤水量的4%计算，以1组处理量200 m3/h/间的重力式无阀滤池为例，每年节循环水4万吨，无阀滤器一共5组，则每年减少排污20万吨，占排污量的50%,相当于新鲜水减少量［2］约20万吨/年，新鲜水6元1吨，合计节约120万/年。

六、改造效果

1.改进辅助虹吸管位置，利用快速水抽有效解决了进水过程夹气影响正常过滤和反冲洗的问题，不会形成重复反冲洗。

2.反冲洗时关闭了总进水阀门，虹吸管中减少了这部分水量，解决了反冲洗强度不够的问题，同时缩短了反冲洗历时，有效防止了“泥毡”的形成。

3.解决了无阀滤池在反冲洗过程进水跑耗的缺陷。能够有效避免过滤器反冲洗时浪费的大量进水，减少了反冲洗形成的时间。对于多间无阀滤池共用一个反冲洗水箱的状况，只要其中有一间滤池开始反冲洗，其它滤池均能同时自动停止进水，节水更明显。

［1］余兰.对水汽车间无阀滤器设自动停水装置的改进意见.泸天化科技.2001，（1）：59.

［2］周本省主编 工业水处理技术化学工业出版社.