活性炭过滤器及浮动床压差高原因分析及对策

2014-09-01

河南化工 2014年8期

(河南能源化工集团中原大化公司，河南濮阳 457004)

宗登甫

(河南能源化工集团中原大化公司，河南濮阳 457004)

脱盐水装置在运行中发现两台活性炭过滤器及后续离子交换阴阳双室浮动床在短期内床体运行压差升高，导致活性炭过滤器出水水质变差、恶化及发黑，致使阴阳浮动床内阴阳树脂表面覆着一层黑色物质，运行周期及制水量有明显降低，再生效果较差，再生频率增加，针对活性炭过滤器及运行系列出现的问题，进行原因分析，并采取相应的解决措施。

压差；活性炭过滤器；双室浮动床；反洗；冷凝液；再生；树脂

0 引言

活性炭过滤器不仅具有普通机械过滤器过滤悬浮物的功能，同时还能用于去除常规手段难以去除的某些有机或无机污染物，如除臭、去色、脱氯、去除有机物、重金属、合成洗涤剂、病毒及放射性物质等，是水质深度处理的一种设备。如作为水处理脱盐系统前处理可有效保证后级设备使用寿命，提高出水水质，防止树脂中毒污染，影响正常使用。活性炭去除污染物质的方法主要是运用吸附原理，也就是利用污染物质吸附在炭体表面以去除污染物。因此，活性炭过滤器在使用中要定期进行反冲洗，冲洗掉活性炭上所吸附的杂质。因为活性炭吸附的杂质过多不但达不到净化水的作用，还会对后处理系统造成污染。

河南能源化工集团中原大化公司化肥事业部供水厂脱盐水处理系统目前共有五套离子交换系列生产制水，每套系列阳床前设置90F004活性炭过滤器(90A/B/C系列各一台活性炭过滤器；90D/E系列各有两台活性炭过滤器)过滤水。为了节能降耗，另外有来自合成装置回收的工艺冷凝液经过换热(<45 ℃)后可直接进入90F004A/B活性炭过滤器，在90A/B系列不制水的情况下可进入其它活性炭过滤器。

1 发现问题

正常运行情况下，按照工艺操作规程每月反洗一次活性炭过滤器，但2012年8月至2013年2月这段时期以来，90F004A/B运行不到一周时间床体压差就高达0.15 MPa，有时高达0.2 MPa，在后期运行不到3 d时间床体压差就高达0.2～0.25 MPa。通过观察发现，阴阳浮动床内树脂被黑色物质包裹，床体压差也随之在较短时段升高，制水量明显下降，制水周期缩短，出水水质变差，再生频繁，严重影响了脱盐水系统制水量及制水周期，不能满足后续装置高负荷生产的用水需要。另外由于再生频繁，再生废水处理不及，总排放口超标现象时有发生。

根据系列制水量报表数据如表1所示(90A/B制水系列为例，系列阴阳床设计制水量为135～140 m3/h)。

从表1可以看出两个系列浮动床制水量越来越低。

表1 90A/B系列阴阳床制水周期量对照表 m3/h

2 过滤器及浮动床床体压差高的危害

活性炭过滤器压差高后会引起过滤器出水水质变差，床体内活性炭结块引起偏流，出水量降低，出水水质变差。浮动床长时间压差高运行后，由于成床频繁、运行压力较高等原因，致使树脂磨损、破碎率较大。大量的破碎树脂聚集在树脂层中，致使床体进出口压差增大，流量及出力达不到设计值，交换器会提前失效，周期制水量减少，增加酸碱耗及制水成本，严重时会引起床体水帽板鼓肚变形，形成偏流，再生、运行效果变差。由于双室浮动床内树脂填充量较高，没有反洗空间及惰性树脂阻挡的作用，因此无法在交换器内进行清洗，必须将树脂全部输送至清洗罐内进行清洗，操作较为麻烦。

3 原因分析

由于系统管道设计原因，回收的合成工艺冷凝液在90A/B这两个系列制水投运的情况下，分流不到其它系列，自2012年8月份开始，由于合成工艺冷凝液阶段性的水质变黑，致使活性炭过滤器出水水质变差，浊度、COD等指标超标严重。造成此现象主要原因是合成装置CO2再生塔触媒使用年限已久，致使触媒粉化严重，带入工艺冷凝液中，使工艺冷凝液水质恶化发黑。这股冷凝液进入90A/B活性炭过滤器致使堵塞活性炭颗粒空隙，起不到过滤效果，进入后续阴阳床导致阴阳床出水水质变差。

以2013年1月份90F004A/B活性炭过滤器部分数据分析见表2(活性炭过滤器出水水质指标：浊度≤1 mg/L，COD随时测)。

表2 2013年1月份90F004A/B活性炭过滤器部分数据分析报表 mg/L

活性炭过滤器在反洗时出现了反洗不起床、反洗效果较差、反洗频率增加现象。按照工艺操作规定每月反洗一次即可，但是到后期反洗频率由每周反洗一次变为每2～3 d就要反洗一次，浪费了水资源。在对90A/B系列阴阳床上下室进行树脂移出擦洗时发现，树脂表面被黑色物质包裹覆盖，反洗水脏且发黑，洗脱困难。杂质沉积在水帽板上并堵塞水帽孔，使得再生时再生液的流量和分布不均，在运行时水流形成“偏流”。另外，由于沉积物覆在树脂表面，严重影响了运行中的离子交换速度和进酸时树脂的工作交换容量。

4 采取措施

4.1管线改造

脱盐水装置90F004A/B/C活性炭过滤器在设计时没有加装空气擦洗管线，投入运行后每次床体反洗时必须用大量的软化水才能使活性炭起床，并且反洗不彻底(反洗水量大约250 m3/h)，吸附在活性炭空隙内部的杂物无法析出，导致过滤器运行周期大量缩短，严重影响了脱盐水系列的制水量。特别是在近两年由于合成工艺冷凝液内含有大量触媒灰等杂质，致使过滤器出现了结块、偏流、床体运行压差在较短时间内升高，甚至出现了不过水现象，导致反洗频繁(3～7 d反洗一次)，浪费了水源。

改进方法：鉴于以上原因和节约备件材料费用的考虑，在临近的原氮气管线甩头处制作安装连接管线(DN50碳钢管)通往三台活性炭过滤器，改造床体正洗排放阀处变异三通管件，加装阀门，从活性炭过滤器下部通入氮气投入使用。

实施情况：自技改氮气管线投入使用以来，反洗周期明显延长(按照工艺操作规定每月一次延长至两个月或一个半月反洗一次，符合工艺生产要求和节能水源消耗的目的)。经济效益：氮气管线改造安装投入使用后，延长了运行周期，制水量也达到了生产需要，消除了由于床体长期压差高损坏水帽及水帽板的安全隐患，在稳定脱盐水生产上具有较好的经济效益；并且节约了劳动量，提高了工作效率。每次可节约反洗用软化水量200 t/h左右，每吨软化水按照4.5元计算，改进前，按照每月反洗5次计算为4 500元。改进后，现在每月反洗一次为900元，月节约水费用大约为3 600元，年节约水费用大约为43 200元。

4.2浮动阴阳床上下室树脂处理

首先用热除盐水或透平冷凝液，对阴阳床按再生方向以不同的流速对阴阳树脂进行清洗，之后把树脂输送到树脂清洗槽内用氮气反复擦洗，擦洗、反洗水清澈后用HCl溶液浸泡，浓度控制在4%～5%，当排放口浓度达到2%时，停止进HCl溶液。浸泡4 h后，正洗出水合格为止。其次，再对用HCl溶液浸泡过的树脂进NaOH溶液浸泡，碱液浓度控制在2%～3%，排放口浓度达到2%时，停止进NaOH溶液。浸泡8 h后，正洗出水合格为止。

4.3倍量再生

当树脂工艺处理完毕后，输入床体内对阴、阳床进行倍量再生，进酸、碱时间及浓度如表3所示。