高效纤维过滤器纤维束的碱洗再生

李圣兰，周黄斌，杜伟华，许怀鹏，苏 宁

（1马钢股份有限公司热电总厂，安徽马鞍山 243000;2安徽省特种设备检测院，安徽合肥 230051）

高效纤维过滤器纤维束的碱洗再生

李圣兰1，周黄斌1，杜伟华1，许怀鹏1，苏 宁2

（1马钢股份有限公司热电总厂，安徽马鞍山 243000;2安徽省特种设备检测院，安徽合肥 230051）

马钢新区电厂化学水处理生水过滤系统，采用的是目前国内先进的原水过滤设备—GXY-B型高效纤维过滤器。但由于近年来原水水质恶化、纤维束自身特点等原因，该型高效纤维过滤器运行压差逐步增大，最高达0.3 MPa，大大超过了设计值（≤0.1 MPa）。通过对纤维束进行碱洗再生的技术尝试，使高效过滤器运行压差降到0.04 MPa，降本增效效果明显，大大延长了纤维束的使用寿命，保证了生产的持续、稳定、经济运行。

生水过滤;高效纤维过滤器;运行压差;碱洗再生

1 高效纤维过滤技术简介

原水过滤系统是热电厂化学水处理的重要环节,其水质、产能直接影响着后续离子交换水处理设备的正常运行及二级除盐水的水质、产能。

上世纪末，东北电力学院的几位专家对原水中的胶体硅污染锅炉水质的研究取得了突破。研究表明，由于胶体硅粒径较小，为10-9～10-6m，接近离子直径（＜10-9m），一般过滤装置对其根本不发挥作用。在化学水处理过程中，离子交换树脂只能去除水中的可溶性离子，但胶体硅一般由单分子的正硅酸聚合而成，在水中比较稳定，离子交换树脂无法与其进行离子交换将其去除。虽然含胶体硅的水通过离子交换系统时，胶硅含量会有所降低，但这只是通过树脂的机械过滤及吸附作用将其部分去除，而大部分比较顺利地通过阳床、阴床和混床，进而随给水进入锅炉。因此，一种新兴的先进过滤设备—高效纤维过滤器应运而生。高效纤维过滤器能有效的去除原水中大部分悬浮物和胶体硅，可以使除盐水、给水、炉水和蒸汽品质得到较大改善。

2 高效纤维过滤器再生过程中存在的问题

2.1 过滤器工作原理

原水由上至下通过滤层，滤料顺水流方向孔隙度快速变小，纤维堆积密度加大而达到过滤作用。其过滤过程属纵向深层过滤，能有效地提高过滤精度和过滤速度,过滤器工作原理见图1。

图1 高效纤维过滤器运行时的示意图

2.2 运行压差

过滤器出水压力与进水压力的差值称为运行压差，高效纤维过滤器的运行压差设计值为：≤0.1 MPa。随着通过过滤器的原水水量的增加，纤维束的截污量也增多，运行压差逐渐增大，当运行压差超过0.1 MPa时，过滤器即判失效，停运。

2.3 运行压差大的处理

当过滤器判失效后，运行人员对其进行反洗再生，采用气水合洗的方法，在气泡聚散和水力冲洗过程中，纤维纵向处于不断抖动状态，在上向水力和上升气泡的作用下使泥污洗脱，滤料得到彻底再生,见图2。

图2 高效纤维过滤器反洗再生时的示意图

2.4 反洗再生的不足

通过水气合洗使纤维束得到彻底的再生，这是理论上的效果。从现场实际运行情况来看，纤维束无法得到彻底的清洗，其原因是：（1）原水中含有油性物质，水洗不易去除；（2）原水中的部分微生物在纤维束上大量繁殖，加上过滤器内的纤维束布置很紧密，导致纤维束很容易粘在一起，不易彻底去除污物。反洗再生无法彻底清洗纤维束，最终导致过滤器运行压差逐渐增大。

3 高效纤维过滤器纤维束的碱洗再生

由于纤维束得不到彻底清洗，导致运行压差逐渐增大，当运行压差超过设计值（0.1 MPa）时，表明纤维束内部附着物太多，纤维束截污能力大大降低，出水水质无法满足生产。通常的做法是全面更换纤维束，其优点是全新的纤维束截污能力强；缺点是大大增加生产成本，且检修的工作量很大。

通过查阅设备资料以及与设备厂家联系沟通，找到一种彻底清洗纤维束的方法：用2%NaOH溶液将滤料浸泡24 h后，再进行清洗。

3.1 碱洗方案的拟订

经过讨论，决定利用1#高效纤维过滤器小修的机会，进行纤维束碱洗再生的初次尝试，在常规检修项目结束后，对纤维束进行碱洗再生，方法如下：

（1）碱液的配制

①NaOH的用量为厂家提供的NaOH溶液浓度为2%，过滤器的直管段的体积为20 m3，则NaOH的用量为：20m3×2%=0.4 t=400 kg。由于是初次尝试，且400 KgNaOH的生产成本较高，小组再次与厂家沟通后，综合诸多因素，将碱液的浓度设定为0.2%，则需NaOH的用量为40 kg。

②碱液加入过滤器的位置：碱液可以从两个位置加入到过滤器内，一个是顶人孔，另一个是下人孔。顶人孔加入的优点是可以使纤维束充分接触碱液；缺点是位置较高，碱液具有很强的腐蚀性，因此操作的安全性差。下人孔加入的优缺点正好与之相反，从安全性角度考虑，最终选择从下人孔加入碱液。

③碱液水位的控制：过滤器内纤维束的顶部距离过滤器顶部约1.8 m，若从操作上考虑，只需简单地将过滤器进满碱液；但为了节约成本，控制低成本的同时，最大量地提高碱液的浓度，于是决定进碱液时，保持顶人孔敞开，在进碱液的同时，安排专人从顶人孔处察看碱液水位，待水位刚满过纤维束顶部时即停止进水。

（2）用碱液浸泡纤维束时，为使纤维束浸泡充分，经讨论后，决定在浸泡20 h后，开压缩空气进行搅拌，其作用是：①使碱液进一步渗入纤维束，不留死角；②松动纤维束，尽量使抱团的纤维束分离开。

（3）排液处理：由于碱洗纤维束后的排液呈碱性，且过滤器的排水是直接排至地沟，直接外排会造成外排水pH值超标。为此，现场须对过滤器正排管进行临时改造，将正排管引至混床的排水沟，排至于中和池，同时，清洗时水位控制在上窥视孔，保证排气管和反排管不出水，仅通过正排管排水，这样可以保证滤器的排水排至中和池。正排管临时改造示意 图如图3所示。

图3 改造前后正排管排水图

（4）浸泡的碱液放空后，水洗纤维束时，适当辅以压缩空气搅拌，以便充分冲洗残留在纤维束内的碱液；同时，水洗时须从过滤器顶部进水，关闭排气门和反排门，以免碱性水排至地沟，造成外排水pH值超标；水洗结束的标准为：出水澄清、排水pH为8.5以下。

3.2 碱洗方案的实施

按照拟订的方案，进行现场具体操作实施。

（1）将1#过滤器的正排管延伸至混床排水沟，见图4。

图4 正排管延伸至混床排水沟照片

（2）配制碱溶液：由于氢氧化钠固体溶解很慢，且溶解时会大量放热，因此，采取少量多次、不断搅拌的方法将40 kg的氢氧化钠固体溶解，为防止氢氧化钠溶解时放热溅出，特别是溅到眼睛内，现场准备了冲洗水，随时应急。

（3）将溶解后的碱溶液从过滤器的下人孔缓慢倒入罐体内，封上下人孔。

（4）通过1#反洗水泵自过滤器底部进水，为节约氢氧化钠的用量、避免排气管有碱液排出，安排专人在上人孔监视水位的情况，当水位刚刚漫过纤维束时，停止进水，封上人孔门。

（5）将纤维束用碱液浸泡20 h后，开进气门，用压缩空气对纤维束进行搅动，时间为30 min，使缠在一起的纤维束充分浸泡。4 h后，将碱液全放空。

(6)从过滤器上部进水，对纤维束进行水洗。水洗过程中发现排水浑浊，呈黄褐色，且持续时间较长，为正常清洗时间的两倍多。当排水pH达到9.0左右时，再次开进气门，进行水气合洗，将纤维束中的残余碱液充分清洗。当排水pH达8.5时，停止清洗。

（7）按“过滤器反洗操作卡”对过滤器进行反洗，当排水pH为7.20左右（工业水pH为7.10）时停止反洗。

经过以上操作步骤，碱洗纤维束工作全部完成。

3.3 纤维束碱洗再生的效果

1#高效纤维过滤器检修结束后投入运行，初始运行压差为0.04 MPa，运行两周后，压差仍为0.04 MPa。

4 结论

通过对纤维束的碱洗再生，过滤器的运行压差由0.3 MPa降为0.04 MPa，效果明显。充分地运用理论与现场生产实际相结合的方式，从实际操作的可执行性及生产的经济性综合考虑，找出了较好的符合现场实际的纤维束的碱洗再生方法，为进一步讨论纤维束有效再生提供了经验参考。

[1]王九思，陈学民，肖举强，等.水处理化学[M].北京：化学工业出版社，2002，194-200.

Alkali Washing Regeneration of Fiber Bundles of High Performance Fiber Filter

Li Shenglan1，Zhou Huangbin1，Du Weihua1，Xu Huaipeng1，Su Ning2

(1.Thermal Power Plant of Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd.,Maanshan,Anhui 243000,China; 2.Anhui Special Equipment Inspection Institute,Hefei,Anhui 230051,China)

The water filtration system of chemical water treatment at the thermal power plant of Masteel New Area adopted currently domestically advanced raw water filtration equipment of the GXY-B type high-efficiency fiber filter.Due to raw water quality deterioration in recent years and factors such as the characteristics of fiber bundles,however,the operation differential pressure of the fiber filters has gradually increased to up to 0.3 MPa, much higher than the design value (less than 0.1 MPa).Through technical trials of alkali washing regeneration process on the fiber bundles,the operation differential pressure of the high efficiency filter was reduced to 0.04 MPa,which has greatly prolonged the service life of fiber bundles,ensured consistent,stable and economic production operation and brought significant economic benefit.

raw water filter;high-efficiency fiber filter;operation differential pressure; alkali washing regeneration

TF085

B

1006-6764（2015）06-0052-03

2015-03-20

李圣兰（1969-），女，大学专科学历，工程师，现从事电厂化学专业相关技术工作。