活性炭过滤器反洗与控制

摘 要：活性炭过滤器是水处理工艺中预处理的主要设备，活性炭过滤器能够吸附原水中的杂质，控制出水的有机物、浊度、余氯等指标，为下一步深度处理提供保障。活性炭过滤器的反洗是活性炭过滤器正常运行的重要保障，反洗的控制又是活性炭过滤器反洗的关键。

关键词：活性炭过滤器；反洗；流量控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.034

1 概述

AP1000第三代核电机组对除盐水水质要求非常严格，指标远远高于国内外各类电站用水标准。水质指标由常规电站的三项指标增加到十三项，是当今世界上电站行业中要求最严格的除盐水水质指标。活性炭过滤器是海阳除盐水系统中主要的预处理设备。当原水通过活性炭过滤器时，由于活性炭过滤器中的过滤介质（石英砂、活性炭等）的接触絮凝作用、吸附和截留作用使得原水中的杂质被吸附、截留。通过活性炭过滤器的过滤，可进一步降低原水的总有机物、浊度、余氯等。

2 活性炭过滤器的运行

活性炭过滤器在运行一段时间后需要进行反洗，使活性炭过滤器再次满足产水要求。活性炭过滤器的反洗运行程序有满水、正洗、制水、停运。活性炭过滤器开启前必须将过滤器充满水，即先开启进水阀、排气阀等滿水后冲洗一段时间，然后关闭正洗排水阀，转入正常运转。运行一段时间后，活性炭的吸附能力减弱，产水水质余氯和浊度都没有满足要求，因此要对活性炭进行反洗。活性炭过滤器的反洗程序有反洗排气、反洗、正洗、系统备用。然而活性炭的反洗过程是活性炭过滤器正常运行的关键，因此怎样控制活性炭过滤器的反洗强度并且达到最佳效果，是活性炭过滤器反洗的关键。

3 活性炭反洗与控制

本系统活性炭过滤器设计流量64t/h，原水浊度<1。活性炭底部石英砂垫层分为五层，粒径从1-32mm不等，总高度为850mm，活性炭为椰壳，粒径为0.5-1.2mm，填装高度为2m。将活性炭过滤器A、B、C、D分为两组，A、B为第一组，C、D为第二组。两组活性炭过滤器填装完填料后满水浸泡，第一组活性炭过滤器随后开始反洗冲洗；第二组活性炭过滤器充分浸泡48小时后，进行反洗。反洗流量控制在160t/h，反洗压力0.3Mpa。反洗后观察AB活性炭过滤器在额定流量和压力下反洗时有大量活性炭从反洗排水口处跑出，同时活性炭反洗膨胀高度并没有达到上窥视镜下沿。第二组CD活性炭过滤器在同样额定流量和压力下反洗，只有少量活性炭从反洗排水口跑出。分别取第一组和第二组活性炭过滤器排水口跑出的炭，放水盛水的烧杯中静止观察，48小时后，AB活性炭过滤器跑出的炭有大部分浮在水面上，少部分沉入底部；第二组CD活性炭过滤器跑出的炭几乎全部浮在水面上，几乎没有沉入底部的有效炭。由此得出结论，活性炭过滤器在填装之后，需要经过充分的浸泡，否则会将部分有效炭反洗跑出，但是任然是有一部分无效的浮炭需要反洗排出，通过烧杯静止实验可以判定跑出的那些是有效炭，那些是浮炭，由此可知活性炭过滤器反洗时浮炭的跑出是不可避免的。经过正冲后，测量产水浊度1左右，同时无法测量SDI，证明反洗强度没有达到要求。

将AB活性炭过滤器充分浸泡后，对AB活性炭过滤器分别进行反洗，A过滤器反洗时，启动一台反洗水泵，流量180t/h，扬程32m。逐渐调节活性炭过滤器的反洗流量至泵的额定流量，反洗过程中会有大量的黑色炭沫从反洗排水口排出，观察活性炭过滤器上窥视镜，并没有看到活性炭膨胀至上窥视镜高度。反洗至反洗排水口排水清澈。B活性炭过滤器反洗时，启动两台反洗水泵，每台流量180t/h，扬程32m，逐渐调节活性炭反洗流量至240t/h，此时观察到活性炭膨胀高度达到上窥视镜下沿，调整反洗流量至稳定值，反洗至反洗排水口出水清澈。分别正冲活性炭过滤器AB，分别测量活性炭AB的产水浊度和SDI，A活性炭过滤器出水浊度为0.4左右，B活性炭过滤器出水浊度为0.15左右；分别测量AB过滤器的SDI值，A活性炭过滤器出口SDI无法测量，在未达到15分钟时，SDI膜（0.45um）发生堵塞，不出水。B活性炭过滤器出口SDI为3左右。活性炭过滤器A的SDI膜上附着很多黑色颗粒，证明反洗强度没有达到要求。由此得出结论，活性炭过滤器在经过充分浸泡后进行反洗时，反洗强度在调节至单台泵最大出力180t/h时，活性炭过滤器并没有得到充分反洗，反洗膨胀高度远未达到上窥视镜下沿处；在反洗强度逐步调节至230t/h时，活性炭过滤器的反洗膨胀高度达到上窥视镜下沿处，反洗至出水清澈后，测得数据满足活性炭出水水质要求，因此活性炭过滤器反洗时要通过观察控制流量，才能达到反洗的最佳效果。

将活性炭过滤器CD进行同样的反洗操作，反洗活性炭过滤器C时启动一台反洗水泵调节流量至180t/h；反洗活性炭过滤器C时，启动两台反洗水泵调节流量至240t/h，得出类似的结论。同时再活性炭过滤器控制流量反洗的过程中，要分别取ABCD活性炭过滤器反洗排水口水样，每隔10分钟分别取一次，分别做烧杯静止实验。静止24小时后，ABCD活性炭过滤器的反洗排水，在最初取样的时候会有大量的黑色粉末状沉淀物，同时又少量的活性炭漂浮在水面上；第二次的反洗排水取样，经过静止后依然会有大量黑色粉末状沉淀物，但是水面上几乎没有活性炭漂浮；第三次反洗排水取样，经过静止后发现黑色粉末状沉淀物减少，水面上没有活性炭漂浮；第四次反洗排水取样，经过静止后发现，AC活性炭过滤器反洗排水中的黑色沉淀物明显少于BD活性炭过滤器反洗排水中的沉淀物，；随后一直保持这样的趋势，AC反洗排水先达到清澈，BD反洗排水后达到清澈要求。由此得出结论，AC活性炭过滤器在小流量反洗过程中没有达到最佳的反洗效果，任然有部分黑色炭沫存留在活性炭过滤器中，会污染产品水；CD活性炭过滤器在大流量的反洗强度下，达到了充分反洗的效果，出水水质能够满足要求，同时不会频繁反洗过滤器。在反洗过冲中发现，在最初的反洗取样中发现，始终都会有少量的活性炭在反洗最开始时微量跑出。

4 结论

活性炭过滤器在首次填装后，要经过不少于48小时的充分浸泡，让活性炭充分吸水后缓慢沉入水下，否则反洗时会有活性炭跑出；活性炭过滤器在反洗过程中，应该通过观察活性炭的反洗膨胀高度，结合设计和计算，控制反洗流量，当反洗膨胀高度达到上窥视镜下沿时，稳定流量进行充分的反洗至反洗排水清澈。活性炭过滤器在反洗开始的时候，会有少量活性炭从排水口排出，随着反洗的进行，逐渐没有活性炭跑出。经过大流量反洗后，将活性炭中的黑色炭沫反洗干净，使活性炭中的微小颗粒物不会污染产品水，达到活性炭过滤器的设计要求，出水浊度<1，SDI<5，余氯控制为0，满足反渗透的进水条件。

参考文献：

[1]AP1000化学手册[S].

[2]杨维尧，韩志刚.活性炭反冲洗工艺对出水颗粒物影响要素研究[J].

[3]孙晓伟.反冲洗对生物增强活性炭工艺稳定性的影响研究[J].科技创新与应用.

作者简介：王唤成，男，吉林四平人，本科，助理工程师，主研究方向：机械自动化。