脱硫废水处理系统多介质过滤器滤水量下降原因分析及对策

王 典，卢 卫，黄晓峰，蒋利群，刘 兵

（华能国际电力江苏能源开发有限公司南通电厂，江苏 南通 226001）

石灰石—石膏湿法脱硫工艺因其脱硫效率高、适应性强等优点，在我国火电厂内被广泛使用。因石灰石浆液与烟气直接接触吸收烟气中的SO2，烟气里的重金属、粉尘、氯等污染物被转移至浆液中，所以脱硫废水主要呈弱酸性，悬浮物含量较高，主要为石膏颗粒与含Si、Al 及 Fe 的化合物等，含盐量在10 000～40 000 mg/L，主要含 Cl-、SO42-、Ca2+、Mg2+等无机离子，重金属及其他污染物含量较低。采用多介质过滤器处理废水具有投资少、管理方便、占地面积小、节约水资源、寿命长、处理效果好且稳定、工艺流程可靠，装置简单而多样等优点，是化学水处理工程中去除水中各种悬浮物及杂质的理想处理设备，通过最佳的工艺组合，可以降低水中的悬浮物含量，达到减少对环境的危害，取得最佳的经济效益和环保效益。南通电厂根据市环境保护规划，将脱硫废水经过深度处理后，回到废水循环系统进行复用，真正实现了废水零排放。过滤器滤水量及滤水净度直接关乎到废水能否被复用，是环保工作的关键。文章以该电厂为例，针对脱硫废水处理系统多介质过滤器滤水量下降的问题，通过分析，提出解决措施。

1 多介质过滤器

多介质过滤器实为压力式过滤器，由无烟煤滤层和石英砂滤层双层滤料组成，滤料上层为无烟煤，下层为石英砂。（1）工作原理。多介质过滤器主要参数见表1。其工作过程可分为过滤及反冲洗两个阶段。过滤时原水加入定量混凝剂（如若为沉淀水，不再加入混凝剂）并经过泵快速混合（反应）后，由进水管进入压力滤器，水均匀地分布于滤层上部，并经过滤料，利用石英砂过滤作用去除水中的悬浮物，从而达到净化的目的。

表1 JJL1600 压力过滤器主要技术参数

在过滤过程中，由于不断地截留水中的污物，滤料层的孔隙会不断减小，水阻力会逐渐增大；当滤层水头的损失达到其最大允许值时（或过滤水质已接近超标时），应进行反冲洗，反冲洗的周期一般是根据出水的水质或水头损失多少来确定的。为了保证出水水质，必须对滤层进行反冲洗（一般每天至少应反冲一次）。反冲时，清水流经底部出水管流入滤器，具有一定压力的反冲水将滤层缓缓托起，使石英砂等滤料颗粒相互摩擦碰撞，从而使滤料冲洗干净，反冲洗的污水由进水管排出。这样，整个系统就能够维持连续运行，原水不间断的送入到过滤器中，然后经净化后变成清水不断从过滤器流出，这就是过滤器工作原理。

当脱硫废水由上至下的通过滤料时，水中悬浮物在吸附和机械阻流双作用下被滤层表面截留，当水流进入滤层中间，由于滤料层中的砂粒排列的更加紧密，使得水中微粒拥有更多机会与砂粒碰撞，因此水中凝絮物、悬浮物及砂粒表面互相粘附，水中杂质被截留在滤料层中，从而得到澄清水质。

当过滤器在线运行久了，过滤器内部压力升到设定压力时，系统设置备用过滤器投入运行，原在线过滤器进行自清洗（反洗）并转入备用。在反洗过程中由于滤料存在较大的粒度差和密度差，过滤层会自动分层。

（2）过滤器功能。①将水中的由悬浮物凝聚而成的片状物及使用沉淀、气浮等方法却不能去除的粘结胶质颗粒，通过压力滤器内所装的滤层去除，使水达至透明。②适用出水浊度一般在 5 mg/L 以内的工业用水、生活用水的工矿企业和城镇给水处理设施。过滤器对工业污水中的悬浮固体物有优良的去除效果。③双层滤料滤器适用于进水浊度经常在 100 mg/L 以内，未使用过混凝剂沉淀的原水（如使用浊度更高的原水时，应注意将过滤器运转周期缩短或将其滤速降低），在使用时应在过滤器前加注混凝剂。

（3）滤料选择规格。过滤器的滤料在装填前应按使用要求认真筛选，并在冲洗干净后方可填入过滤器中，安装顺序要求为罐底部滤料衬托层直径最大，往上滤料直径逐层减少（表2）。

表2 滤料分层厚度表

2 多介质过滤器运行异常状况

化学区域脱硫废水处理系统配备两台JJL1600 多介质过滤器（以下简称过滤器），一用一备，主要作用是脱硫废水经过加药处理后，通过过滤水泵把废水注入多介质过滤器进行过滤，从而去除脱硫废水中由悬浮物凝聚的片状物及沉淀、气浮等方法不能除去的粘结胶质颗粒，即将废水通过滤器内所装的滤层进行过滤，使水达标。

自2020 年5 月正式投用以来，已处理约5.4 万吨来自脱硫公用区的脱硫废水。2022 年3 月初，两台过滤器出现过滤水量至低限的情况，短时运行失效，且反洗系统加装的曝气风机压力从原0.04 Mpa 升高至0.076 Mpa，泄压阀动作（＜0.05 Mpa），导致反洗效果差。打开过滤器人孔门观察容器内部，发现石英砂滤料、无烟煤滤料与石膏混凝、板结（图1）。

图1 混凝板结的滤料

3 原因分析

在运行过程中，脱硫废水中的悬浮物被滤层截留、吸附，并逐步在滤层积累，滤层孔隙被污物逐渐堵塞，从而在滤料层表面形成了滤饼，其中一些悬浮物在水流冲击下逐渐移到下层滤料中去，使水中悬浮物含量持续上升，水质变差，最终造成滤料板结。脱硫废水穿过板结滤料层时阻力会增大，造成过滤器内部压力升到设定压力，导致过滤器失效，滤水量下降。过滤器内石英砂滤料、无烟煤滤料与石膏混凝、板结的原因：

3.1 过滤器反洗效果差

（1）水反洗水量不够。滤料清洗前，过滤器反洗运行逻辑为：①水反洗。水反洗时间为1 min，反洗至滤料层顶松、膨胀（40%～50%），保证滤料颗粒有足够的间隙使污物迅速随水排出滤料层。②气反洗。气反洗时间为5 min，利用气体对滤料擦洗，使得滤料间相互摩擦，促使滤料表面附着污物脱落，达到清洗目的。③静置。静置1 min 至滤料自动分层。④水反洗。重复2 min 带走滤料层中污物。⑤静置。再次静置1 min 消除滤料间隙，恢复滤料紧密排列。

在本次处理过程中，发现第二步水反洗时间偏短，反洗出水水质较差，未能达到滤水要求。逐将第二步水反洗时间由2 min 设置成5 min，反洗出水水质有明显改善。

（2）气反洗气量不够。处理过程中，气反洗送气的曝气风机出口管道上压力表指示偏高，压力达到0.062 Mpa，超过正常值（0.05 Mpa）上线，泄压阀保护动作，大量气体从泄压阀排放，进入过滤器内的反洗气量不够，过滤器内未见图2 中的翻腾现象，气反洗效果不符合要求。

图2 过滤器内曝气清洗垫层石英砂滤料

经查验，过滤器反洗在进入第二步续气反洗阶段时，过滤器内依然充满水，这一状况不符合过滤器气反洗的前提条件。同时，反洗气量不够会导致过滤器内的反洗空气分布不均匀，随着反洗空气的反复搓动，搓动量相对较小的地方，不能有效去除滤料表面污物，继续投入到下一正常滤水周期后，会造成局部负荷进一步增大，污物从表面沉入内部。附着污物的砂粒会结成小泥球且逐渐增大，并同时向过滤器的滤层深度延伸，加速过滤器失效。

3.2 过滤器进水水质差

过滤器进水水源主要来自于两个供水系统，一个是脱硫公用区的脱硫废水，另一个是化学区域辐流式沉淀池溢流水。这两种水源均含有一定量的石膏及其他悬浮物。当水中的石膏含固率升高，一方面会导致进水水量降低，另一方面石膏的粘附性会使其悬浮物堵塞滤料，阻碍制水。

4 处理方法

（1）人工清洗。打开过滤器入孔门，将石英砂垫层以上滤料出至过滤器外部，利用外接除盐水进行清洗，垫层石英砂则在过滤器内进行清洗，直至清洗水无明显污浊。

（2）气洗。将处理好的滤料重新填入过滤器内，注入除盐水直至没过滤料，达到滤层表面上100～150 mm 位置，再通入厂用气进行气反洗。实验证明：曝气风机出口管道上压力表指示正常（0.028 Mpa）、泄压阀未动作，过滤器内翻腾效果良好，满足气反洗要求。气洗5～10 min 后静置，打捞出浮沫后排尽反洗水。

（3）改善进水水质。根据脱硫公用区至化学区域脱硫废水水质，及时调整三联箱加药量，改善过滤器进水水质（进水浊度＜100 mg/L），确保脱硫公用区预沉池溢流的含固率≦3%。

（4）对过滤器进行设备整改。①在整改未完成前，运行人员需手动进行过滤器反洗。②将原有的排气管更换管道材质，由不锈钢管替换掉碳钢管，防止水汽锈蚀的杂质掉落过滤器中，影响过滤水质。同时延长管道至地沟中，便于排放混合水汽，以免排放过程中影响现场环境。③在原有过滤器排放阀门后增设一只气动控制隔离阀。在反洗过程中，运行人员通过远程控制，及时调整反洗水的排放量，提高反洗过程的控制效率。④增设反洗水取样阀。在过滤器反洗水出口管上增设取样管，并增加反洗水取样阀。在反洗运行过程中，便于运行人员即时取样，确定反洗水水质，及时调整反洗过程。⑤根据人工反洗的情况，修改过滤器反洗运行逻辑。增设反洗过程中的过滤器排水控制，以及调整水反洗实际运行时长。

5 总结

通过对运行操作流程优化以及对设备结构整改后，运行人员对过滤器进行了多次反洗，并记录对比了滤料清洗前后对运行工况，见表3。

表3 滤料清洗前后对比表

通过数据对比可以看出，滤料的清洁程度对过滤器的运行工况的影响十分明显。目前，从观察窗中观察存留反洗水的反洗情况，辐流式沉淀池的出水口反洗出水浊度已得到极大的改善。与运行人员沟通后，决定在条件允许的情况下，尽可能进行多次反洗，同时加强对反洗水至辐流式沉淀池出水管取样水的浊度检测，确保多介质过滤器的运行正常，保证电厂废水的零排放。