1．概述

生水系統(tǒng)是動力廠化學水處理的重要環(huán)節(jié)，生水水質的好壞直接影響著后續(xù)水處理的設備運行狀況及除鹽水的水質，從而關系到動力熱力設備安全運行。我廠原生水系統(tǒng)設計負荷為480t/h，由于十五擴建改造需要，生水水量的增加及水質要求的提高，原有兩臺處理能力為240t/h的重力無閥濾池無法滿足生產(chǎn)需求，且系統(tǒng)存在問題，改造已是當務之急；經(jīng)過調研和充分論證決定采用一種新型的束狀軟填料—纖維作為濾元的壓力式高效纖維過濾器。

2．生水系統(tǒng)工藝現(xiàn)狀及問題

原生水過濾設備無閥濾池是采用顆粒狀石英砂為濾料利用水力學原理設計的一種等流速快濾池，流速為6~10m/h；其生水系統(tǒng)工藝流程為原水自系統(tǒng)至低溫電站換熱器與低溫熱水換熱溫升至40℃左右后，經(jīng)無閥濾池過濾到清水池由清水泵引至后續(xù)設備進行水處理；該系統(tǒng)存在以下三個問題：

（1）　無閥濾池占地面積太大，處理能力240t/h的無閥濾池外型尺寸為8×4m2，處理能力400t/h的無閥濾池外型尺寸為10×5m2，由于受場地及生產(chǎn)情況限制無法增建一套無閥濾池；且用顆粒狀濾料進行過濾其過濾精度受濾料粒徑限制，其出水濁度高達5mg/L，濾料的清洗操作過于繁重；另外無閥濾池面積大，顆粒狀石英砂易造成亂層及分布不均，嚴重時出現(xiàn)偏流而影響了出水水質。

（2）　無閥濾池反洗自用水消耗量大，且?guī)ё叽罅繜崃?，造成熱量的極大浪費。

（3）　由于系統(tǒng)來原水水質差，兩臺換熱器堵塞及積泥垢十分嚴重，常需停運一臺進行檢修，而單臺換熱器的容量小，生水溫度達不到要求增加制水成本。

3．可行性分析

3．1 以石英砂為濾料的無閥濾池局限性

過濾單元的整個操作過程分為兩步，第一步為水中懸浮物在濾料中的被吸附、被濾除過程，第二步為濾料的清洗過程．

顆粒狀濾料如石英砂的過濾效果，可用以下公式表示

　C=Co·e-3/2·(1-ε) ·η·ηc·L/dc

　式中：Co， C－分別為過濾前后懸浮物的濃度；

　　L－濾料層厚度；

　　ε－濾料層空隙率；

　　dc－濾料顆粒粒徑；

　　η－有效碰撞次數(shù)與總碰撞次數(shù)之比，與水的混凝效果有關；

　　ηc－水中懸浮物撞擊某單元濾料的速率與流向該單元濾料速率之比；

從公式中可知，就濾池而言，提高過濾效果的主要途徑是減少濾料顆粒的粒徑，但由于受運行阻力和反沖洗操作等因素限制，顆粒狀濾料的粒徑減少將受到限制。

另外顆粒狀濾料在清洗時，由于反洗水流的水力篩分作用，在濾料層中形成了沿過濾水流方向濾料的粒徑按由小而大遞增的分布，過濾效果呈由高到低遞減的不合理現(xiàn)象，濾層中處于上部的細小濾料，因其過濾效果較高，細小的孔隙很容易就被雜質顆粒填滿，運行阻力增加并導致水中雜質的下移，而處于中下部的粗大濾料，因過濾效果較低而不能對顆粒實施更有效的濾除，濾池失效從而使得濾池的濾速、效率和濾料的截污容量等指標都難以得到進一部提高．　

3．2纖維過濾器的特點

高效纖維過濾器是一種將下端掛有重墜的膨化纖維長絲（直徑20~50um）束叢，懸吊于設在過濾器上部的多孔板上充當過濾介質的過濾設備。在纖維束叢中設置有若干個膠囊，過濾時先向囊內充水加壓強行擠壓周圍的纖維束使之密實，然后水流自下而上穿過纖維孔隙進行上向流過濾工作。清洗時先排盡囊中的水，撤消對纖維束的擠壓，使纖維束叢在重墜的重力和膨化纖維的彈力聯(lián)合作用下恢復其膨松狀態(tài)，然后進行氣、水聯(lián)合抖動擦洗將其清潔干凈，恢復到初始性能。

由于用作濾元的纖維是一種彎曲而柔軟的材料，其濾料直徑可小達幾十微米，并且在濾料層中存在著大量的縫隙空間，在過濾工作過程中，通過控制對纖維束的擠壓條件就可以得到不同的纖維孔隙率，過濾器的效率和阻力就可以控制在設定的范圍內，解決了傳統(tǒng)的過濾設備無閥濾池、虹吸濾池、機械式過濾器等均采用顆粒狀濾料如石英砂進行過濾其過濾精度受濾料粒徑較大限制的問題；微小的濾料直徑，極大地增加了濾料的比表面積和表面自由能，增加了水中雜質顆粒與濾料的接觸機會和濾料的吸附能力，從而提高了過濾效率和截污容量。兩種過濾器主要性能對比如下：

 
 無閥濾池
 高效纖維過濾器
 
濾料名稱
 石英砂顆粒
 纖維
 
濾料直徑(mm)
 0.5~1.0
 0.02~0.05
 
流速(m3/h)
 5~10
 30
 
出水濁度(mg/L)
 ≤5
 ≤2
 
截污容量(kg/m3)
 1~1.2
 5~10
 

從表中可以得知纖維過濾器的生水水質、截污容量遠高于無閥濾池；且生水經(jīng)過纖維過濾器后進換熱器可以解決原工藝流程中存在的缺陷。

經(jīng)過調研分析，我們本著工藝技術領先且自動化程度高的原則，采用PLC（Programmable Logic Controller）控制對生水系統(tǒng)工藝流程進行改造為：系統(tǒng)來生水先經(jīng)4臺3000高效纖維過濾器過濾后至低溫電站通過換4低溫熱水換熱，然后進清水池。單臺3000高效纖維過濾器設計出力210t/h。

4．經(jīng)濟效益及社會效益

該生水系統(tǒng)改造運行一年來，解決了原工藝中存在的問題，提高了出水水質及水量，降低了生產(chǎn)成本。

4．1高效纖維過濾器的出水水質有了提高，使出水濁度穩(wěn)定并小于2度，減小了陽床的負擔，可有效地提高離子交換器的周期制水量，降低酸堿耗，減輕對樹酯的污染。

4．2由于采用新工藝，過濾設備用反洗水未經(jīng)過加熱，減小了熱量損失。

無閥濾池全年反洗水量=全年制水量×(1-制水率)

                    =2500000×(1-0.974)=42500噸

反洗水熱量損失=生水溫升×反洗水量

              =15×42500×4.18

              =2.66×106(MJ)

折標準油=2.66×106/41.87=63.53(t)

其中：41.87為1kg標準油熱值；

4．3高效纖維過濾器周期制水量大，反洗水耗量小，減少了水耗；降低了排污量。

 
 周期制水量（t）
 反洗水量（t）
 制水率
 
高效纖維過濾器
 10000
 170
 0.983
 
無閥濾池
 3500
 92
 0.974
 

 　　過濾器全年節(jié)約水量=（過濾器制水率-濾池制水率）×全年生水量

                   =（0.983-0.974）×2500000

                   =22241.603噸

     全年節(jié)約排污費=22241.603×4.5=10萬元

4．4解決了換熱器堵塞問題，提高了換4換熱效果，節(jié)約了檢修費用。

改造前兩臺換熱器由于原水水質差經(jīng)常堵塞，每年每臺需檢修2~3次，生水由換熱器旁路直接進無閥濾池，低溫熱水由循環(huán)水冷卻增加了循環(huán)水場的用電負荷，同時由于生水溫度低，后續(xù)設備離子交換器的周期制水量下降，酸堿耗量增加。改造后運行半年來未發(fā)生堵塞現(xiàn)象，節(jié)約了檢修費用，降低了工人的勞動強度。

5．結論：

以纖維為濾料的高效纖維過濾器與以石英砂為濾料的無閥濾池相比，具有過濾效率高、濾速快、截污容量大、周期制水量大、自耗水低、占地面積小的特點，同時解決了原工藝流程中存在的問題，有較高的經(jīng)濟效益和社會效益；它在電廠的生水處理工藝中正逐步得到應用，如能改進纖維濾料的清洗技術，簡化過濾設備的內部結構，使之具備直接處理高濁度進水的能力和纖維過濾設備大型化發(fā)展，可在污水處理利用方面得以應用推廣。

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