缝隙式金属过滤器和全自动砂滤器在炼油厂循环水场的应用
1.概述
在工业循环水处理中，循环水水质的好坏直接关系到装置动力热力设备安全运行，而旁滤系统是循环水处理至关重要的一部分。在石油化工企业中，一般旁滤系统采用的是重力无阀滤池。大庆石化公司炼油厂供水车间第五循环水场于1991年建成投产，设计处理能力R=6000 t /h，实际处理量为5100 t/h。 2003年，考虑到装置扩建改造循环水水量的增加及水质要求的提高，原有的重力无阀滤池无法满足生产需求。经过调研和充分论证决定对原有的旁滤系统进行更新，循环水经金属过滤器处理后，再经全自动砂滤器过滤，不仅满足了循环水旁虑系统出水水质要求，而且降低了生产运行成本。
2.循环水旁滤系统工艺现状及问题
原循环水旁滤系统采用的是重力无阀滤池，采用颗粒状石英砂为滤料，利用虹吸原理设计的一种等流速快滤池，流速为6~10m/h。为了保证处理水量，系统采用两个滤池并联，处理量80t/h×2=160 t/h。通过长期运行观察，存在以下三个方面的问题：
2.1无阀滤池反洗时，需要带走大量的循环水，造成反洗自用水消耗量大。
2.2无阀滤池采用颗粒状滤料石英砂进行过滤，其过滤精度受滤料粒径限制，再者，颗粒状石英砂易造成乱层及分布不均，严重时出现偏流而影响了出水水质，导致其出水浊度达不到要求（规范要求的循环水旁滤池出水浊度≤5 mg/l）。而且，大庆石化公司炼油厂有其特殊性，于1963年建厂，设备陈旧，装置频繁泄漏，造成循环水浊度、含油和COD严重超标，影响循环水水质，而且持续时间长，有的长达一个月之久。
2.3受地理环境影响，我国北方地区冬季寒冷漫长，气温多在-30~-20℃左右，给无阀滤池的保温提出了严格的条件。为了保证其正常运行，一直采用蒸汽伴热。
3.缝隙式金属过滤器的工作原理与工作过程
全自动缝隙式过滤器正常过滤是由滤元来完成的，废水从进水管进入过滤器的下壳体后进入壳体的滤元过滤，在滤元中将悬浮物留后，将滤后水送往用户或下道处理工序。
过滤器的反冲洗是由一套旋转机构来完成的，旋转机构的动作是由差压传感器及电脑来控制的。
滤元横断面为圆形或多边形过滤柱,它是由V 形不锈钢丝缠绕在不锈钢骨架上焊制成的网筒,这种过滤网具有强度高,有效过滤面积大,易反冲洗,长期工作不糊网,过滤精度高等特点。它的精度可以截留O.08mm 的固体颗粒,同时,截留V 过滤区的颗粒杂质易于在反洗时冲洗排除。它的强度可以承受由于反冲时冲洗压力与正常工作压力的交替变化所形成的交变应力与正常工作压力的交替变化所形成的冲击,因而可以保持长期自动运行工作。
缝隙式金属过滤器的工作过程如下(如图) :需要处理的水经进口11 流入配水区I 配给每个滤元3 ,水经滤元3 处理后流入过滤区Ⅱ,过滤后的水由出口4 流出。当滤元截留一定数量的杂质后,阻力的大小通过传感器传递给电脑系统,电脑系统有一套程序,这个程序能够把从传感器传来的数据编译整理,根据压力大小把处理后的数据再传递出去,当阻力增加到程序中设定的值时,就发出启动指令,使系统自动启动传动装置1 ,反冲洗阀9 自动打开,传动轴带动反冲洗管6 旋转,靠处理后的水与大气的压差对滤元逐个进行清洗,反冲洗排水经排水管排出,由于自动反冲洗滤元内外的压差逐渐减小,传感器这时又把已减小了的阻力数据传递给电脑,当阻力小到设定值时,则发出停机指令,反冲洗结束,反冲洗结束后,传动机构1 自动停机,反洗阀9 自动关闭。同时,还设置了时间和受动程序。
4.优化运行，节能降耗
4.1高效的悬浮物去除率
循环水经缝隙式金属过滤器处理后，再经全自动砂滤器过滤排入塔池，基本达到了旁滤出水浊度≤5 mg/L。由表一可以看出浊度合格率在2003年11月后有了一定的提高，从2003年5月到2003年10月，合格率平均值90.8% ，2003年11月到2004年4月，合格率平均值95.8%，提升了5个百分点。
表一： 单位mg/L
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注：更新后的旁滤系统在2003年11月正式投用。浊度控制指标≤ 30 mg/L。
重力无阀滤池在反洗时，虹吸流量为进水流量的6倍，按进水流量80 t/h，24小时反洗一次，一次5分钟计算，平均每小时反洗排水（80×2×6）/（12×24）=3.33 t。在水质恶劣时期，为了保证水质，有时24小时强制反洗达2次，平均每小时反洗排水3.33×2=6.66 t，造成水量的极大浪费。而采用金属过滤器和全自动砂滤器后，金属过滤器的反洗水量不大于过滤水量的0.3~0.5%，按24小时反洗一次计算，平均每小时反洗排水200×0.5%= 1t。而全自动砂滤器在反洗过程中，反洗水自给，反洗时进水不会流失，按24小时反洗一次计算，平均每小时反洗排水（80×2）/（12×24）=0.56t。旁滤系统反洗平均每小时反洗排水1+0.56=1.56 t。全年可节约水量（3.33-1.56）×24×365=15505.2t，1t污水处理费按4.5元计算，全年可节约排污费15505.2×4.5=69773.4元。
4.3不需要保温，降低了能耗
重力无阀滤池在使用过程中，需要防冻。北方冬季漫长，从头年10月份到第二年4月份，无阀滤池一直采用蒸汽伴热。而缝隙式金属过滤器和全自动砂滤器具备依靠自身过滤水防冻功能的结构设计，每年可以节省一笔可观的伴热费用。
4.4不需要更换滤芯
重力无阀滤池的滤料石英砂在使用过程中容易板结，为了保证其处理效果，需要定期清洗，严重的必须更换。由于装置换热器频繁泄漏，滤料2年需要更换一次。而金属过滤器则不同，滤芯被污染后，可以随时单独拆卸，进行人工检查或清洗，恢复其过滤性能。滤芯5-10年不需要更换，每年可节约材料费和人工费约3万元。
4.5自动化程度强
滤池控制系统采用PLC一体化统一控制方式。控制方式为“压差/时间”自动控制及手动控制（由切换开关选择）。“压差”控制方式为：当过滤器过滤时随过滤层阻力增加，压差达到1.5米水柱时，控制器控制输出，关闭进水电动阀，同时缓开排水阀，冲洗5分钟，关闭排水阀，开进水阀，进行下一周期过滤。“时间” 控制方式为：当过滤器过滤时间达到设定值时，控制器控制输出，关闭进水电动阀，同时缓开排水阀，冲洗5分钟，关闭排水阀，开进水阀，进行下一周期过滤。
5.结论
缝隙式金属过滤器以其高速过滤、处理水量大、全自动、占地面积小等特点在工业水处理中取得了理想的处理效果，如果它能与全自动砂滤器配合起来使用，效果更加明显。应用实践表明, 两者结合起来不仅在冶金、石油化工、电力等水处理技术领域有着广阔的应用前景,而且在纺织、轻工、食品、市政等行业的固液分离浓缩、净化等工艺过程中,也具有广泛的应用市场，在以后应该成为一种发展趋势。
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