工業(yè)電動(dòng)濾水器：反沖洗全自動(dòng)濾水器污垢堵塞原因分析及處理

      工業(yè)電動(dòng)濾水器：反沖洗全自動(dòng)濾水器污垢堵塞原因分析及處理，某大型煤化工含鹽污水系統(tǒng)反沖洗全自動(dòng)濾水器頻繁污堵，而設(shè)備自帶的清洗流程已遠(yuǎn)不能清洗干凈，嚴(yán)重影響超濾膜組運(yùn)行，對反沖洗全自動(dòng)濾水器系統(tǒng)進(jìn)行拆檢，發(fā)現(xiàn)是設(shè)備內(nèi)部濾網(wǎng)的彎折處存在大量紅棕色鐵的膠狀物和生物粘泥，判斷為化學(xué)、生物和雜質(zhì)共同作用造成。對此通過使用EDTA溶劑、自配化學(xué)清洗液、高壓機(jī)械沖洗的方法進(jìn)行處理。
1概述
      某大型煤化工含鹽污水處理系統(tǒng)（工藝流程如圖1所示）主要處理污水生化處理裝置的尾水、各循環(huán)水場的排污水以及脫鹽水站的排污水，系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理規(guī)模定1500m3/h。主要由預(yù)處理系統(tǒng)，即含鹽廢水調(diào)節(jié)罐、混凝池、石灰反應(yīng)池、純堿反應(yīng)區(qū)、絮凝區(qū)、V形濾池，膜處理系統(tǒng)，即超濾、反滲透，和污泥處理工序。進(jìn)水經(jīng)過預(yù)處理，保證出水滿足膜處理系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)要求。
2工業(yè)電動(dòng)濾水器：反沖洗全自動(dòng)濾水器項(xiàng)目運(yùn)行問題
      項(xiàng)目調(diào)試完成，同年12月進(jìn)入正常生產(chǎn)至今，已累計(jì)運(yùn)行近8400h，累計(jì)處理含鹽廢水突破400萬m3。但在為期一年的運(yùn)行過程中，由于實(shí)際進(jìn)水指標(biāo)與設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)偏離等原因，造成系統(tǒng)頻繁出現(xiàn)超濾反沖洗全自動(dòng)濾水器污堵，導(dǎo)致整套裝置停運(yùn)的情況，近一年的時(shí)間內(nèi)多達(dá)4次，頻繁的開停工給裝置運(yùn)行帶來了巨大的影響，造成了人力財(cái)力的雙重?fù)p失。該項(xiàng)目超濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)和實(shí)際進(jìn)水指標(biāo)如表1所示。
表1超濾系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)控制指標(biāo)
本項(xiàng)目反沖洗全自動(dòng)濾水器系統(tǒng)如圖2所示。
3工業(yè)電動(dòng)濾水器：反沖洗全自動(dòng)濾水器
      工業(yè)電動(dòng)濾水器：反沖洗全自動(dòng)濾水器是一種利用精密濾網(wǎng)直接攔截液體中的雜質(zhì)，漂浮物，顆粒物、機(jī)械雜質(zhì)等，同時(shí)降低水的濁度，減少污垢，保障后續(xù)超濾、納濾以及反滲透等膜系統(tǒng)正常工作及延長使用壽命的精密設(shè)備，它具有可自動(dòng)排污的特點(diǎn)。
      在過濾過程中，細(xì)濾網(wǎng)的內(nèi)層雜質(zhì)逐漸堆積，它的內(nèi)外兩側(cè)就形成了一個(gè)壓差，當(dāng)這個(gè)壓差達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，將開始自動(dòng)清洗過程。在自動(dòng)清洗過程中，反沖洗全自動(dòng)濾水器排污閥打開，組件中的水力馬達(dá)室釋放壓力形成負(fù)壓作用，通過吸嘴吸取細(xì)濾網(wǎng)內(nèi)壁的污物，由水力馬達(dá)流入水力馬達(dá)室，由排污閥排出，形成一個(gè)吸污過程。當(dāng)水流經(jīng)水力馬達(dá)時(shí)，帶動(dòng)吸污管進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由水力缸活塞帶動(dòng)吸污管作軸向運(yùn)動(dòng)，吸污器組件通過軸向運(yùn)動(dòng)與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)合將整個(gè)濾網(wǎng)內(nèi)表面完全清洗干凈。整個(gè)清洗過程消耗水量很少，一般占進(jìn)水流量的10%，反沖洗時(shí)間為10s。
      在該項(xiàng)目反沖洗全自動(dòng)濾水器實(shí)際運(yùn)行過程中，由于來水溫度波動(dòng)較大、藥劑投加濃度波動(dòng)以及裝置開工階段管道池體沖洗不徹底，殘留機(jī)械雜質(zhì)等原因，造成反沖洗全自動(dòng)濾水器頻繁污堵，而且通過自清洗無法恢復(fù)制水通量和設(shè)備設(shè)計(jì)的除雜結(jié)果，給裝置運(yùn)行帶來了巨大的壓力。
4工業(yè)電動(dòng)濾水器污堵原因分析
      對4套工業(yè)電動(dòng)濾水器：反沖洗全自動(dòng)濾水器拆檢發(fā)現(xiàn)，在過濾器內(nèi)部濾芯表面和褶皺處存在大量紅棕色膠狀物和生物粘泥（圖3所示），對比該套工藝進(jìn)水水質(zhì)和該系統(tǒng)組合工藝，總結(jié)出造成反沖洗全自動(dòng)濾水器污堵的原因主要有以下幾點(diǎn)。
4.1藥劑投加不精確
      在該套工藝中，由于生化處理裝置的尾水硬度較高，在高效沉淀池工藝中，考慮了石灰—純堿法深度除硬度的措施，盡可能降低反滲透進(jìn)水的硬度。正常運(yùn)行過程中，即藥劑量和水質(zhì)指標(biāo)相對應(yīng)的情況下發(fā)生的化學(xué)作用如下：石灰投加去除暫時(shí)硬度：Ca（HCO3）2+Ca（OH）2=2CaCO3↓+2H2OMg（HCO3）2+2Ca（OH）2=2CaCO3↓+Mg（OH）2↓+2H2OMgCl2+Ca（OH）2=CaCl2+Mg（OH）2↓純堿投加去除永久硬度：CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4 CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2Na2Cl MgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2SO4 MgCl2+Na2CO3→MgCO3+2NaCl而當(dāng)混凝區(qū)混凝劑FeCl3投加過量時(shí)，未完全作業(yè)的混凝劑隨著水的推流進(jìn)入石灰反應(yīng)區(qū)，進(jìn)而與石灰進(jìn)行反應(yīng)，發(fā)生的化學(xué)作用如下：2FeCL3+3Ca（OH）2=2Fe（OH）3↓+3CaCl2
由于此階段FeCl3濃度降低，反應(yīng)則會生成磚紅色Fe（OH）3膠體，隨著水流進(jìn)入反沖洗全自動(dòng)濾水器，長期積聚造成過濾器堵塞。
      此外，在系統(tǒng)長時(shí)間運(yùn)行過程中，積聚的CaF2、BaSO4、CaSO4等物質(zhì)，也是引起過濾器污堵的重要原因。
4.2工業(yè)電動(dòng)濾水器：反沖洗全自動(dòng)濾水器來水水溫波動(dòng)較大
      溫度是影響混凝劑作用效果的一大因素，對混凝效果有明顯的影響。其原因主要有以下幾點(diǎn)：
      ①無機(jī)鹽混凝劑水解是吸熱反應(yīng)，低溫水混凝劑水解困難。特別是硫酸鋁，水溫每降低10℃,水解速度常數(shù)約降低2~4倍。
      ②低溫水的粘度大，使水中雜質(zhì)顆粒布朗運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度減弱，碰撞機(jī)會減少，不利于膠粒脫穩(wěn)凝聚。同時(shí)，水的粘度大時(shí)，水流剪力增大，影響絮凝體的成長。
      ③水溫低時(shí)，膠體顆粒水化作用增強(qiáng)，妨礙膠體凝聚，而且水化膜內(nèi)的水由于粘度和重度增大，影響了顆粒之間粘附強(qiáng)度。而當(dāng)來水水溫發(fā)生變化時(shí)，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并調(diào)控水溫和加藥量，是造成水處理藥劑反應(yīng)不完全，造成反沖洗全自動(dòng)濾水器污堵的另一重要原因。
4.3處理負(fù)荷增大，高密池和V型濾池截留不完全，造成產(chǎn)水濁度超標(biāo)
      當(dāng)來水水量突然增加時(shí)，加藥量調(diào)整不及時(shí)或者沒有進(jìn)行調(diào)整，會因?yàn)樗巹┝窟^小而無法與固體顆粒物進(jìn)行充分混凝，造成出水濁度超標(biāo)，進(jìn)而進(jìn)入反沖洗全自動(dòng)濾水器，是造成過濾器進(jìn)水濁度超標(biāo)，發(fā)生濾網(wǎng)污堵的又一原因。
4.4工業(yè)電動(dòng)濾水器：反沖洗全自動(dòng)濾水器運(yùn)行初期未沖洗干凈
      在系統(tǒng)調(diào)試和運(yùn)行初期，進(jìn)水管道和上有構(gòu)筑物以及反沖洗全自動(dòng)濾水器設(shè)備本體安裝時(shí)殘留的雜質(zhì)未被完全沖洗干凈，長期積聚增多也是造成過濾器污堵的另一原因。
5工業(yè)電動(dòng)濾水器解決措施
      針對反沖洗全自動(dòng)濾水器污堵程度和污染物性質(zhì)，研究決定采用化學(xué)清洗和物理清洗結(jié)合的方式進(jìn)行處理。清洗前，先切斷進(jìn)出水管線上的閥門組，然后對4組反沖洗全自動(dòng)濾水器逐個(gè)進(jìn)行拆卸，使之具備清洗條件。
5.1化學(xué)清洗除垢類污堵物
      考慮到常規(guī)化學(xué)清洗藥劑種類繁多、成分復(fù)雜、價(jià)格昂貴，根據(jù)EDTA清洗具有除垢能力強(qiáng)、耗水量小、對金屬基體腐蝕性小、安全性高、操作靈活、功能全、適用范圍廣等特點(diǎn)。因此，選擇EDTA與檸檬酸的復(fù)配溶液對污染的工業(yè)電動(dòng)濾水器：反沖洗全自動(dòng)濾水器進(jìn)行酸性清洗，以去除垢類物質(zhì)。
5.1.1清洗方法
      用6%的溶液和2%的檸檬酸按比例配置成pH值在6.0左右的清洗液，然后用氣動(dòng)泵將清洗溶液進(jìn)行低壓循環(huán)，對反沖洗全自動(dòng)濾水器進(jìn)行循環(huán)浸泡4h，壓力大約0.1MPa，清洗液溫度控制在30℃~40℃。此階段主要去除Fe（OH）3膠體及Fe3+。在清洗初期，要排放10%左右的清洗溶液，因?yàn)檫@部分溶液具有較高濃度的污染物，不應(yīng)重復(fù)使用。
5.1.2清洗機(jī)理
      EDTA是一種氨羧絡(luò)合物，常用H4Y表示，其結(jié)構(gòu)式如下：HOOCCH2CH2COOHNCH2CH2NHOOCCH2CH2COOH
EDTA化學(xué)清洗的機(jī)理可簡單表示為：金屬氧化物水解與EDTA反應(yīng)，在一定的條件下生成可溶解的絡(luò)合物。這一過程涉及到EDTA的電離反應(yīng)、金屬離子的水解反應(yīng)、金屬離子與EDTA生成絡(luò)合物反應(yīng)。EDTA與鐵離子絡(luò)合反應(yīng)方程式如下：Y4-+Fe3+——FeY-由反應(yīng)式可知，EDTA與Fe3+以1∶1絡(luò)合，由于形成的絡(luò)合物穩(wěn)定且易溶于水，所以反應(yīng)向形成絡(luò)合物的方向進(jìn)行，隨著反應(yīng)的進(jìn)行會促使EDTA的電離和金屬離子的水解反應(yīng)，進(jìn)而完成整個(gè)化學(xué)除垢過程。
      由于形成的絡(luò)合物穩(wěn)定且易溶于水，所以反應(yīng)向形成絡(luò)合物的方向進(jìn)行，隨著反應(yīng)的進(jìn)行會促使EDTA的電離和金屬離子的水解反應(yīng)，進(jìn)而完成整個(gè)化學(xué)除垢過程。
      清洗過程中，隨著氧化鐵垢水解，鐵離子與EDTA絡(luò)合，完成除垢過程。而氧化鐵垢水解釋放出的OH-，部分與EDTA電離出的H+進(jìn)行中和反應(yīng)消耗掉，部分則會使洗液的pH值不斷升高，直至清洗環(huán)境達(dá)到堿性鈍化條件，完成金屬表面的鈍化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)除垢鈍化一步完成。
5.2化學(xué)清洗去除微生物污染
      用0.2%的NaClO溶液和0.1%是NaOH溶液配置成化學(xué)清洗液，然后用氣動(dòng)泵將清洗溶液進(jìn)行低壓循環(huán)浸泡2h，壓力大約0.1MPa，清洗液溫度控制在40℃左右。此過程主要去除有機(jī)物及活性生物組成的生物粘泥。
5.3機(jī)械清洗去除不溶性物質(zhì)
      采用機(jī)械增壓清洗，壓力控制在4MPa左右，沖洗時(shí)間視具體情況而定。在進(jìn)行完上述清洗步驟后，恢復(fù)反沖洗全自動(dòng)濾水器，啟動(dòng)反沖洗全自動(dòng)濾水器，進(jìn)水沖洗，讓系統(tǒng)進(jìn)行至少兩個(gè)循環(huán)的自清洗。
      此外，在工藝上加強(qiáng)上游來水水質(zhì)監(jiān)控，及時(shí)進(jìn)行燒杯試驗(yàn)，調(diào)整高密池藥劑投加量，降低反沖洗全自動(dòng)濾水器進(jìn)水濁度，有效解決了污堵現(xiàn)象，設(shè)備實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行。
      通過采取化學(xué)清洗和物理清洗的組合清洗方法，有效解決了反沖洗全自動(dòng)濾水器污堵的問題（清洗前后對比如圖4所示），從清洗完至今設(shè)備一直運(yùn)行穩(wěn)定，平均濁度保持在1NTU以下。