重力单阀滤池在循环水处理中的应用

宋晓辉¹，佛显强²，吴庆³，吴强¹，杨敏⁴
（1.大庆石油化工总厂炼油厂，黑龙江 大庆 163711；2.大庆油田设计研究院, 黑龙江 大庆 163711；3.大庆油田化工总厂动力厂，黑龙江 大庆 163711；4.哈尔滨江堤工程处，黑龙江 哈尔滨 150010）

　　摘要：介绍重力式单阀滤池的作用原理、实际应用效果、存在问题及解决方法，使单阀滤池在寒冷地区室外的应用更加广泛。
　　关键词：单阀滤池；循环水处理；防冻
　　中图分类号：TU991.24
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2000)04-0044-03

　　在工业循环水处理中，旁滤池处理是循环水处理不可缺少的一部分。在石油化工企业中，大部分滤池采用的是砂层过滤，个别企业采用的是微滤机处理。
　　受地理环境影响，我国北方地区冬季漫长而寒冷干燥，气温变化急骤而多风沙，大量的风沙和空气中的尘埃被带到循环水中，经长期运行，致使循环水中悬浮物严重超标。另外，由于装置物料的泄漏，为微生物的繁殖和生长提供了丰富的养料，致使循环水中的微生物大量滋生，造成循环水水质恶化，甚至在冷却设备换热表面形成粘泥膜。循环水中的微生物主要通过旁滤池去除，所以旁滤池不仅去除循环水中的悬浮物，而且还可以去除少量的微生物，对水质稳定起着极其重要的作用。
　　大庆炼油厂和化工总厂的旁滤池原采用逆向流慢砂滤池，该滤池的特点是适合冬季在室外运行使用，节约了基建费用，但它的工艺条件又决定了其出水水质差，除浊率只有20％左右，甚至会造成循环水的二次污染；另外，该滤池反冲洗工艺复杂，劳动强度大，冲洗滤料时的耗水量也较大。为此，决定把炼油厂第一循环水厂的三座逆向流慢砂滤池改造成为三座重力式单阀滤池(由重力无阀滤池改造而成)。

1 重力无阀滤池的特点

　　重力无阀滤池来水由进水管送入滤池，经过滤层自上而下进行过滤，滤后清水经联通管进入清水箱内贮存，水箱充满后，水从分水槽溢流入清水池。过滤状态如图1所示。?

　　滤池运行中，滤层不断截流悬浮物，滤层阻力不断增加，促使虹吸上升管内的水位不断升高，当水位达到虹吸辅助管口时，水自该管中落下，并通过抽气管不断地将虹吸下降管中的空气带走，使虹吸管内形成真空，发生虹吸作用，形成反冲洗过程。随后水箱液面下降到虹吸破坏管口时，空气进入虹吸管，虹吸作用被破坏，滤池反洗结束，滤池又进入正常运行，在整个运行周期中，除采用强制反洗系统进行反洗外，均不需要人工来控制和调节阀门。

2 重力无阀滤池改成单阀滤池

　　① 设计要求：旁滤水量为循环水量的1%～3％，考虑到反洗时对系统的影响，采用三座滤池构成一个系统，总旁滤水量为240 m³/h，单池处理水量80 m³/h，三池并联，以保证反冲洗的水量。
　　② 无阀滤池在进水前，有一个分水槽配水，如果增设分水槽，给滤池运行和管理带来很多不便，而且还需一部分投资。考虑到循环水热水压强一般在0.15～0.2 MPa,水温在20～38 ℃间,而滤池要求进水管的水流速度在0.5～0.75 m/s，这样只要放大进水管的管径，在保证处理水量为80 m³/h的条件下，进水管采用DN200 mm管径，并设置一道阀门即成为重力式单阀滤池，可把进水管的流速控制在0.7 m/s，既方便又节省投资。
　　③ 规范要求循环水旁滤池出水浊度＜5 mg/L，故选用粒径为0.8～1.2 mm的石英砂滤料,单层滤料厚度为700 mm，期终水头损失值限定在1.7 m，以防止不必要的短周期冲洗。
　　④ 在滤池联通管处，甩一根DN20 mm水管用于冬季防冻，其上加设一个阀门。这样，在循环水系统杀菌时(浊度上升至20 NTU以上)，关闭进水阀门和防冻线阀门，并向滤池内投加相当循环水3～4倍的杀菌剂，浸泡48 h后，清扫冲洗，待循环水浊度＜15 mg/L，稳定两个班后，再投入运行。
　　⑤ 为防止装置泄漏污染滤料，在滤池罐底上10 mm处甩一根DN15 mm的管线，安装一道阀门，以便物料泄漏污染滤料时，临时接入蒸汽升温，强制冲洗。

3 单阀滤池在室外运行易冻部位分析

3.1 易冻部位
　　① 连通管死水区。为了保证滤池反冲洗水量，滤池需要成组安装，即池与池之间用联通管相接。正常运行时，池与池内的静压相等，故在联通管处产生的死水区易结冻。
　　② 虹吸上升管。在运行中，滤层不断截流悬浮物，滤层阻力不断增加，促使虹吸上升管内水位不断缓慢上升，所以虹吸上升管处易冻。
　　③ 虹吸破坏管。在形成虹吸时，虹吸管内的水上升速度很缓慢，即使没有形成虹吸，管内也存在相当于清水箱水面高度的静水，需要防冻。
　　④ 强制反洗系统。不需要强制反洗时，该压力水在管内静止，如果放长流水，势必会形成真空，造成反冲洗频繁，同时会排掉一部分循环水造成浪费，故此处易冻。
　　⑤ 水封井埋设。工业厂区内，冬季冻层深度一般在1.4 m左右，要保证形成虹吸现象，水封井不能设在冰封水面。
3.2 防冻措施
　　①在水箱联通管上接DN20 mm水管，水管出口应根据具体情况而定，如果联通管高于塔池水面，此管可直接与出口连接，流入水塔；如果联通管低于塔池水面，此管可与滤池进水管连接（进水阀前压力在0.15～0.2 MPa），以扰动联通管内静水，防止结冻。并在该管加一道截止阀，以便杀菌时使用。?
　　② 利用装置回水余热，在热水管上甩一根DN30 mm的水管，接到虹吸上升管顶部下游100 mm处，并沿下方顺一弯头，让压力水扰动虹吸上升管内水面，防止结冰，该水既可防冻，又可返回系统中，不致于浪费。
　　③ 虹吸破坏管走向复杂，很难用热水的余热保温，为此连同强制反洗系统一起，用DN15 mm的蒸汽管加热，外用石棉玻璃丝布保温。
　　④ 受系统标高控制，水封井液面可能在防冻层之上，这样可把伴热管回水引到水封液面上200 mm处，并接疏水器，防止液面结冰，水封井上用毛毡封严。

4 单阀滤池的运行效果

　　自1993年投用以来，旁滤池出水浊度始终在5 mg/L以下，而且运行时间长达9 h反冲洗一次，除浊率在60％以上，不仅对悬浮物有去除作用，而且还对油及微生物也有一定去除作用(见表1、2)。

表1 重力单阀滤池除浊情况 运行时间(min) 进水浊度(NTU) 出水浊度(NTU) 去除率(%) 30 14.5 2.2 84.8 60 14.5 2.2 84.3 90 15.5 2.4 84.5 120 14.5 2.3 84.1 150 14.5 2.2 84.8 180 16.5 2.8 83.0 210 15.5 2.6 83.2 270 13.0 2.6 80.0 300 12.5 2.9 76.8 330 12.0 3.2 73.3 360 12.0 3.5 70.8 390 13.0 4.1 68.5 420 13.5 4.6 65.9 450 14.0 5.1 63.6 480 14.5 5.7 60.7 510 14.5 6.2 57.2 540 15.0 6.8 54.7

参考文献：
［1］龙何云.工业水处理［M］.1995.
［2］工业水处理，1996，(4).

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