纤维束过滤和活性炭吸附组合工艺.doc

纤维束过滤和活性炭吸附组合工艺纤维束过滤和活性炭吸附组合工艺摘要：针对原水水质及用户对水质的要求，通过工艺技术和经济比较，选择了用纤维束过滤器和活性炭吸附塔去除黄河水中浊度及CODm的处理工艺。简要介绍纤维束过滤器和活性炭吸附塔的工作原理，通过实际运行，提出了高效纤维束过滤器和活性炭吸附塔的最佳运行参数，分析了纤维束过滤器和活性炭吸附塔对黄河水浊度及C0D的去除效果。关键词：浊度CODmn纤维束过滤器活性炭吸附中图分类号：TU991.2文献标识码：B文章编号：1009-9859(20o6)SO一0026-04中国石化齐鲁股份有限公司供排水厂辛南配水站担负着将从淄博市引黄供水管理局购进的黄河水(指经淄博市引黄供水管理局处理过的并达到生活饮用水卫生标准(GB5749-85)的水)转供给齐鲁公司老区各生产厂(第一化肥厂、第二化肥厂、炼油厂、橡胶厂等)的任务，供水能力2 500 m3/h。来水从淄博市引黄管理局供出到齐鲁公司老区各生产厂，途中需经过清水池二次存蓄、二次加压，供水管道70 km左右，其中大部分供水管道是预应力钢筋混凝土管道。由于多方面原因，来水最终到达用户终端时水质指标达不到各用户用水水质的要求(主要是浊度和COD)。根据原水水质及用户对水质的要求，通过工艺技术和经济比较，选择了用纤维束过滤器和活性炭吸附塔去除黄河水中浊度和COD的处理工艺。设计规模是2 500 nl/h来水全部进纤维束过滤器处理，其出水中的1 000 nl/h进活性炭塔处理，然后和剩余的1 500 nl/h混合后供出。2003年5一lO月，经过设计、施工，在辛南配水站增加了纤维束过滤器和活性炭吸附塔处理措施，并于2003年lO月31日投人使用。文章对纤维束过滤器、活性炭吸附塔的设计、工作原理、运行参数及对黄河水中浊度和COD的去除效果进行总结和分析。1工艺确定来水除浊度和COD不能满足用户的用水要求以外，其余的指标均能满足用户要求。因此只考虑对来水中的浊度和COD进行去除。对浊度的去除根据常规处理方法采用过滤方法即可，传统的过滤是砂滤，但考虑到改造现场的地方有限，采用传统的砂滤池位置不够。因此，决定采用纤维束过滤器以降低水中的浊度。纤维束过滤器和传统的砂滤池相比具有以下优点：(1)过滤速度大：3O70 m/h，是石英砂过滤器过滤速度的34倍左右。(2)易反洗：反洗时，纤维滤料充分疏松，在气泡及水力的作用下，反洗再生非常彻底。(3)过滤效率高：当进水浊度不大于10 NrrU时，滤后水浊度不大于1 NTU。(4)设备体积小：设备体积为相同滤水量的石英砂过滤池体积的1/3左右。(5)截污容量大：1 m滤料的截污量为5lOkg。(6)机械强度高，使用寿命长，操作简单、维护方便、运行可靠：高分子丙纶纤维滤料的使用寿命在10 a以上，比石英砂的强度高，通常的过滤及反洗强度，不会发生破损和跑料。(7)吨水造价低：反洗水仅为制水量的2%左右，尤其是它可以利用滤前水进行反洗，所以，其吨水造价仅为传统过滤池的1/3左右。对于来水中微量的CODm，根据经验，最有效、最简单的办法就是活性炭吸附过滤，因此，对CODm的去除选择了活性炭吸附塔。最终选择了纤维束过滤和活性炭吸附组合工艺去除来水中浊度和COD。2工艺参数的确定2.1设计参数设计水量2 500 m/h；浊度进出水指标：进纤维束过滤器浊度不大于4 NTU，出纤维束过滤器上。浊度不大于1NTU，进活性炭塔浊度不大于1 M【U；CODmn进出水指标：进出活性炭塔COD分别不大于4、1 rag/L；混合水浊度不大于1 NTU，CODmn不大于2 mg/L。2.2纤维束过滤器工艺参数设计水量按2 500 m/h，滤速按60 m/h计，则总过滤面积为41.7 Ill；设计时考虑选择4台纤维束过滤器，则每个过滤器的直径=(41.7/4)4/3.14)=3.64 m，取每个过滤器的直径为3.6Ill。用直径3.6 11，反推过滤速度为61.43 m/h。这个滤速也在选用纤维束过滤器滤速范围内。2.3活性炭过滤塔工艺参数根据活性炭对来水中CODm去除效果的静态小试，确定来水中COD.的进水指标为4 mg/L，出水指标按0计，得出接触时间为20 min，过滤速度按l2.5 m/h计，当时的设计思路是由于改造空间有限，无法对2500m/h的水进行全部处理，因此处理水量按1 000 m3/h计。吸附塔总面积F=Q/V式中：卜吸附总面积，m；Q-处理水量，m/h；滤速m/h，取滤速为l2.5 m/h。设吸附塔的个数为lO个，则每个塔的面积.厂=8 nl。塔直径D=(4 xf/3.14)=3.19 m，取每个吸附塔的直径为3.2 m，炭层高度：12.520/60=4.2 m。3纤维束过滤器和活性炭塔去除污染物质的机理3.1纤维束过滤器去除水中浊度的机理高效纤维束过滤器是一种性能先进的压力式纤维柬过滤器，它采用了一种新型的柬状软填料(纤维柬)作为过滤器的滤元，其滤料直径可达几十微米甚至几微米，并具有比表面积大，过滤阻力小等优点，解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题。微小的滤料直径，极大地增加了滤料的比表面积和表面自由能，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力，从而提高了过滤效率和截污容量。为充分发挥束装纤维滤料的特长，在过滤器的滤层内设有加压室，通过加压室对纤维的挤压。使滤层沿水流动的方向的截面逐渐缩小，密度逐渐加大，相应滤层空隙直径和空隙逐渐减小，实现了理想的深层过滤。当滤层被污染需要清洗再生时，可将加压室的水排出，处于放松状态，即可用风和水方便地进行清洗。高效纤维束过滤器结构见图1。3.2活性炭吸附有机物的机理活性炭是一种多孔性、疏水性吸附剂，对水中有机污染物质有较强的吸附作用，在水处理中可用于除去表面活性物质、酚类、染料、农药、重金属等污染物质。由于活性炭是多孔材料，它的比表面积(即每克吸附剂所具有的表面积)可达5002 000mg。活性炭的吸附容量，不仅与表面积有关还与细孔的结构和细孔分布有关。不同的细孔，在吸附过程中所起的作用不同，大孔主要为吸附质提供扩散的通道，使吸附质得以到达过渡孔与小孔去。通过过渡孔吸附质可扩散到小孔中去，此外如吸附质分子较大时，小孔几乎不起作用，此时主要由过渡孔进行吸附。而小孔的表面积最大，所以活性炭的吸附量主要由小孔决定。4装置工艺流程及运行参数4.1装置工艺流程叙述从淄博引黄供水管理局购进的黄河水带压(来水压力0.2 MPa)先进入纤维束过滤器，经纤维束过滤器处理以后进清水池，然后加压并有一部分经活性炭吸附处理后供给齐鲁公司老区各生产厂。当纤维束过滤器截留的悬浮物积累到一定程度或出水浊度高于设计值时，系统将自动反冲洗(系统配有浊度自动检测系统和PLC自动运行系统)。反洗时利用气水联合反洗。先打开反冲洗进水阀，松床23 min，然后打开进气阀，关闭反冲洗进水阀，单独用气冲洗10 min后，再打开反冲洗进水阀，采用气水联合反洗，约lO20 min，反洗时间约为30 min。待排水清澈后，关闭进气阀，用水排除滤罐上部空气，然后关闭反冲洗进出水阀门，滤床清洗过程结束。反洗过程排出的污水排人污水管网。对活性炭过滤单元，当活性炭过滤器运行人口与出口的压差达到0.05 MPa时，进行反洗过程，反洗时间为510 min。反洗结束，正洗1min。反洗和正洗过程排出的污水排人污水管网，通过PLC程序控制实现lO台过滤器间断反洗。装置工艺流程如图2所示。4.2设备及其运行参数4.2.1纤维束过滤器纤维束过滤器共计4台，纤维束长度为1 600mm，每台计10 000束，罐体直径为3 600 mm，高5100 mm，进水、出水管直径为300 ITlln，反洗进水、出水直径为250 mm，排水管直径为300 mm，排气管直径40 mm。纤维束过滤单元配备反洗用2台罗茨风机：型号为ARE一190，升压98.0 kPa，风量38.7 m/min，功率110 kW。纤维束过滤器运行参数：进水压力0.2 MPa，滤速60 m/h，反冲洗水强度不小于6 L/ms，反冲洗气强度不小于50 L/ms，反冲洗水压力0.10.15 MPa，反冲洗气压力不小于0.05 MPa，最大工作压力0.4MPa，工作温度050，反冲洗时间2535 min，最终水头损失一般为0.05MPa，不得超过0.1 MPa，单台处理水量为625 m/h。4.2.2活性炭吸附塔活性炭吸附塔共计lO台，每台内装填粒状活性炭7 t，罐体直径为3 200 mm，高5 800 ITlln，进水、出水管直径为250 mm，反洗进水、出水直径为200 ITlln，排水管直径为250 mm，排气管直径4Om mo活性炭塔运行参数：进水压力0.7 MPa，滤速l2.5 m/h，反冲洗水强度不小于6 L/ms，反冲洗水压力0.70.8 MPa，最大工作压力1.0 MPa，工作温度050，反冲洗时间510 min，最终水头损失一般不得超过0.05 MPa，单台处理水量为100 in。/h。其余设备均利用原有的设备。5纤维束过滤器和活性炭塔对浊度和CoD的去除效果与分析5.1纤维束过滤器对浊度的去除效果与分析通过对2004年3一l 1月的水质分析数据进行统计，纤维束过滤器对浊度去除情况如图3所示。从图3可以看出，黄河水来水浊度多在1.63.0 NTU