郭瑞卿

（河南永銀化工實業(yè)有限公司，河南 舞陽 462400）

在工業(yè)循環(huán)水處理中，循環(huán)水中的懸浮物，一旦和結(jié)垢無機物的沉淀結(jié)合在一起，就會導致結(jié)垢體積增加和垢層變厚，同樣，一旦和生物污垢的沉淀物結(jié)合，也會加重生物污垢的體積和厚度，又加重腐蝕，導致進一步污染。由于各種懸浮物在水中溶解度很小，很容易用機械過濾的方式去除，因此，在系統(tǒng)管路上安裝循環(huán)水旁濾過濾器可收到良好效果。一般循環(huán)水旁濾系統(tǒng)過濾器選擇主要有重力式無閥過濾器、普通壓力式過濾器和淺層介質(zhì)過濾器。河南永銀化工實業(yè)有限公司在項目建設初期，通過對AMIDA 淺層介質(zhì)過濾器與重力式無閥過濾器的優(yōu)缺點進行比較，選擇AMIDA 淺層介質(zhì)過濾器作為循環(huán)水旁濾系統(tǒng)過濾設備。

1 淺層介質(zhì)過濾器的工作原理

介質(zhì)過濾器（AMF）是一種傳統(tǒng)的常見的過濾設備。過濾介質(zhì)就是一定粒徑的砂子，堆積一定的厚度，待過濾的水流過砂層時，雜質(zhì)被攔截在砂層表面或者不同深度處，干凈的水從砂層的另一側(cè)流出。過濾精度主要取決于砂子的粒徑。介質(zhì)過濾器的過濾機理主要是借助于過濾器的3個作用：（1）機械篩分作用，也是表面過濾作用某些大于砂粒間隙的雜質(zhì)顆粒由于機械攔截而被截留在砂床表面，同時這些顆粒彼此重疊架橋，在砂層表面形成更致密的污染障礙層，攔截粒徑更小的雜質(zhì)；（2）慣性沉淀作用。堆積的砂床有巨大的表面積（1 m3的0.5 mm 石英砂的接觸面積可達到400 m2），顆粒雜質(zhì)在水力推動下，慣性地沉積到砂子表面而被攔截；（3）接觸絮凝作用。雜質(zhì)顆粒在砂粒之間隨水流運動時，和砂子表面發(fā)生碰撞，較小的顆粒不斷累計絮凝在一起。

2 過濾過程

當循環(huán)水旁濾系統(tǒng)處于過濾狀態(tài)時，待過濾的水從進水口進入過濾器，經(jīng)過布水盤，通過污水腔，均勻分布到砂床的表面，流入砂層。當水流經(jīng)砂層時，水中待過濾去除的雜質(zhì)被攔截在砂床表面及不同深度處。干凈的水通過砂床到達集水器、水冒，收集到凈水腔，然后，經(jīng)過出水口流出，當水流過填料層時，雜質(zhì)被截留在填料層內(nèi)。

3 反沖洗過程

隨著過濾的進行，砂床表面及砂床上層（主要是上面10 cm 深度以上）內(nèi)部的待去除的雜質(zhì)越集越多，使得過濾器進出口之間的壓力損失不斷增加。同時，由于上層雜質(zhì)不斷向下遷移和砂粒上的污染物不斷剝落，出水的濁度也會逐漸上升，而出水濁度上升和壓差相關(guān)聯(lián)。當壓差達到預先設定值時，出水濁度就會不合格，介質(zhì)過濾器就需要進行反沖洗。反沖洗時，反沖洗水從介質(zhì)過濾器出水口進入，經(jīng)過集水器向上沖動砂床，砂層被反沖洗水松脹，雜質(zhì)從砂層表面和砂層中被沖到污水腔，隨反沖洗水一起流出。

對旁濾系統(tǒng)來說，經(jīng)常性的反沖洗以清除聚積的雜質(zhì)是必須的。當系統(tǒng)處于反沖洗狀態(tài)時，同組的1個或多個過濾器會將干凈的、經(jīng)過過濾的水通過1個三通反沖洗閥同時倒灌入這個過濾器中。在這個倒灌過程中，被反沖洗的過濾單元的填料層在水流的沖擊下被沖起，雜質(zhì)則通過1個三通的反沖洗口被排出。AMIDA 淺層介質(zhì)過濾器特殊設計的集水器使填料層在反沖洗狀態(tài)時形成內(nèi)環(huán)流，填料之間互相搓洗，最大限度地提高反沖洗效率，減少所需的反沖洗水，同時，反沖洗時不跑沙。當反沖洗結(jié)束時，閥門又回復到過濾狀態(tài)，下一個過濾單元則準備進入反沖洗狀態(tài)。

4 淺層介質(zhì)過濾器與傳統(tǒng)無閥過濾器的比較

（1）占地面積少，土建投資費用較低。河南永銀化工實業(yè)有限公司供水工段循環(huán)水場設計處理能力為16 000 m3/h，旁濾系統(tǒng)設計過濾量為600 m3/h，出水濁度為≤3 NTU。按過濾量設計，若選用傳統(tǒng)重力式無閥過濾器，需200 m3/h 過濾器3臺，每臺過濾器外形尺寸為6.6 m×3.2 m×2.8 m，且自身重量較大，占地面積大，土建投入費用較高。而選用淺層介質(zhì)過濾器僅需12個48”的小型過濾單元組合在一起，整體外形尺寸為10.4 m×5.8 m×1.7 m，且自重較小，土建投入較低，節(jié)約工程建設費用。

（2）過濾效果好，運行穩(wěn)定。淺層介質(zhì)過濾器濾料粒徑較小，所填充的砂濾料粒徑一般為0.4～0.6 mm，單臺過濾器過濾面積達1.18 m2，過濾精度達到10 μm，過濾效率＞90%，能夠很好地濾除循環(huán)水中的懸浮物，并且可長時間穩(wěn)定運行。無閥過濾器過濾效率也較高，有吸附效果，但再生不完全時會影響過濾效果在連續(xù)運行超過一定年限后，砂子由于受雜質(zhì)，細菌分泌物，藻類等污染或板結(jié)，會影響過濾效果的穩(wěn)定性。

（3）反沖洗效果好，耗水量少。AMIDA 淺層介質(zhì)過濾器反沖洗過程由PLC 控制系統(tǒng)自動識別與控制，采用壓力式可調(diào)節(jié)反沖洗，反沖洗效果好，無需人工干預，反沖洗時，系統(tǒng)不漏濾，不跑砂。反沖洗時，各單元依次反洗，其他單元依然保持過濾，可保持系統(tǒng)連續(xù)供水。而無閥過濾器采用無壓力虹吸式反沖洗，只有虹吸破壞時反沖洗才開始進行，反沖洗過程較為被動，若設計不好或運行不穩(wěn)定時，還會出現(xiàn)跑砂和漏濾現(xiàn)象，反沖效果較差，當水質(zhì)不好時，砂子會出現(xiàn)板結(jié)。在反沖洗時，系統(tǒng)停止供水，達不到連續(xù)過濾的要求。

重力式無閥過濾器在反沖洗時耗水量約為5%左右，按進水流量600 m3/h，24 h 反沖洗1次，平均每小時反沖洗排水600×0.05=30（m3），若砂子出現(xiàn)板結(jié)，反沖水量更無法預測。AMIDA 淺層介質(zhì)過濾器在反沖洗過程中，反沖洗水自給（永銀化工公司介質(zhì)過濾器反洗水源采用循環(huán)水給水，減少了新鮮水的消耗），反沖洗時，進水不會流失，反沖洗耗水量為0.8%，按24 h反沖洗1次計算，平均每小時反沖洗排水600×0.8%=4.8（m3）。全年反沖洗節(jié)約用水量為（30.0-4.8）×24×365=220 752（m3）。

（4）自動化程度高。淺層介質(zhì)過濾器控制系統(tǒng)采用PLC 一體化統(tǒng)一控制方式，主要有壓差控制、時間控制和手動控制（由切換開關(guān)選擇）3種控制方式，可適合水質(zhì)的變化。a.壓差控制：當進出水壓差達到設定值（0.05 MPa），程序自動啟動反沖洗，反沖洗結(jié)束后，自動轉(zhuǎn)入正常運行；b.時間控制：0～24 h可調(diào)，到設定時間時，自動啟動反沖洗，結(jié)束后，自動轉(zhuǎn)入正常運行；c.手動控制。無論何時，均能手動啟動反沖洗。而無閥過濾器只能被動自動運行，對水質(zhì)的適應性也較差。

（5）設備尺寸小，便于安裝、維護和改造。AMIDA淺層介質(zhì)過濾器設備尺寸小，每個過濾單元有2個容易開啟的大開口，維護非常方便；安裝周期短，過濾單元可以方便移動，容易撤消或擴充。而無閥過濾器設備尺寸較大，整體高度特別大，單臺填充濾料較重，過濾器內(nèi)濾料需要更換或進行清洗較為困難，設備安裝周期也較長，如果在生產(chǎn)過程中需要撤消幾乎不可能，而且進一步擴充也較難。

5 結(jié)論

經(jīng)過比較發(fā)現(xiàn)，AMIDA 淺層介質(zhì)過濾器相對于傳統(tǒng)的重力式無閥過濾器，在占地面積、過濾效果、自動化控制、穩(wěn)定運行、維護檢修、節(jié)能減排等方面都有較為明顯的優(yōu)勢。由于其在水質(zhì)過濾上具有的優(yōu)越性，可以很好地替代傳統(tǒng)重力式無閥過濾器對循環(huán)冷卻水進行過濾，并能夠在循環(huán)冷卻水旁濾系統(tǒng)中得到廣泛應用。