解建勇 牛敏

摘 要：除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)（SDA）包括過濾子系統(tǒng)、反滲透子系統(tǒng)、一級(jí)除鹽子系統(tǒng)、混床除鹽子系統(tǒng)。過濾系統(tǒng)的功能是處理SDA系統(tǒng)水源中的懸浮物，以滿足反滲透系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)及水量的要求。福清核電1、2#機(jī)組除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)采用雙濾料過濾器，內(nèi)裝無煙煤及石英砂，主要是利用濾料的吸附及篩慮作用。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過程中，發(fā)現(xiàn)該型號(hào)的過濾器經(jīng)過多次反洗后，其出水SDI15仍在5.4～6.3之間，甚至出現(xiàn)膜片淤塞斷流現(xiàn)象，出水水質(zhì)不合格，將嚴(yán)重影響反滲透系統(tǒng)的正常運(yùn)行，分析出水不合格原因并采取有效措施。

關(guān)鍵詞：雙濾料過濾器；反洗步驟；反洗水質(zhì)；反洗膨脹率；調(diào)試經(jīng)驗(yàn)

福清核電1、2#機(jī)組除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)（SDA）中的過濾設(shè)備采用7臺(tái)雙濾料過濾器。單臺(tái)過濾器的正常運(yùn)行流量設(shè)定為Q=50m3/h，出水水質(zhì)要求SDI15<5，允許壓降P≤0.08MPa。過濾器上部裝無煙煤，粒徑在d=1.2～2.5mm之間，層高400mm；下部裝石英砂，粒徑在d=0.5～1.2mm之間，層高800mm。

雙濾料過濾器的粒徑要適中，粒徑過小，會(huì)增大水流阻力，運(yùn)行時(shí)水頭損失會(huì)過快增大，縮短制水周期，運(yùn)行能耗增大；粒徑過大時(shí)，無法截留細(xì)小的懸浮顆粒，不能滿足出水水質(zhì)要求，且反洗時(shí)，一般的反洗強(qiáng)度不能使濾層很好的松動(dòng)，導(dǎo)致反洗不徹底，沉積物仍殘留在濾層中。若雙濾料反洗不徹底，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，沉積物和濾料將結(jié)塊，使運(yùn)行時(shí)濾層中的水流不均勻，以致出水水質(zhì)較快惡化，運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)；若過濾器出水水質(zhì)不合格，將嚴(yán)重影響后續(xù)反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行，縮短反滲透膜化學(xué)清洗周期，縮短使用壽命，增加運(yùn)行成本。

根據(jù)SDA系統(tǒng)手冊(cè)要求，當(dāng)過濾器的制水量達(dá)到預(yù)先設(shè)定的周期制水量時(shí)，即累積運(yùn)行24h后，過濾器水頭損失較大，流速降低，截污能力下降，出力亦下降，此時(shí)應(yīng)對(duì)濾料反沖洗，以除去濾層中的雜質(zhì)，恢復(fù)濾料的截污能力。

正常運(yùn)行時(shí)水自上向下流，反洗時(shí)水自下向上流，同一時(shí)間，只考慮1臺(tái)過濾器進(jìn)行反洗操作。該反洗子系統(tǒng)設(shè)有2臺(tái)反洗水泵，2臺(tái)反洗水箱，2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)，均并聯(lián)連接。泵的額定流量Q=120～240 m3/h，揚(yáng)程H=0.17～0.23MPa。羅茨風(fēng)機(jī)額定流量Q=7.4Nm3/min，揚(yáng)程H=0.07MPa。單臺(tái)反洗水箱有效容積為100m3。

據(jù)火電廠水處理研究表明，反沖洗主要是靠水流剪切力作用及濾料間碰撞摩擦作用，且都跟濾層膨脹率有關(guān)，即反沖洗強(qiáng)度有關(guān)。濾層膨脹率過大，剪切力下降，濾料間距太大，碰撞幾率減小；膨脹率過小，剪切力亦下降，水流擾動(dòng)較小，碰撞率也下降，一般膨脹率在50%左右最好。反洗效果還取決于反洗時(shí)間，一般反沖洗時(shí)間8min左右即可。

根據(jù)嶺澳電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及福清核電廠生產(chǎn)水系統(tǒng)（SEA）水質(zhì)參數(shù)，雙濾料過濾器采用氣——水聯(lián)合反洗的方式，充分利用水流的剪切力、摩擦力和空氣泡在空隙中的漲縮作用，清洗濾料，反洗操作步序如表1。設(shè)計(jì)氣洗強(qiáng)度為q=10-16L/m2·s，水洗強(qiáng)度為q=10-15L/m2·s。

當(dāng)雙濾料失效后，經(jīng)過上述反洗步驟，若測(cè)得正洗出水SDI15<5，則反洗操作完畢，該過濾器置于備用狀態(tài)，否則重復(fù)上述步驟，直至SDI15<5。

根據(jù)反洗步序表及反洗設(shè)備參數(shù)，1臺(tái)反洗水箱的有效容積為100m3，反洗水泵流量Q=120～240m3/h，調(diào)節(jié)反洗水泵出口閥門開度，當(dāng)控制單臺(tái)反洗水泵的出口流量在190m3/h時(shí)，大反洗時(shí)，可以觀察到濾料上層有翻滾現(xiàn)象，粗濾料有明顯流化狀態(tài)，達(dá)到工程反洗要求。繼續(xù)調(diào)大反洗流量，觀察雙濾料狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)僅上冊(cè)濾料流化速度稍微增大，其膨脹度并沒有明顯變化?？紤]到連續(xù)反洗多臺(tái)雙濾料過濾器的工況及節(jié)能要求，設(shè)定單臺(tái)反洗水泵的流量在190m3/h。空氣擦洗時(shí)，根據(jù)羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力在0.48MPa，查羅茨風(fēng)機(jī)曲線圖得2臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)的總空氣流量在6.7Nm3/min左右。根據(jù)雙濾料過濾器的尺寸計(jì)算反洗強(qiáng)度：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，則氣洗強(qiáng)度、水洗強(qiáng)度以及反洗時(shí)間均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但在進(jìn)行上述反洗操作時(shí)，發(fā)現(xiàn)濾料達(dá)不到良好的膨脹效果，整體膨脹率僅為4%左右，且頂部無煙煤沒有明顯的翻滾現(xiàn)象，經(jīng)多次反洗后，其出水SDI15仍在5.4～6.3之間，甚至出現(xiàn)膜片淤塞斷流現(xiàn)象，出水水質(zhì)不合格，水質(zhì)不合格，無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求，反洗不徹底。

據(jù)火電廠濾料生產(chǎn)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，同一型號(hào)雙濾料過濾器，濾料級(jí)配應(yīng)為：無煙煤粒徑d=0.8～1.8mm，層高400mm；石英砂粒徑d=0.5～1.2mm，層高800mm；而福清現(xiàn)場(chǎng)所用濾料級(jí)配較大，建議更改濾料級(jí)配。在保證現(xiàn)有工藝設(shè)備及參數(shù)不變的情況下，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試專項(xiàng)組經(jīng)與該系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師、廠家調(diào)試工程師協(xié)商后，決定更換雙濾料過濾器的濾料級(jí)配，參數(shù)如下：最下層濾料為石英砂，粒徑在d=0.5～1.2mm之間，層高600mm；中間層亦為石英砂，粒徑在d=0.3～0.5mm之間，層高200mm；最上層則為無煙煤，粒徑在d=1.2～2.5mm之間，層高400mm。

據(jù)工程運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般雙濾料過濾器的反洗強(qiáng)度控制在粗濾料達(dá)到最小流化速度即可，即剛剛開始膨脹的程度。福清現(xiàn)場(chǎng)在更換濾料粒徑級(jí)配后，保持反洗強(qiáng)度參數(shù)不變，對(duì)雙料過濾器反洗。經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)，濾料的最大膨脹率僅在9%左右，但表層無煙煤有著明顯的流化現(xiàn)象，無煙煤顆粒上下翻滾明顯，且失效過濾器經(jīng)1次反洗后，過濾器出水SDI15可以達(dá)到3.4左右，符合設(shè)計(jì)要求。

總之，福清調(diào)試工程師經(jīng)對(duì)雙濾料級(jí)配更改后，反洗后的過濾器出水滿足反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求，符合整個(gè)SDA系統(tǒng)的運(yùn)行要求，但濾料反洗膨脹率仍未達(dá)到50%的設(shè)計(jì)要求，建議在以后項(xiàng)目的除鹽水生產(chǎn)系統(tǒng)調(diào)試中，調(diào)試人員應(yīng)向設(shè)計(jì)人員反饋該問題，以便及時(shí)更改濾料級(jí)配，縮短調(diào)試周期。

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作者簡(jiǎn)介：解建勇（1985，12-），男，籍貫：山東省菏澤市，現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：水處理。

牛敏（1988，8-），女，籍貫：甘肅省慶陽(yáng)市，現(xiàn)職稱：助理工程師，學(xué)歷：大學(xué)本科，研究方向：水處理。