重力式無閥濾器節(jié)水改造

姜之宇（中石化股份天津分公司水務部 300271）

一、概述

天津石化水務部水處理三車間循環(huán)水系統旁濾系統使用的是重力式無閥濾器,單臺處理水量200噸/時，一共五組，每組由2個罐體組成。雖然重力式無閥濾器具有沖洗自動化等操作管理方便的優(yōu)點，但缺點就是消耗水量較大，達到處理水量的4%左右。

二、重力式無閥濾器的工作原理

循環(huán)水由進水管送入濾池，經過濾層自上而下進行過濾凈化后的水既從連通管注入存水箱內貯存，水箱充滿后通過出水管送入水塔池中。石英砂過濾層不斷截留懸浮物，造成濾層阻力的逐漸增加，因而促使虹吸管內的水位不斷升高。當水位達到虹吸管輔助管口時，水自該管中落下，通過抽氣管借以帶走虹吸下降管中的空氣，當虹吸管內真空度達到一定值時，便發(fā)生虹吸作用。這時水管中的水自下而上地通過濾層，對濾料進行反沖洗。當沖洗水箱水位降至虹吸破壞管時，空氣進入虹吸管，破壞虹吸作用，濾池反沖洗結束，進入下一周期工作。

三、存在問題的分析

1.連續(xù)反洗

由于進水壓力大、無進水存水彎、進水存水彎高度不足等原因，進水過程易夾氣，影響正常的過濾和反沖洗，在濾器過濾階段，受壓縮的氣體會時斷時續(xù)地膨脹并將虹吸管中的水頂出池外，影響正常過濾；在濾器反沖洗階段，受壓縮的氣體會使排水虹吸管虹吸破壞不徹底，造成濾器連續(xù)反沖洗。同時，虹吸破壞管腐蝕、堵塞、無延時破壞斗也是造成反復沖洗的原因。

2.反洗難形成，輔助虹吸管跑水

由于反沖洗強度不夠，濾層阻力過大，形成“泥氈”，難以過濾，水一直由上升管流下但不能形成虹吸。每當濾池的水頭損失增大，虹吸輔助管開始跑水至形成虹吸開始反沖洗需要很長時間，浪費了許多源水。由此問題引起的水資源浪費 。同時，安裝在輔助虹吸管上的水抽是按壓力流設計的，其要求的合適壓力是0.2～0.5MPa，而無閥濾罐在過濾末期,從輔助虹吸管溢流而下的是無壓水流，造成水抽抽氣能力差，加上進水挾氣，導致難以快速形成自動反沖洗，其所謂的反沖洗，大多數是在浪費了大量的水后，水最終從虹吸下降管涌出而成的。

3.大量的源水和反沖洗水一起排掉

在反沖洗過程中無法自動停止進水，大量的源水和反沖洗水一起排掉。

（1）浪費了不參與反沖洗的進水。無閥濾罐反沖洗時，真正起到反洗作用的是濾罐清水箱內的儲水，但由于濾罐反沖洗過程中繼續(xù)進水，而且流速較快，這部分水沒有起到反洗作用，在直接外排的同時，還占用了排水管內空間，降低了有效反沖洗強度，延長了反沖洗時間，均造成水量浪費。 (2)在反沖洗形成的過程中，由于進水不停，流失大量的源水。同時，對于兩組反洗水罐連通的無閥濾器來說，當某一間濾器開始反沖洗時，其它濾池仍在過濾，剛過濾完的清水也隨反沖洗水一起排掉，反沖洗時間延長，清水浪費更嚴重。此部分浪費的水和反沖洗形成的時間有關。

四、節(jié)水改造措施

2013年對5組無閥濾器進行了自動控制，即反洗自動停進水控制，同時通過加裝虹吸破壞斗、改進輔助虹吸管［1］等措施解決了反復沖洗、虹吸管跑水問題。

1.無閥過濾器節(jié)水裝置的組成

無閥過濾器節(jié)水裝置主要由反洗信號采集裝置、總進水氣動蝶閥、信號轉換器（控制箱）組成。無閥過濾器節(jié)水裝置是對其反洗過程中進行控制，在虹吸反洗下降管上分別安裝1個信號采集裝置，在設備旁安裝1個信號轉換器（控制箱），并在無閥過濾器進水總管上安裝1個氣動閥門；采用高壓壓縮空氣驅動氣動閥門開關方式運行。

2.控制原理及作用：

無閥過濾器節(jié)水裝置主要是通過反洗時關閉總進水閥的方式，達到節(jié)約水資源同時節(jié)省由于水力提升需要而消耗的電能。無閥過濾器正常運行時總進水管總進水氣動蝶閥為開啟狀態(tài)，當反洗形成時，反洗水流隨虹吸下降管內排出.此時安裝在虹吸下降管上的反洗信號采集裝置在無閥過濾器虹吸反洗時通過其水流流入采集裝置內觸發(fā)信號傳感器產生關閥信號，傳至信號轉換器（控制箱），由信號轉換器內的氣動電磁閥開啟使壓縮空氣將總進水氣動蝶閥關閉，使整套無閥過濾器進水處于短時停止進水狀態(tài)，由于無閥濾池的進水管和反洗管是連通的管道，從而避免虹吸反洗時的進水隨反洗水流排出。虹吸反洗結束后，信號采集裝置內的水流排出，信號傳感器產生開閥信號，傳至信號轉換器（控制箱），由信號轉換器內的氣動電磁閥開啟使壓縮空氣將總進水氣動蝶閥開啟，無閥過濾器即進入正常運行狀態(tài)。

五、節(jié)水效益

濾池的反沖洗周期受待濾水濁度影響而差別很大，通常的設計工作周期18～24小時/次，并統一為每天每池一次；節(jié)水減排量計算公式：〔濾池設計產水量×4%×24－水箱容量×濾池數〕×365，反洗用水按照過濾水量的4%計算，以1組處理量200 m3/h/間的重力式無閥濾池為例，每年節(jié)循環(huán)水4萬噸，無閥濾器一共5組，則每年減少排污20萬噸，占排污量的50%,相當于新鮮水減少量［2］約20萬噸/年，新鮮水6元1噸，合計節(jié)約120萬/年。

六、改造效果

1.改進輔助虹吸管位置，利用快速水抽有效解決了進水過程夾氣影響正常過濾和反沖洗的問題，不會形成重復反沖洗。

2.反沖洗時關閉了總進水閥門，虹吸管中減少了這部分水量，解決了反沖洗強度不夠的問題，同時縮短了反沖洗歷時，有效防止了“泥氈”的形成。

3.解決了無閥濾池在反沖洗過程進水跑耗的缺陷。能夠有效避免過濾器反沖洗時浪費的大量進水，減少了反沖洗形成的時間。對于多間無閥濾池共用一個反沖洗水箱的狀況，只要其中有一間濾池開始反沖洗，其它濾池均能同時自動停止進水，節(jié)水更明顯。

［1］余蘭.對水汽車間無閥濾器設自動停水裝置的改進意見.瀘天化科技.2001，（1）：59.

［2］周本省主編 工業(yè)水處理技術化學工業(yè)出版社.