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湖北海力(集團)環保科技有限公司

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行業資訊

軋鋼濁環水系統過濾器濾料化學清洗研究

董恩氚1,吳莎莎1,劉伍文1,舒純2,俞琴2,徐峰武2

    (1.湖北海力化工科技有限公司,湖北武漢  430074;2.武漢鋼鐵股份能源動力公司,湖北武漢  430083)

    [摘要] 以武鋼供水廠三熱軋水站1580濁環水系統過濾器濾料污染物為對象,模擬現場條件進行了濾料線下化學清洗實驗,篩選出了適宜的HL-610B清洗劑配方,并通過現場的應用實驗確定了清洗劑使用的最佳質量濃度為1%,清洗所需時間約為24 h。通過化學清洗可實現過濾器濾料的再生。

    [關鍵詞] 濁環水系統;過濾器;濾料污染;化學清洗

Steel rolling turbid circulating water system of

  chemical cleaning filterDong  Enchuan1, Liu  Wuwen1, Shu Chun2, Yu  Qin2, Xu  Fengwu2(1.Hubei Haili Chemical Technology Co., Ltd., Wuhan 430074, China;2.Wuhan Iron and Steel Company Power Company, Wuhan 430083, China)

Abstract:Three hot water supply plant in WISCO station 1580 circulating water system filter pollutantsas object,Simulated field condition of filter line chemical cleaning experiment, selected the suitableHL-610B cleaning agent  formulations,  and Through field application experiments determined thecleaning agent using the best qualityconcentrationof 1%,  the time required for cleaning is about 24h. Chemical cleaning can be realized through the filter regeneration.Key words:Turbid circulating water system;Filter;The filter pollution;Chemical cleaning

 

    在軋鋼濁環水處理中,過濾器的應用極大地改善了供水水質,為軋鋼生產中產品與設備的直接冷卻提供了靠保證。武鋼供水廠三熱軋水站1580濁環水系統過濾器投產至今已運行近四年,雖然配有水力反洗系統,但濾料堵塞、風化、板 結等情況較為嚴重,甚至有些過濾器已出現斷流等現象,嚴重影響出水水質,水中濁度、油含量、鐵離子等水質指標超出控制范圍,水質達標率大大下降 給濁環水系統設備、管道正常運行及軋鋼日常生產帶來了潛在的危害。對該系統的26臺高速過濾器濾料(直徑5m,為無煙煤、石英砂等多介質濾料,濾料填充高度為3.5m,其中無煙煤濾料占60%)抽樣化驗,該濾料附著的污染物主要成份及質量比如表1所示。

    表1  濾料污染物主要成份及質量比              

鐵氧化物

(以Fe2O3計)

SiO2 CaO P2O5 其它酸不溶物
37.42% 43.85% 12.17% 3.28% 0.93% 2.35%

    由表1可知該系統過濾器濾料附著污染物的主要成份為鐵氧化物、油脂類粘泥及泥沙。這幾種污染物混合在一起就 會形成油泥,滲進濾料間的空隙內造成堵塞,并易粘附在濾料上,時間一長可導致濾料腐蝕、風化等,過濾水水質明顯下降,直接影響生產供水品質,需及時更換濾料[1]。為了延長濾料更換時間,節約成本,并更好地保障過濾出水水質,需對過濾器濾料進行化學清洗,實現濾料的再生。

   本文以武鋼供水廠三熱軋水站1580濁環水系統過濾器濾料為對象,模擬現場條件進行了線下化學清洗實驗,篩選出了適宜的清洗劑配方,并通過現場的應用實驗確定了最佳的藥劑濃度和清洗時間,為武鋼供水廠三熱軋水站過濾器清洗工作提供了科學依據。

    1 線下清洗實驗

    1.1 實驗原理與目的

    在間歇式鼓氣攪拌條件下,通過清洗劑的溶解、滲透、剝離、乳化等化學作用將濾料附著的污染物去除,實現濾料的再生。取上層清洗液測定其pH值、懸浮物含量(SS)、總鐵、油含量等指標,確定適宜的清洗劑方。

    1.2 實驗過程

    取三份體積大小相近、外觀相似的塊狀濾料為實驗樣品,并為了保證實驗條件一致性,濾料樣品質量均在5.4~5.6Kg間。選用HL-610A、HL-610B、HL-610C三種配方清洗劑,并將這三種配方的清洗劑分別加水稀釋配成質量濃度為1%的清洗 液。然后將濾料樣品放入相應的50L清洗液中至完全浸沒。同時連通空氣管,每隔3小時鼓氣一次,每次持續30分鐘,如此循環操作24小時。然后接入清水沖洗2次,最后觀測清洗后的濾料表面狀況。期間定期取樣化驗,分析上層清洗液pH值、懸浮物含量(SS)、總鐵、油含量等指標。

    1.3 實驗結果與分析

    清洗過程中每隔6小時分別取上層清洗液測定其pH值、懸浮物(SS)、總鐵、油含量等指標,通過這些指標的變化幅度判斷這三種清洗劑配方的清洗效果,以篩選出較好的清洗劑配方。各項指標變化曲線圖如下:

    圖1   線下清洗實驗過程中pH 值變化曲線圖

 

線下清洗實驗過程中pH 值變化曲線圖一

 

線下清洗實驗過程中pH 值變化曲線圖二

 

            圖2   線下清洗實驗過程中懸浮物(SS)含量變化曲線圖

 

線下清洗實驗過程中懸浮物(SS)含量變化曲線圖

                圖3   線下清洗實驗過程中總鐵離子含量變化曲線圖

 

線下清洗實驗過程中總鐵離子含量變化曲線圖

            圖4   線下清洗實驗過程中油含量變化曲線圖

    綜合各項分析指標可以看出,HL-610B清洗劑配方的清洗效果最佳,清洗液SS、總鐵、油含量等指標增幅最大, 這說明濾料所附著的污染物逐漸被剝離進入清洗液中,清洗較為徹底[2]。同時從三份濾料樣品清洗后的表面狀況來看,HL-610B配方所清洗的濾料粒粒可見,塊狀物完全瓦解,表面基本無明顯污染物附著;而HL-610A和HL-610B配方仍有部分塊狀物存在,其中HL-610C配方的塊狀物較大,較清洗前質量僅減輕52%,油泥仍清晰可見。而且隨著清洗時間的延長,HL-610B配方的清洗液表面泡沫減少,至24小時后基本無泡沫,清洗液顏色發黑程度最深,有明顯臭味溢出。

    2 現場應用實驗

    現場應用實驗主要是為了確定HL-610B清洗劑最佳的使用濃度和清洗作用時間。

    2.1 實驗前準備工作

   (1)確認實施清洗的過濾器停產前的出水流量及SS、總鐵、油含量等水質指標。

   (2)確認過濾器處于停產狀態,反洗系統正常,備有必要的水源、電源、氣源等。

   (3)打開過濾器頂蓋,查看濾料表面狀況。

   (4)估算單臺過濾器的靜態保有水量。

   (5)確認加藥裝置連接完備。

    2.2 現場清洗實驗過程

    選用武鋼供水廠三熱軋水站編號為C21、C22和C23等3臺濁環水系統過濾器作為現場清洗實驗用過濾器,每臺過濾器濾料表面污染狀況相似,其靜態保有水量均按25噸計。

    (1)按照0.5%的藥劑質量濃度給C21過濾器加入HL-610B清洗劑125Kg;按1%的藥劑質量濃度給C22過濾器加入HL-610B清洗劑250Kg;按2%的藥劑質量濃度給C23過濾器加入HL-610B清洗劑500Kg。藥劑一次性經過濾器頂蓋加入罐體內,然后通過反洗系統加入足量水至完全浸沒濾料。

    (2)開啟過濾器正常氣洗程序,平均每隔210分鐘鼓氣一次,每次鼓氣持續15分鐘(風壓約為0.07MPa),如此循環操作。 期間定期取樣化驗,分析過濾器內上層清洗液pH值、懸浮物含量(SS)、總鐵、油含量等指標。

    (3)確認化學清洗結束,然后通過反洗系統排出清洗液,流至反洗平流池內,并在出水口處視泡沫量投加少量消泡劑抑制 泡沫。

    (4)排盡清洗液后,通過反洗系統用清水沖洗過濾器2次。

     2.3 現場清洗實驗結果

    清洗過程中每隔4h分別取過濾器上層清洗液測定其pH值、懸浮物(SS)、總鐵、油含量等指標,通過這些指標的變化幅度判斷HL-610B清洗劑在不同濃度條件下的清洗效果,以確定最佳的清洗劑濃度范圍及清洗作用時間。現場清洗過程中各項指標變化曲線圖如下:

 

 

                     現場清洗實驗過程中pH值變化曲線圖 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                  圖5  現場清洗實驗過程中pH值變化曲線圖

 

現場清洗實驗過程中懸浮物(SS)含量變化曲線圖

                 圖6   現場清洗實驗過程中懸浮物(SS)含量變化曲線圖

 

現場清洗實驗過程中總鐵離子含量變化曲線圖

                    圖7   現場清洗實驗過程中總鐵離子含量變化曲線圖

 

現場清洗實驗過程中油含量變化曲線圖

                             圖8   現場清洗實驗過程中油含量變化曲線圖

    從清洗過程取樣分析的指標變化可以看出,HL-610B清洗劑在加藥質量濃度達到1%即可滿足清洗要求,可有效去 濾料上所附著的各類污染物,并在加藥后24h達到了較好的洗凈效果,其后隨著時間的延長各項指標變化幅度不大。 同時對這三臺過濾器清洗前后的出水水質及流量做了進一步分析,結果如表2所示。

        表2   C21過濾器清洗前后的出水水質及流量對照

項 目 過濾出水水質指標

出水流量

(m3/h)

SS/

(mg/L)

總鐵/

(mg/L)

油/

(mg/L)

清洗前 21.5 1.67 3.8 420
清洗后 13.2 0.93 2.1 490
設計值 ≤15.0 ≤1.0 ≤3.0 550

               表3   C22過濾器清洗前后的出水水質及流量對照

項 目 過濾出水水質指標

出水流量

(m3/h)

SS/

(mg/L)

總鐵/

(mg/L)

油/

(mg/L)

清洗前 23.7 1.53 3.9 410
清洗后 9.4 0.69 1.7 530
設計值 ≤15.0 ≤1.0 ≤3.0 550

               表4   C23過濾器清洗前后的出水水質及流量對照

項 目 過濾出水水質指標

出水流量

(m3/h)

SS/

(mg/L)

總鐵/

(mg/L)

油/

(mg/L)

清洗前 23.2 1.79 4.1 390
清洗后 6.8 0.55 1.2 540
設計值 ≤15.0 ≤1.0 ≤3.0 550

    從上述表中出水水質數據可以看出,經化學清洗后三臺過濾器的出水水質均明顯優于清洗前的出水水質,C22和C23過濾器出水可滿足生產供水水質要求,而且清洗后出水流量顯著提高。而且從過濾器罐體內取出的清洗后濾料來看,加藥濃度在1%時經過24小時的清洗后,C22過濾器罐體內濾料表

    面基本無明顯污染物附著(如圖10),與清洗前濾料表面存在明顯差異(如圖9)。

C22過濾器清洗前后                  

  圖9  C22過濾器清洗前濾料外觀                    圖10  C22過濾器清洗后濾料外觀  

                 3 經濟效益分析

    采用化學清洗方式,每臺過濾器清洗時間約為24小時,考慮到前期清洗準備工作,平均清洗1臺過濾器需30個小時。并且在不影響濁環水系統正常運行情況下每次可以同時清洗2臺,那么實際上每臺過濾器清洗平均所需時間為15個小時。安排兩名工人實施清洗,則每臺過濾器清洗人工費用約為500元。而每臺過濾器所需清洗劑約為250Kg,則清洗單臺過濾器所需材料成本為4000元因此每次清洗單臺過濾器所需成本為4500元。按一年清洗兩次計,則單臺過濾器一年的清洗維護成本約為9000元。若采用更換濾料方式,據實際測算更換單臺過濾器濾料所需時間平均為30天,需4名工人配合實施,則更換單臺過濾器濾料所需人工費為12000元。而單臺過濾器濾料成本為86000元。因此更換單臺過濾器濾料成本為98000元。按五年需更換1次濾料計,則單臺過濾器每年的平均維護成本約為19600元。因此,相對于更換濾料來說,采用濾料清洗方式不僅可大大縮短工期,而且可節約55%以上的成本,具有明顯的經濟效益優勢。

    4 結論

    (1)軋鋼濁環水處理系統中過濾器濾料污染極大地影響了生產供水水質。為了保證水質達標,相對于更換濾料而言,通過化學清洗實現濾料的再生方式可節約55%以上的生產成本,并大大縮短工期。

    (2)針對武鋼供水廠三熱軋水站1580濁環水系統過濾器濾料污染物主要成份為鐵氧化物、油脂類粘泥及泥沙的特點,我們通過線下清洗模擬實驗篩選出了HL-610B清洗劑配方,具有很好的溶解、滲透、剝離等化學作用。

    (3)通過現場應用實驗確定了HL-610B清洗劑使用的適宜質量濃度為1%,清洗時間約為24h。

    (4)清洗的過程是一個化學力作用的過程,除與清洗時間、藥劑濃度等因素有密切關系外,也與空氣攪拌力度、度等外界因素有關。一般來說,空氣攪拌力度增大、清洗液溫度升高則有利于清洗效果的提高[4]。

      參考文獻】

     [1] 李六.多介質過濾器的藥劑清洗方式[J]. 漣鋼科技與管理,2011,18(2):25~26.

     [2]李德福,張學發.工業清洗技術[M]. 北京: 化學工業出版社, 2003:314~315.

     [3]張立珠,趙雷.水處理劑—配方·制備·應用[M]. 北京:化學工業出版社, 2011:213~214.

     [4]梁治齊,張寶旭.清洗技術[M].北京:中國輕工業出版社, 2000:122~124.

 

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