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軋鋼濁環(huán)水系統(tǒng)過濾器濾料化學清洗研究發(fā)表時間:2023-11-01 14:22 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(huán)水系統(tǒng)過濾器濾料污染物為對象,模擬現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)過濾器濾料的再生。 [關鍵詞] 濁環(huán)水系統(tǒng);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(huán)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可靠保證。武鋼供水廠三熱軋水站1580濁環(huán)水系統(tǒng)過濾器投產至今已運行近四年,雖然配有水力反洗系統(tǒng),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(xiàn)斷流等現(xiàn)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(huán)水系統(tǒng)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(tǒng)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
由表1可知該系統(tǒng)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,過濾出水水質明顯下降,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(jié)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(xiàn)濾料的再生。 本文以武鋼供水廠三熱軋水站1580濁環(huán)水系統(tǒng)過濾器濾料為對象,模擬現(xiàn)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(xiàn)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(jù)。 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(xiàn)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,確定適宜的清洗劑配方。 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(xù)30分鐘,如此循環(huán)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 圖2 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 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??梢姡瑝K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(fā)黑程度最深,有明顯臭味溢出。 2 現(xiàn)場應用實驗 現(xiàn)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(tài),反洗系統(tǒng)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(tài)保有水量。 (5)確認加藥裝置連接完備。 2.2 現(xiàn)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(huán)水系統(tǒng)過濾器作為現(xiàn)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(tài)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(tǒng)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(xù)15分鐘(風壓約為0.07MPa),如此循環(huán)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(tǒng)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(tǒng)用清水沖洗過濾器2次。 2.3 現(xiàn)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(xiàn)場清洗過程中各項指標變化曲線圖如下: 圖5 現(xiàn)場清洗實驗過程中pH值變化曲線圖 圖6 現(xiàn)場清洗實驗過程中懸浮物(SS)含量變化曲線圖 圖7 現(xiàn)場清洗實驗過程中總鐵離子含量變化曲線圖 圖8 現(xiàn)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
表3 C22過濾器清洗前后的出水水質及流量對照
表4 C23過濾器清洗前后的出水水質及流量對照
從上述表中出水水質數(shù)據(jù)可以看出,經化學清洗后三臺過濾器的出水水質均明顯優(yōu)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)。
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(huán)水系統(tǒng)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(jù)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(jié)約55%以上的成本,具有明顯的經濟效益優(yōu)勢。 4 結論 (1)軋鋼濁環(huán)水處理系統(tǒng)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(xiàn)濾料的再生方式可節(jié)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(huán)水系統(tǒng)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(xiàn)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、溫度等外界因素有關。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(fā).工業(yè)清洗技術[M]. 北京: 化學工業(yè)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(yè)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(yè)出版社, 2000:122~124. |