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轧钢浊环水系统过滤器滤料化学清洗研究

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轧钢浊环水系统过滤器滤料化学清洗研究

  • 分类:行业资讯
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  • 来源:
  • 发布时间:2014-08-27 11:37
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【概要描述】以武钢供水厂三热轧水站1580浊环水系统过滤器滤料污染物为对象,模拟现场条件进行了滤料线下化学清洗实验,筛选出了适宜的HL-610B清洗剂配方,并通过现场的应用实验确定了清洗剂使用的最佳质量浓度为1%,清洗所需时间约为24 h。通过化学清洗可实现过滤器滤料的再生。

轧钢浊环水系统过滤器滤料化学清洗研究

【概要描述】以武钢供水厂三热轧水站1580浊环水系统过滤器滤料污染物为对象,模拟现场条件进行了滤料线下化学清洗实验,筛选出了适宜的HL-610B清洗剂配方,并通过现场的应用实验确定了清洗剂使用的最佳质量浓度为1%,清洗所需时间约为24 h。通过化学清洗可实现过滤器滤料的再生。

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董恩氚1,吴莎莎1,刘伍文1,舒纯2,俞琴2,徐峰武2

    (1.湖北海力化工科技有限公司,湖北武汉  430074;2.武汉钢铁股份能源动力公司,湖北武汉  430083)

    [摘要] 以武钢供水厂三热轧水站1580浊环水系统过滤器滤料污染物为对象,模拟现场条件进行了滤料线下化学清洗实验,筛选出了适宜的HL-610B清洗剂配方,并通过现场的应用实验确定了清洗剂使用的最佳质量浓度为1%,清洗所需时间约为24 h。通过化学清洗可实现过滤器滤料的再生。

    [关键词] 浊环水系统;过滤器;滤料污染;化学清洗

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

 

    在轧钢浊环水处理中,过滤器的应用极大地改善了供水水质,为轧钢生产中产品与设备的直接冷却提供了靠保证。武钢供水厂三热轧水站1580浊环水系统过滤器投产至今已运行近四年,虽然配有水力反洗系统,但滤料堵塞、风化、板 结等情况较为严重,甚至有些过滤器已出现断流等现象,严重影响出水水质,水中浊度、油含量、铁离子等水质指标超出控制范围,水质达标率大大下降 给浊环水系统设备、管道正常运行及轧钢日常生产带来了潜在的危害。对该系统的26台高速过滤器滤料(直径5m,为无烟煤、石英砂等多介质滤料,滤料填充高度为3.5m,其中无烟煤滤料占60%)抽样化验,该滤料附着的污染物主要成份及质量比如表1所示。

    表1  滤料污染物主要成份及质量比              

铁氧化物

(以Fe2O3计)

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

    由表1可知该系统过滤器滤料附着污染物的主要成份为铁氧化物、油脂类粘泥及泥沙。这几种污染物混合在一起就 会形成油泥,渗进滤料间的空隙内造成堵塞,并易粘附在滤料上,时间一长可导致滤料腐蚀、风化等,过滤水水质明显下降,直接影响生产供水品质,需及时更换滤料[1]。为了延长滤料更换时间,节约成本,并更好地保障过滤出水水质,需对过滤器滤料进行化学清洗,实现滤料的再生。

   本文以武钢供水厂三热轧水站1580浊环水系统过滤器滤料为对象,模拟现场条件进行了线下化学清洗实验,筛选出了适宜的清洗剂配方,并通过现场的应用实验确定了最佳的药剂浓度和清洗时间,为武钢供水厂三热轧水站过滤器清洗工作提供了科学依据。

    1 线下清洗实验

    1.1 实验原理与目的

    在间歇式鼓气搅拌条件下,通过清洗剂的溶解、渗透、剥离、乳化等化学作用将滤料附着的污染物去除,实现滤料的再生。取上层清洗液测定其pH值、悬浮物含量(SS)、总铁、油含量等指标,确定适宜的清洗剂方。

    1.2 实验过程

    取三份体积大小相近、外观相似的块状滤料为实验样品,并为了保证实验条件一致性,滤料样品质量均在5.4~5.6Kg间。选用HL-610A、HL-610B、HL-610C三种配方清洗剂,并将这三种配方的清洗剂分别加水稀释配成质量浓度为1%的清洗 液。然后将滤料样品放入相应的50L清洗液中至完全浸没。同时连通空气管,每隔3小时鼓气一次,每次持续30分钟,如此循环操作24小时。然后接入清水冲洗2次,最后观测清洗后的滤料表面状况。期间定期取样化验,分析上层清洗液pH值、悬浮物含量(SS)、总铁、油含量等指标。

    1.3 实验结果与分析

    清洗过程中每隔6小时分别取上层清洗液测定其pH值、悬浮物(SS)、总铁、油含量等指标,通过这些指标的变化幅度判断这三种清洗剂配方的清洗效果,以筛选出较好的清洗剂配方。各项指标变化曲线图如下:

    图1   线下清洗实验过程中pH 值变化曲线图

 

 

 

 

 

            图2   线下清洗实验过程中悬浮物(SS)含量变化曲线图

 

 

                图3   线下清洗实验过程中总铁离子含量变化曲线图

 

 

            图4   线下清洗实验过程中油含量变化曲线图

    综合各项分析指标可以看出,HL-610B清洗剂配方的清洗效果最佳,清洗液SS、总铁、油含量等指标增幅最大, 这说明滤料所附着的污染物逐渐被剥离进入清洗液中,清洗较为彻底[2]。同时从三份滤料样品清洗后的表面状况来看,HL-610B配方所清洗的滤料粒粒可见,块状物完全瓦解,表面基本无明显污染物附着;而HL-610A和HL-610B配方仍有部分块状物存在,其中HL-610C配方的块状物较大,较清洗前质量仅减轻52%,油泥仍清晰可见。而且随着清洗时间的延长,HL-610B配方的清洗液表面泡沫减少,至24小时后基本无泡沫,清洗液颜色发黑程度最深,有明显臭味溢出。

    2 现场应用实验

    现场应用实验主要是为了确定HL-610B清洗剂最佳的使用浓度和清洗作用时间。

    2.1 实验前准备工作

   (1)确认实施清洗的过滤器停产前的出水流量及SS、总铁、油含量等水质指标。

   (2)确认过滤器处于停产状态,反洗系统正常,备有必要的水源、电源、气源等。

   (3)打开过滤器顶盖,查看滤料表面状况。

   (4)估算单台过滤器的静态保有水量。

   (5)确认加药装置连接完备。

    2.2 现场清洗实验过程

    选用武钢供水厂三热轧水站编号为C21、C22和C23等3台浊环水系统过滤器作为现场清洗实验用过滤器,每台过滤器滤料表面污染状况相似,其静态保有水量均按25吨计。

    (1)按照0.5%的药剂质量浓度给C21过滤器加入HL-610B清洗剂125Kg;按1%的药剂质量浓度给C22过滤器加入HL-610B清洗剂250Kg;按2%的药剂质量浓度给C23过滤器加入HL-610B清洗剂500Kg。药剂一次性经过滤器顶盖加入罐体内,然后通过反洗系统加入足量水至完全浸没滤料。

    (2)开启过滤器正常气洗程序,平均每隔210分钟鼓气一次,每次鼓气持续15分钟(风压约为0.07MPa),如此循环操作。 期间定期取样化验,分析过滤器内上层清洗液pH值、悬浮物含量(SS)、总铁、油含量等指标。

    (3)确认化学清洗结束,然后通过反洗系统排出清洗液,流至反洗平流池内,并在出水口处视泡沫量投加少量消泡剂抑制 泡沫。

    (4)排尽清洗液后,通过反洗系统用清水冲洗过滤器2次。

     2.3 现场清洗实验结果

    清洗过程中每隔4h分别取过滤器上层清洗液测定其pH值、悬浮物(SS)、总铁、油含量等指标,通过这些指标的变化幅度判断HL-610B清洗剂在不同浓度条件下的清洗效果,以确定最佳的清洗剂浓度范围及清洗作用时间。现场清洗过程中各项指标变化曲线图如下:

                  图5  现场清洗实验过程中pH值变化曲线图

                 图6   现场清洗实验过程中悬浮物(SS)含量变化曲线图

                    图7   现场清洗实验过程中总铁离子含量变化曲线图

 

 

                             图8   现场清洗实验过程中油含量变化曲线图

    从清洗过程取样分析的指标变化可以看出,HL-610B清洗剂在加药质量浓度达到1%即可满足清洗要求,可有效去 滤料上所附着的各类污染物,并在加药后24h达到了较好的洗净效果,其后随着时间的延长各项指标变化幅度不大。 同时对这三台过滤器清洗前后的出水水质及流量做了进一步分析,结果如表2所示。

        表2   C21过滤器清洗前后的出水水质及流量对照

项 目 过滤出水水质指标

出水流量

(m3/h)

SS/

(mg/L)

总铁/

(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
设计值 ≤15.0 ≤1.0 ≤3.0 550

               表3   C22过滤器清洗前后的出水水质及流量对照

项 目 过滤出水水质指标

出水流量

(m3/h)

SS/

(mg/L)

总铁/

(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
设计值 ≤15.0 ≤1.0 ≤3.0 550

               表4   C23过滤器清洗前后的出水水质及流量对照

项 目 过滤出水水质指标

出水流量

(m3/h)

SS/

(mg/L)

总铁/

(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
设计值 ≤15.0 ≤1.0 ≤3.0 550

    从上述表中出水水质数据可以看出,经化学清洗后三台过滤器的出水水质均明显优于清洗前的出水水质,C22和C23过滤器出水可满足生产供水水质要求,而且清洗后出水流量显著提高。而且从过滤器罐体内取出的清洗后滤料来看,加药浓度在1%时经过24小时的清洗后,C22过滤器罐体内滤料表

    面基本无明显污染物附着(如图10),与清洗前滤料表面存在明显差异(如图9)。

                  

  图9  C22过滤器清洗前滤料外观                    图10  C22过滤器清洗后滤料外观  

                 3 经济效益分析

    采用化学清洗方式,每台过滤器清洗时间约为24小时,考虑到前期清洗准备工作,平均清洗1台过滤器需30个小时。并且在不影响浊环水系统正常运行情况下每次可以同时清洗2台,那么实际上每台过滤器清洗平均所需时间为15个小时。安排两名工人实施清洗,则每台过滤器清洗人工费用约为500元。而每台过滤器所需清洗剂约为250Kg,则清洗单台过滤器所需材料成本为4000元因此每次清洗单台过滤器所需成本为4500元。按一年清洗两次计,则单台过滤器一年的清洗维护成本约为9000元。若采用更换滤料方式,据实际测算更换单台过滤器滤料所需时间平均为30天,需4名工人配合实施,则更换单台过滤器滤料所需人工费为12000元。而单台过滤器滤料成本为86000元。因此更换单台过滤器滤料成本为98000元。按五年需更换1次滤料计,则单台过滤器每年的平均维护成本约为19600元。因此,相对于更换滤料来说,采用滤料清洗方式不仅可大大缩短工期,而且可节约55%以上的成本,具有明显的经济效益优势。

    4 结论

    (1)轧钢浊环水处理系统中过滤器滤料污染极大地影响了生产供水水质。为了保证水质达标,相对于更换滤料而言,通过化学清洗实现滤料的再生方式可节约55%以上的生产成本,并大大缩短工期。

    (2)针对武钢供水厂三热轧水站1580浊环水系统过滤器滤料污染物主要成份为铁氧化物、油脂类粘泥及泥沙的特点,我们通过线下清洗模拟实验筛选出了HL-610B清洗剂配方,具有很好的溶解、渗透、剥离等化学作用。

    (3)通过现场应用实验确定了HL-610B清洗剂使用的适宜质量浓度为1%,清洗时间约为24h。

    (4)清洗的过程是一个化学力作用的过程,除与清洗时间、药剂浓度等因素有密切关系外,也与空气搅拌力度、度等外界因素有关。一般来说,空气搅拌力度增大、清洗液温度升高则有利于清洗效果的提高[4]。

      参考文献】

     [1] 李六.多介质过滤器的药剂清洗方式[J]. 涟钢科技与管理,2011,18(2):25~26.

     [2]李德福,张学发.工业清洗技术[M]. 北京: 化学工业出版社, 2003:314~315.

     [3]张立珠,赵雷.水处理剂—配方·制备·应用[M]. 北京:化学工业出版社, 2011:213~214.

     [4]梁治齐,张宝旭.清洗技术[M].北京:中国轻工业出版社, 2000:122~124.

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