轧钢浊环水系统过滤器滤料化学清洗研究

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可靠保证。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             

    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，过滤出水水质明显下降，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，确定适宜的清洗剂配方。

    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

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

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

    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