工業電動濾水器：反沖洗全自動濾水器污垢堵塞原因分析及處理

      工業電動濾水器：反沖洗全自動濾水器污垢堵塞原因分析及處理，某大型煤化工含鹽污水系統反沖洗全自動濾水器頻繁污堵，而設備自帶的清洗流程已遠不能清洗干凈，嚴重影響超濾膜組運行，對反沖洗全自動濾水器系統進行拆檢，發現是設備內部濾網的彎折處存在大量紅棕色鐵的膠狀物和生物粘泥，判斷為化學、生物和雜質共同作用造成。對此通過使用EDTA溶劑、自配化學清洗液、高壓機械沖洗的方法進行處理。
1概述
      某大型煤化工含鹽污水處理系統（工藝流程如圖1所示）主要處理污水生化處理裝置的尾水、各循環水場的排污水以及脫鹽水站的排污水，系統設計處理規模定1500m3/h。主要由預處理系統，即含鹽廢水調節罐、混凝池、石灰反應池、純堿反應區、絮凝區、V形濾池，膜處理系統，即超濾、反滲透，和污泥處理工序。進水經過預處理，保證出水滿足膜處理系統進水水質要求。
2工業電動濾水器：反沖洗全自動濾水器項目運行問題
      項目調試完成，同年12月進入正常生產至今，已累計運行近8400h，累計處理含鹽廢水突破400萬m3。但在為期一年的運行過程中，由于實際進水指標與設計進水指標偏離等原因，造成系統頻繁出現超濾反沖洗全自動濾水器污堵，導致整套裝置停運的情況，近一年的時間內多達4次，頻繁的開停工給裝置運行帶來了巨大的影響，造成了人力財力的雙重損失。該項目超濾系統設計進水指標和實際進水指標如表1所示。
表1超濾系統進出水水質控制指標
本項目反沖洗全自動濾水器系統如圖2所示。
3工業電動濾水器：反沖洗全自動濾水器
      工業電動濾水器：反沖洗全自動濾水器是一種利用精密濾網直接攔截液體中的雜質，漂浮物，顆粒物、機械雜質等，同時降低水的濁度，減少污垢，保障后續超濾、納濾以及反滲透等膜系統正常工作及延長使用壽命的精密設備，它具有可自動排污的特點。
      在過濾過程中，細濾網的內層雜質逐漸堆積，它的內外兩側就形成了一個壓差，當這個壓差達到預設值時，將開始自動清洗過程。在自動清洗過程中，反沖洗全自動濾水器排污閥打開，組件中的水力馬達室釋放壓力形成負壓作用，通過吸嘴吸取細濾網內壁的污物，由水力馬達流入水力馬達室，由排污閥排出，形成一個吸污過程。當水流經水力馬達時，帶動吸污管進行旋轉，由水力缸活塞帶動吸污管作軸向運動，吸污器組件通過軸向運動與旋轉運動的結合將整個濾網內表面完全清洗干凈。整個清洗過程消耗水量很少，一般占進水流量的10%，反沖洗時間為10s。
      在該項目反沖洗全自動濾水器實際運行過程中，由于來水溫度波動較大、藥劑投加濃度波動以及裝置開工階段管道池體沖洗不徹底，殘留機械雜質等原因，造成反沖洗全自動濾水器頻繁污堵，而且通過自清洗無法恢復制水通量和設備設計的除雜結果，給裝置運行帶來了巨大的壓力。
4工業電動濾水器污堵原因分析
      對4套工業電動濾水器：反沖洗全自動濾水器拆檢發現，在過濾器內部濾芯表面和褶皺處存在大量紅棕色膠狀物和生物粘泥（圖3所示），對比該套工藝進水水質和該系統組合工藝，總結出造成反沖洗全自動濾水器污堵的原因主要有以下幾點。
4.1藥劑投加不精確
      在該套工藝中，由于生化處理裝置的尾水硬度較高，在高效沉淀池工藝中，考慮了石灰—純堿法深度除硬度的措施，盡可能降低反滲透進水的硬度。正常運行過程中，即藥劑量和水質指標相對應的情況下發生的化學作用如下：石灰投加去除暫時硬度：Ca（HCO3）2+Ca（OH）2=2CaCO3↓+2H2OMg（HCO3）2+2Ca（OH）2=2CaCO3↓+Mg（OH）2↓+2H2OMgCl2+Ca（OH）2=CaCl2+Mg（OH）2↓純堿投加去除永久硬度：CaSO4+Na2CO3→CaCO3↓+Na2SO4 CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2Na2Cl MgSO4+Na2CO3→MgCO3+Na2SO4 MgCl2+Na2CO3→MgCO3+2NaCl而當混凝區混凝劑FeCl3投加過量時，未完全作業的混凝劑隨著水的推流進入石灰反應區，進而與石灰進行反應，發生的化學作用如下：2FeCL3+3Ca（OH）2=2Fe（OH）3↓+3CaCl2
由于此階段FeCl3濃度降低，反應則會生成磚紅色Fe（OH）3膠體，隨著水流進入反沖洗全自動濾水器，長期積聚造成過濾器堵塞。
      此外，在系統長時間運行過程中，積聚的CaF2、BaSO4、CaSO4等物質，也是引起過濾器污堵的重要原因。
4.2工業電動濾水器：反沖洗全自動濾水器來水水溫波動較大
      溫度是影響混凝劑作用效果的一大因素，對混凝效果有明顯的影響。其原因主要有以下幾點：
      ①無機鹽混凝劑水解是吸熱反應，低溫水混凝劑水解困難。特別是硫酸鋁，水溫每降低10℃,水解速度常數約降低2~4倍。
      ②低溫水的粘度大，使水中雜質顆粒布朗運動強度減弱，碰撞機會減少，不利于膠粒脫穩凝聚。同時，水的粘度大時，水流剪力增大，影響絮凝體的成長。
      ③水溫低時，膠體顆粒水化作用增強，妨礙膠體凝聚，而且水化膜內的水由于粘度和重度增大，影響了顆粒之間粘附強度。而當來水水溫發生變化時，不能及時發現并調控水溫和加藥量，是造成水處理藥劑反應不完全，造成反沖洗全自動濾水器污堵的另一重要原因。
4.3處理負荷增大，高密池和V型濾池截留不完全，造成產水濁度超標
      當來水水量突然增加時，加藥量調整不及時或者沒有進行調整，會因為藥劑量過小而無法與固體顆粒物進行充分混凝，造成出水濁度超標，進而進入反沖洗全自動濾水器，是造成過濾器進水濁度超標，發生濾網污堵的又一原因。
4.4工業電動濾水器：反沖洗全自動濾水器運行初期未沖洗干凈
      在系統調試和運行初期，進水管道和上有構筑物以及反沖洗全自動濾水器設備本體安裝時殘留的雜質未被完全沖洗干凈，長期積聚增多也是造成過濾器污堵的另一原因。
5工業電動濾水器解決措施
      針對反沖洗全自動濾水器污堵程度和污染物性質，研究決定采用化學清洗和物理清洗結合的方式進行處理。清洗前，先切斷進出水管線上的閥門組，然后對4組反沖洗全自動濾水器逐個進行拆卸，使之具備清洗條件。
5.1化學清洗除垢類污堵物
      考慮到常規化學清洗藥劑種類繁多、成分復雜、價格昂貴，根據EDTA清洗具有除垢能力強、耗水量小、對金屬基體腐蝕性小、安全性高、操作靈活、功能全、適用范圍廣等特點。因此，選擇EDTA與檸檬酸的復配溶液對污染的工業電動濾水器：反沖洗全自動濾水器進行酸性清洗，以去除垢類物質。
5.1.1清洗方法
      用6%的溶液和2%的檸檬酸按比例配置成pH值在6.0左右的清洗液，然后用氣動泵將清洗溶液進行低壓循環，對反沖洗全自動濾水器進行循環浸泡4h，壓力大約0.1MPa，清洗液溫度控制在30℃~40℃。此階段主要去除Fe（OH）3膠體及Fe3+。在清洗初期，要排放10%左右的清洗溶液，因為這部分溶液具有較高濃度的污染物，不應重復使用。
5.1.2清洗機理
      EDTA是一種氨羧絡合物，常用H4Y表示，其結構式如下：HOOCCH2CH2COOHNCH2CH2NHOOCCH2CH2COOH
EDTA化學清洗的機理可簡單表示為：金屬氧化物水解與EDTA反應，在一定的條件下生成可溶解的絡合物。這一過程涉及到EDTA的電離反應、金屬離子的水解反應、金屬離子與EDTA生成絡合物反應。EDTA與鐵離子絡合反應方程式如下：Y4-+Fe3+——FeY-由反應式可知，EDTA與Fe3+以1∶1絡合，由于形成的絡合物穩定且易溶于水，所以反應向形成絡合物的方向進行，隨著反應的進行會促使EDTA的電離和金屬離子的水解反應，進而完成整個化學除垢過程。
      由于形成的絡合物穩定且易溶于水，所以反應向形成絡合物的方向進行，隨著反應的進行會促使EDTA的電離和金屬離子的水解反應，進而完成整個化學除垢過程。
      清洗過程中，隨著氧化鐵垢水解，鐵離子與EDTA絡合，完成除垢過程。而氧化鐵垢水解釋放出的OH-，部分與EDTA電離出的H+進行中和反應消耗掉，部分則會使洗液的pH值不斷升高，直至清洗環境達到堿性鈍化條件，完成金屬表面的鈍化，進而實現除垢鈍化一步完成。
5.2化學清洗去除微生物污染
      用0.2%的NaClO溶液和0.1%是NaOH溶液配置成化學清洗液，然后用氣動泵將清洗溶液進行低壓循環浸泡2h，壓力大約0.1MPa，清洗液溫度控制在40℃左右。此過程主要去除有機物及活性生物組成的生物粘泥。
5.3機械清洗去除不溶性物質
      采用機械增壓清洗，壓力控制在4MPa左右，沖洗時間視具體情況而定。在進行完上述清洗步驟后，恢復反沖洗全自動濾水器，啟動反沖洗全自動濾水器，進水沖洗，讓系統進行至少兩個循環的自清洗。
      此外，在工藝上加強上游來水水質監控，及時進行燒杯試驗，調整高密池藥劑投加量，降低反沖洗全自動濾水器進水濁度，有效解決了污堵現象，設備實現平穩運行。
      通過采取化學清洗和物理清洗的組合清洗方法，有效解決了反沖洗全自動濾水器污堵的問題（清洗前后對比如圖4所示），從清洗完至今設備一直運行穩定，平均濁度保持在1NTU以下。