双流双速过滤器在冶金水处理中的应用

　1、前言　　自张马屯矿井废水引入济钢生产供水管网系统后,已成为济钢生产用水的主要水源。该工程对济钢水资源的综合利用、替代深井地下水和济南市的“节水保泉”工作具有重大意义。原工艺流程是矿井废水经加压泵站直接进入20 000 m³蓄水池,然后由原有的加压泵站供生产水系统各用户。由于矿井废水在采矿、回填生产过程以及提升输送过程中进入一定量的杂物,导致水质较差、悬浮物较高;另外由于该水源因采矿过程中的机械泄漏、采矿工人的生活污染以及在大气中暴露时间长等原因,导致油、藻类和细菌等指标超标。经化验分析悬浮物含量约为30～70 mg/L,远远高于原有深井地下水源。如不进行处理,必将给循环水系统带来了重大危害,不仅会因生产水质SS含量超标、堵塞水处理设施及用水设备,危及安全生产,而且还会造成循环水浓缩倍数的下降、循环利用率降低,导致生产成本上升,不利于生产的持续发展。因此,必须对矿井水进行预处理,以保证生产补充水的需要。　2、改造方案及主要工艺参数　　从水质化验对比分析来看,张马屯矿井废水仅在细菌含量和悬浮物2项指标超过原有系统,因此重点是对该水的处理。目前在国内外类似水质的处理多采用加强前期预处理的措施,即采用介质过滤器和活性碳过滤器来控制水中的悬浮物和微生物,并配以水质稳定剂来保证水质。对张马屯矿井废水的处理,需要在进蓄水池前增设预处理过滤器,净化矿井废水水质,但由于是在老系统中改造,设计和施工受限于现场管网和场地。　　2.1 改造方案　　改造方案包括6台双流双速自冲洗过滤器,设计过滤水量1 800 m³/h,对张马屯矿井水进行全过滤。配置了2台加药机,定时定量向大水池添加分散杀菌灭藻剂。反冲洗水排入高炉煤气洗涤沟,作为煤气洗涤水系统的补水,处理后循环利用。　　2.2 双流双速自冲洗过滤器　　双流双速自冲洗过滤器的主要工艺参数如下:下向流平均滤速10 m/h、平向流平均滤速5 m/h、反冲洗强度12 L(/m².s)、反冲洗历时4 min、终期水头损失1.7 m、进水悬浮物<100 mg/L、出水悬浮物<5mg/L、进水压力l.0 MPa。　　2.2.1 工作原理来水经过分配进入过滤器,自上而下经粗滤料层过滤后,经二次布水由四周向中间流经轻质细滤料层,到出水箱中出水(出水水箱也为反冲洗水箱)。由于滤层截流进水中的悬浮物,滤料层水头损失逐渐增加,使得虹吸管中水位上升,当水位上升到虹吸辅助管内水射器时,由于水的作用将虹吸管内的空气带走,形成负压,当负压达到设计值时,发生虹吸现象,使水箱中的水反向流经滤层,从而对滤层进行反洗,当水箱内水位下降到反洗自动终止器时,空气漏入虹吸管内,系统真空将破坏,反洗过程自动终止,过滤器重新开始工作。　　由于某种原因反洗时间过长或无法自动终止时,可手动打开真空破坏阀,使外界空气进入系统,终止反洗过程。反洗强度过弱滤料不能有效翻腾,难以达到清洗目的;而反洗强度过强,则容易使滤料乱层或造成滤料损夫,通过调节器来控制反洗强度。　　2.2.2技术特点普通过滤器多采用同速过滤,粗滤料不能发挥其高滤速的特点,细滤料也不能发挥其低滤速下高粘附凝聚的能力,因而导致整体的过滤效率偏低。双流双速自冲洗过滤器,采用粗滤料下向流、细滤料平向流的布水结构,充分发挥不同滤料的特点,使它们的优缺点得以互补,提高设备的处理能力并得到较好的滤后水质,主要特点:1)变速过滤的平向流技术:采用轻质细滤料使其发挥低速的优点,采用最优化理论增加单位体积的过滤面积,降低滤速,集水克服了平向流滤床易流化的缺陷。2)速过滤的下向流技术:采用粗滤料使其发挥高滤速的优点,使得在同一滤器中不同滤料不同滤速。3)下向流和平向流之间采用一种特殊的二次布水结构,使得布水均匀,自动反冲洗采用虹吸原理来实现。　　由于矿井水中的悬浮物不易沉淀,与沉淀池相比,选择比较先进的双层滤料双流双速自冲洗过滤器以及对有机物过滤效果较好的活性炭过滤器吸附工艺,既能有效地去除水中悬浮物及有机物,还具有效率高、投资少、占地面积小等优点。　3、运行效果　　该项目投运后,基本上解决了张马屯矿井废水水质不符合生产补水要求的状况,降低了所有补水系统在循环使用中的水质超标问题,提高了济钢各循环水体的循环利用率,运行效果良好,过滤后的水质完全达到预期目的,进出水水质化验对比见表1。

　4、结语　　该设备投运至今,运行良好,故障率较低,具有投资省、占地少、效率高等诸多优点,具有较高的推广价值。集中对补水水源进行处理后,生产成本大幅度降低,直接效益130万元/a,整个低温水系统的水质有明显改善,确保了炼铁、炼钢、制氧等主要生产厂的生产水质要求,延长了各用水工艺设备的寿命。但该工艺的反冲洗排污水量较大,在工艺设计时应考虑后续的综合处理。