軋鋼濁環水系統過濾器濾料化學清洗研究

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濁環水系統過濾器濾料污染物為對象，模擬現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過濾器濾料的再生。

    [關鍵詞] 濁環水系統；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濁環水系統過濾器投產至今已運行近四年，雖然配有水力反洗系統，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斷流等現象，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， 給濁環水系統設備、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，實現濾料的再生。

   本文以武鋼供水廠三熱軋水站1580濁環水系統過濾器濾料為對象，模擬現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。

    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30分鐘，如此循環操作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粒可見，塊狀物完全瓦解，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，清洗液顏色發黑程度最深，有明顯臭味溢出。

    2 現場應用實驗

    現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，反洗系統正常，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保有水量。

   （5）確認加藥裝置連接完備。

    2.2 現場清洗實驗過程

    選用武鋼供水廠三熱軋水站編號為C21、C22和C23等3臺濁環水系統過濾器作為現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15分鐘（風壓約為0.07MPa），如此循環操作。 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，通過反洗系統用清水沖洗過濾器2次。

     2.3 現場清洗實驗結果

    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。現場清洗過程中各項指標變化曲線圖如下：

                  圖5 現場清洗實驗過程中pH值變化曲線圖

                 圖6   現場清洗實驗過程中懸浮物（SS）含量變化曲線圖

                    圖7   現場清洗實驗過程中總鐵離子含量變化曲線圖

                             圖8   現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據可以看出，經化學清洗后三臺過濾器的出水水質均明顯優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