V-FILTER涡流过滤器在我公司的应用
张英龙
［甘肃刘化（集团）有限责任公司，甘肃 永靖731603］
［摘 要］在第四循环水系统增装1台V-FILTER涡流过滤器试运行成功后，陆续在第二、第三循环水系统进行了推广使用。将循环水系统的无阀过滤器更换为涡流过滤器，提高了过滤能力，明显改善了循环水水质，延长了换热设备的运行周期，取得了较好的效果。
［关键词］涡流过滤器；无阀过滤器；气水反冲洗；浊度
［中图分类号］TQ 051.8+5 ［文献标志码］ B ［文章编号］1004-9932（2015）
0 引 言
甘肃刘化（集团）有限责任公司第四循环水系统为2009年配套300 kt/a尿素装置建设的敞开式循环水装置，设计循环水量5 000 m3/h，配有3台SWL-80无阀过滤器，单台过滤水量80 m3/h，正常运行中循环水浊度在5.0 NTU左右。为了降低循环水浊度、提高循环水水质，2012年底，公司决定在第四循环水系统增加1台V-FILTER涡流式过滤器进行试验。V-FILTER涡流式过滤器技术拥有者为韩国可隆水务公司，由甘肃金桥给水排水设计与工程（集团）有限公司引进并负责总体设计及安装。2013年1月22日完成了涡流式过滤器管路系统、电气控制系统的组装调试；1月23—27日进行设备运行调试的准备工作，包括滤料的初次清洗、阀门的运行调整、控制系统的运行调整等；1月28日进行设备及系统的运行试验,涡流过滤器正式进入试运行。在２个月的时间里，循环水浊度由投运前的5.0 NTU降到2.0 NTU以下，循环水水质得到明显改善。基于涡流过滤器在第四循环水系统的成功使用，2013年5月，公司将第四循环水系统１台SWL-80无阀过滤器也更换为涡流过滤器；2013年8月，将第三循环水系统2台WZQ-80无阀过滤器更换为涡流过滤器；2013年9月，将第二循环水系统2台SWL-80无阀过滤器更换为涡流过滤器。
1 无阀过滤器存在的问题及运行状况
1.1无阀过滤器存在的问题
目前国内循环水系统配置的旁滤装置基本为重力式无阀过滤器，运行过程中，通过滤料层（石英砂）截留和滤料表面吸附循环水中的悬浮物、胶体硅、有机物及各种微生物来净化循环水。由于滤层的表面滤料颗粒细小，反冲洗时相互碰撞机会少，动量小，滤料不易清洗干净。截留在滤层上表层的污物，如果在一定周期内不能有效地去除，在随后的反洗过程中，由于反洗水分布不均匀导致滤料膨胀高度不均匀，部分滤料表面的污物不能有效去除，在投入运行后，局部负荷增大，杂质会从表面沉入内部形成球团且逐渐增大，并向过滤器的填充深度内延伸，随着泥球的不断长大，日积月累导致过滤器滤料板结，不仅影响出水水质，还导致处理水量下降，过滤器长期溢流，不能正常工作，需频繁进行反洗，浪费大量的水，被迫每年退出进行人工清洗或更换新的滤料。
1.2 运行状况
第二循环水系统设计循环水量4 500 m3/h，配置2台SWL-80钢制无阀过滤器。2台SWL80钢制无阀过滤器设计处理水量80 m3/h，进水浊度20 NTU，出水浊度＜5 NTU，过滤器直径2 400 mm，过滤器内装填粒径0.5～1.0 mm石英砂700 mm，砾石垫层自上到下为直径2～4 mm卵石50 mm、直径4～8 mm卵石50 mm、直径8～16 mm卵石50 mm、直径16～25 mm卵石50 mm。过滤器运行中存在较严重的滤料板结问题，处理水量只有约30 m3/h，每8 h就要反洗1次，否则就会出现溢流；每年必须进行1次滤料的人工清出、清洗、补充，但运行3个月左右又会出现过滤能力下降的问题。
第三循环水系统设计循环水量7 500 m3/h，配置3台WZQ-80钢制无阀过滤器和1台180 m3/h钢筋混凝土结构无阀滤池。3台WZQ-80无阀过滤器设计处理水量61～99 m3/h，进水浊度20 NTU，出水浊度＜5 NTU，过滤器直径2 400 mm，过滤器内装填粒径0.8～1.2 mm石英砂350 mm、1.8～2.4 mm石英砂400 mm，砾石垫层自上到下为直径2～4 mm卵石50 mm、直径4～8 mm卵石50 mm、直径8～16 mm卵石50 mm、直径16～25 mm卵石50 mm。第三循环水系统因靠近尿素装置，尿素造粒塔上飘散的粉尘部分被吸入冷却塔，随后进入循环水中，循环水中微生物、粘泥、悬浮物等较第二循环水系统多，滤料板结问题也较第二循环水系统严重，每年进行１次滤料的人工清出、清洗和补充都不能使过滤器稳定运行，过滤器长期处于处理水量小、溢流的状态，并且频繁反洗造成水的消耗量很大，自2011年12月起已处于停运状态，仅依靠180 m3/h钢筋混凝土结构无阀滤池进行旁滤。
2 V-FILTER涡流过滤器的过滤原理及结构特点
2.1 V-FILTER涡流过滤器的过滤原理
V-FILTER涡流过滤器里不同大小颗粒的滤料，从上到下、由小到大依次排列。循环水进入过滤器后，在涡流形成器的作用下，从上向下旋转流经滤层，水中的固体悬浮物质进入上层滤料形成的微小孔眼，受吸附和机械阻留作用被滤料的表面层所截留。同时，这些被截留的悬浮物之间又因重叠和架桥等在滤层的表面形成一层薄膜，继续过滤着水中的悬浮物质，这就是所谓滤料表面层的薄膜过滤。这种过滤作用不仅滤层表面有，而且当水进入中间滤层后中间滤层也有这种截留作用，为区别于表面层的过滤，称为渗透过滤作用。此外，由于滤料彼此之间紧密排列，水中的悬浮物颗粒流经滤料层中那些曲曲弯弯的孔道时，就有着更多的机会及时间与滤料表面相互碰撞和接触，于是，水中的悬浮物在滤料的颗粒表面与絮凝体相互粘附，从而发生接触混凝过程。滤池通过薄膜过滤、渗透过滤和接触混凝过程，使水得到净化。
当过滤器运行到一定时间之后，由于滤料层中过滤下来的杂质逐渐增多，水头损失随之增大，过滤水量会逐渐下降，此时需对过滤器进行反冲洗。依靠气力反冲洗和水力反冲洗的联合作用，同时在水力反冲洗时耙子型反清洗搅拌装置配合对滤料进行搅拌，使粘附在滤料上的异物彻底脱落。反冲洗结束后，过滤器又进入下一个运行周期。
2.2 V-FILTER涡流过滤器的结构特点
（１）涡流式过滤器的特点在于通过优化设计，在过滤器进水口增加了60°涡流形成器，将进水在流入时的方向引导为涡流型，水流线速度的增大使过滤面积增大，同时，涡流的作用使进水污染物质的向下渗透变得很小，从而提高过滤器的处理能力，可有效去除水中的悬浮物，并对水中的胶体硅、有机物及各种微生物等有明显的去除作用。
（２）使用反清洗吹风设备，在过滤器底部注入上流空气，使滤料中附着的污染物在空气冲洗时充分脱离并上浮，增强了反冲洗效果。
（３）内部增加了耙子型反清洗搅拌装置，在利用水进行反清洗的同时对滤料进行搅拌，使粘附在滤料上的异物脱落，有效提高了反冲洗效率，反清洗后滤料复原能力强，在过滤时滤床自动形成上疏下密状态，有利于在各种运行条件下保证出水水质。
（４）反冲洗效率的提高，减少了过滤器的清洗时间，相应减少了清洗水量，同时增加了过滤时间，周期制水量增加。滤料清洗彻底，滤料可永久性使用，避免了无阀过滤器频繁更换滤料的缺陷。
（５）涡流过滤器配套设有PLC现场控制柜，过滤器的过滤、气力反冲洗、水力反冲洗及搅拌均可实现自动控制，并根据实际水质情况，对过滤周期、反冲洗时间等进行调整设定。
3 改造情况
3.1 改造过程
2013年1月第四循环水系统新增1台涡流过滤器，配套１台反冲洗罗茨风机和PLC控制柜。2013年5月，拆除第四循环水系统１台无阀过滤器，在原位置上安装１台涡流过滤器，原罗茨风机和PLC控制柜２台涡流过滤器共用。
2013年8月第三循环水系统拆除3台旧无阀过滤器，在原位置安装2台涡流过滤器，预留1台过滤器位置，配套安装1台反冲洗罗茨风机和PLC控制柜。
2013年9月第二循环水系统拆除２台旧无阀过滤器，在原位置安装2台涡流过滤器，配套安装1台反冲洗罗茨风机和PLC控制柜。
更多内容请见《中氮肥》2015年第3期