摘要:介紹了纖維過(guò)濾器的構(gòu)造,過(guò)濾機(jī)理及用于鹽水精制的試驗(yàn)情況,經(jīng)過(guò)對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)和完善,應(yīng)用結(jié)果表明纖維過(guò)濾器完全可以代替PEi~_濾器。
關(guān)鍵詞:隔膜法燒堿;精制鹽水;纖維過(guò)濾器;PE過(guò)濾器
中圖分類(lèi)號(hào):TQ114.26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1009—1785(2006)10—0029—02
l 前言
隔膜法燒堿對(duì)鹽水質(zhì)量的要求雖不如離子膜電解法燒堿嚴(yán)格,但高質(zhì)量的精制鹽水對(duì)于隔膜法燒堿的電槽正常運(yùn)行,提高隔膜使用壽命,降低槽壓、降低電耗有著十分重要的意義。
傳統(tǒng)的隔膜堿對(duì)鹽水q~p(Ca 、Mg 1≤7 mg/L的要求。在葛化集團(tuán)武漢祥龍電業(yè)股份有限公司氯堿廠已被更高的要求所代替。目前該廠絕大部分進(jìn)槽鹽水中的Can、Mgn離子質(zhì)量濃度均為零(用常規(guī)分析方法檢測(cè)不~1]Ca 、Mg2 ),一旦出現(xiàn)Can、Mg2 質(zhì)量濃度達(dá)到3 mg/L,即被視為鹽水質(zhì)量不正常。
靠傳統(tǒng)的“沉降+砂濾”很難獲得高質(zhì)量的進(jìn)槽鹽水。該廠1994年就在隔膜堿中率先采用二次過(guò)濾鹽水,當(dāng)時(shí)采用的3臺(tái)100in2PE管過(guò)濾器(二開(kāi)一備),從l 994年至2004年,PE管過(guò)濾器在確保鹽水質(zhì)量,降低電解電耗中起到了較大作用。該法的主要缺點(diǎn)是需要預(yù)涂和本體給料 纖維素。實(shí)際上PE管只起到骨架作用, 纖維素才起過(guò)濾作用,鹽水二次精制的運(yùn)行費(fèi)較高(每噸兩i元),更為嚴(yán)重的是,隨著鹵水代鹽比例的提高,PE管使用壽命從3 a降低到不足1 a,每換1次PE管的費(fèi)用為10萬(wàn)元/臺(tái),使得更換PE管費(fèi)用又成為較重的負(fù)擔(dān)。PE管壽命變短的原因是鹵水中含有銨(或胺),要除銨就必須加次氯酸鈉,這就造成因加次氯酸鈉而帶入的氯酸根及游離氯對(duì)PE管的嚴(yán)重腐蝕。因此,尋求PE過(guò)濾器代用品已迫在眉睫。
2 纖維過(guò)濾器簡(jiǎn)介
纖維過(guò)濾器是采用經(jīng)過(guò)特殊成形處理的纖維束為過(guò)濾元件。該過(guò)濾器的纖維床內(nèi)部設(shè)有由若干個(gè)膠囊組件構(gòu)成的加壓室,在過(guò)濾器外部設(shè)有膠囊充水和排水裝置。過(guò)濾時(shí),通過(guò)膠囊充水裝置向膠囊內(nèi)充入一定量的水,纖維濾床被壓縮,形成變隙濾床,從而實(shí)現(xiàn)深層過(guò)濾的理想狀態(tài)。清洗過(guò)濾器時(shí),通過(guò)原水的壓力使膠囊內(nèi)部的水排出,纖維濾床變得疏松,在清洗水流和清洗空氣的作用下使纖維濾層得到徹底的清洗。
纖維過(guò)濾器可獲得深層過(guò)濾效果,具有截污容量大,過(guò)濾速度快,出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。
3 纖維過(guò)濾器用于鹽水過(guò)濾的試驗(yàn)
纖維過(guò)濾器以前一般應(yīng)用在電力、純水生產(chǎn)及污水處理等行業(yè),2004年前未見(jiàn)有用于鹽水精制的報(bào)道。此前祥龍電業(yè)熱電廠已成功使用該過(guò)濾器達(dá)5 aM上,但是用于鹽水精制則纖維要具有耐溫度(纖維長(zhǎng)期處于50~60℃狀態(tài)下T作)、耐化學(xué)腐蝕等特點(diǎn)。為了論證纖維過(guò)濾器用于鹽水過(guò)濾的可行性.該在2004年l0月進(jìn)行了纖維過(guò)濾的試驗(yàn)工作,由設(shè)備生產(chǎn)廠家提供試驗(yàn)纖維。
3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/div>
試驗(yàn)?zāi)康臑榇_定截污能力;過(guò)濾精度;纖維耐腐蝕情況。
3.2 試驗(yàn)方法
3.2.1 截污能力及過(guò)濾精度
將纖維放入050 mm,長(zhǎng)約一千五百毫米的玻璃管內(nèi).纖維高度200 mm,將沉清槽出口鹽水放入玻璃管上端.靠液體重量壓緊纖維過(guò)濾后,鹽水從玻璃管下端流出,分析玻璃管進(jìn)出口Ca 、Mg2+含量,從出口分析數(shù)據(jù)則可知過(guò)濾精度,從進(jìn)出口分析數(shù)據(jù)、過(guò)濾流量及過(guò)濾時(shí)間(在約一米壓差下.不能過(guò)濾為止)即可計(jì)算出截污能力。
(1)過(guò)濾精度
過(guò)濾精度以Ca 、M 為依據(jù),來(lái)分析其他固體物。經(jīng)測(cè)試進(jìn)口Ca 、M。 的質(zhì)量濃度平均為0.7 1 5 mg/L和3.380 mg/L,出口Ca 、Mg 的質(zhì)量濃度平均為0.126 mg/L、1.020 mg/L;砂濾器出口ca2+、Mg2+的質(zhì)量濃度平均為0.138 mg/L。
(2)截污能力
試驗(yàn)流量為1.3 L/rain,濾管內(nèi)徑0.05 m,濾層高度O.2 m,進(jìn)口平均Ca 、Mg 質(zhì)量濃度為4.12 mg/L,出口平均Ca 、Mg: 質(zhì)量濃度為0.992 mg/L,反洗周期約九十小時(shí)。截污能力為l1.3 kg/m 。
3.2.2 耐腐測(cè)試
將纖維分別放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為百分之八的次氯酸鈉原液及氯水(干燥氯氣冷卻器排出的氯水),經(jīng)浸泡4 d后取出,氯水浸泡后的纖維已無(wú)強(qiáng)度,輕拉即碎,浸泡次氯酸鈉的纖維手拉強(qiáng)度尚好,繼續(xù)浸泡6 dR,再將浸泡的纖維取出,與未浸泡的纖維對(duì)比,各取4根纖維絲作掛重試驗(yàn),未浸泡的纖維在承重329 g后斷裂,浸泡次氯酸鈉的纖維承重229 gg斷裂。
3.3 試驗(yàn)結(jié)論與分析
(1)纖維過(guò)濾可用于鹽水精制過(guò)濾,且精度優(yōu)于砂濾器。
(2)由于是常壓過(guò)濾,纖維未壓緊,且可能有壁流現(xiàn)象,若處于生產(chǎn)狀態(tài)的纖維壓緊,且加壓過(guò)濾,精度及流量都會(huì)提高。
(3)生產(chǎn)狀態(tài)時(shí)纖維壓緊,截污能力會(huì)比試驗(yàn)狀態(tài)下降。(4)纖維耐腐蝕情況。因是強(qiáng)化試驗(yàn),次鈉和氯氣(氯氣或游離氯)對(duì)纖維都有腐蝕,但鹽水中的次鈉質(zhì)量濃度只有0.003~0.030 g/L,纖維在水處理中可用10 a以上.在鹽水中尚無(wú)結(jié)論,估計(jì)可能使用三四年.而換一次纖維每臺(tái)只用二萬(wàn)元左右。
4 纖維過(guò)濾器使用情況
4.1 使用效果
鑒于試驗(yàn)情況和分析結(jié)論,該廠于2005年1月開(kāi)始整體訂購(gòu)02 500 mm纖維過(guò)濾器2臺(tái)(一開(kāi)一備,按150 m3/h清液能力設(shè)計(jì)).于2005年4月投產(chǎn)。取纖維過(guò)濾器使用前后的2個(gè)月進(jìn)槽鹽水分析數(shù)據(jù)相比,未用前進(jìn)槽鹽水Ca 、Mg 月平均質(zhì)量濃度為1.494 mg/L.使用后為0.05l 6 mg/L,其中95.5%分析數(shù)據(jù)為零。從以上分析數(shù)據(jù)可知,纖維過(guò)濾完全達(dá)到當(dāng)初的過(guò)濾精度的要求。
4.2 出現(xiàn)問(wèn)題
設(shè)備運(yùn)行~J2006年1月,過(guò)濾器出現(xiàn)纖維掉落,過(guò)濾精度下降的現(xiàn)象,經(jīng)拆開(kāi)過(guò)濾器檢查,發(fā)現(xiàn)纖維掛鉤(不銹鋼)斷裂,纖維未斷,但強(qiáng)度下降,纖維污損情況輕微(說(shuō)明纖維反洗再生能力強(qiáng)),設(shè)備內(nèi)受壓元件出現(xiàn)變形。
4.3 原因分析
(1)根據(jù)以往鹽水生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),即從化鹽桶到精鹽水槽,除中和槽外均使用碳鋼,未采取防腐措施,在試驗(yàn)中也沒(méi)有考慮纖維掛鉤的耐腐性能。
(2)通過(guò)試驗(yàn),鹽水對(duì)纖維的腐蝕情況是存在的,但估計(jì)用三四年是有可能的(廠家承諾10 a,是根據(jù)在純水及污水使用中的情況),據(jù)檢查纖維情況.估計(jì)壽命在兩三年。
(3)導(dǎo)致腐蝕的根本原因是為了除銨在精鹽水中加入了次氯酸鈉,導(dǎo)致鹽水中出現(xiàn)微量(0.003~0.030 g/L)次鈉及游離氯(由耐腐試驗(yàn)可知,游離氯對(duì)纖維有嚴(yán)重腐蝕,不銹鋼也不耐次鈉及游離氯),次鈉及游離氯是造成掛鉤腐蝕及纖維強(qiáng)度降低的直接原因。
4.4 改進(jìn)及完善
(1)全部更換掛鉤,由不銹鋼改為鈦材。
(2)更換纖維,由于設(shè)備處在設(shè)備生產(chǎn)廠的保質(zhì)期內(nèi).由設(shè)備生產(chǎn)廠免費(fèi)更換纖維。
(3)改變鹽水工藝流程,將加次鈉的位置放在纖維過(guò)濾器之后,徹底改變過(guò)濾設(shè)備接觸次鈉及因加次鈉產(chǎn)生的游離氯。
(4)掛鉤由不銹鋼改鈦材后,成本約有上升(1臺(tái)約一萬(wàn)元),也可選用合適的非金屬材料。
(5)因過(guò)濾器是按水處理設(shè)備設(shè)計(jì)的.從受壓元件變形上來(lái)看,設(shè)備生產(chǎn)廠家應(yīng)按化工壓力容器來(lái)設(shè)計(jì),提高受壓元件的強(qiáng)度。
5 結(jié)論
(1)纖維過(guò)濾器完全可以代替PE管加僅纖維素的過(guò)濾方法,兩者相比,前者具有投資省,無(wú)運(yùn)行費(fèi)(除動(dòng)力電外),操作簡(jiǎn)便,更換濾料費(fèi)用低,纖維再生、反洗性能良好等特點(diǎn)。
(2)纖維過(guò)濾器屬于深層過(guò)濾,過(guò)濾精度可通過(guò)水囊壓力調(diào)節(jié),而砂濾器嚴(yán)格來(lái)講屬表面過(guò)濾,過(guò)濾精度低于纖維過(guò)濾器。
(3)纖維過(guò)濾器適用于傳統(tǒng)“沉清+砂濾”的隔膜堿生產(chǎn)廠家,且使用后由于鹽水質(zhì)量提高帶來(lái)的電槽收益(隔膜壽命提高及節(jié)電)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于纖維過(guò)濾器本身的投入。
(4)該廠纖維過(guò)濾器是在傳統(tǒng)砂濾器之后,兩者并存,砂濾器進(jìn)出口及纖維過(guò)濾器出口Can、M 的質(zhì)量濃度分別是:
沉清桶出口:2.4537mg/L;砂濾器出口:1.494rag/L;纖維過(guò)濾器出口:0.0516mg/L。砂濾器過(guò)濾面積為32.15 m2(2臺(tái)同時(shí)用);纖維過(guò)濾器面積為4.9 m2/臺(tái)(2臺(tái),一開(kāi)一備),每小時(shí)鹽水流量約為一百二十立方米。
砂濾器反洗周期50 h;纖維過(guò)濾器反洗周期為120 h。砂濾器截污能力為0.179 kg/m :纖維過(guò)濾器截污能力為4.23 kg/m2。
若取消砂濾器直接用纖維過(guò)濾器,所需面積為l3.8 m (假設(shè)纖維過(guò)濾器反洗時(shí)間由120h改為48h)。需03000mm,F(xiàn)=7.1 m 維過(guò)濾器3臺(tái)(二開(kāi)一備),或進(jìn)一步縮短反洗周期。
(5)鹽水生產(chǎn)中若需加人次氯酸鈉來(lái)除銨(胺),則要考慮其加入點(diǎn),否則對(duì)纖維有腐蝕作用,縮短纖維壽命。