微孔陶瓷過濾池(過濾墻)
型號：250*250*60
1、前言
在我國的燃煤鍋爐灰渣系統(tǒng)水力沖渣廢水處理，通常采用脫水倉+濃縮池或撈渣機+濃縮池的方式進行，處理效果不穩(wěn)定且運行費用較高，難以達到水的循環(huán)利用或達標(biāo)排放的要求。
采用“沉淀孔陶瓷過濾池”處理燃煤鍋爐廢水與上述傳統(tǒng)處理技術(shù)相比較，具有占地面積小、處理效果好、流程簡單、運行維護費用低等優(yōu)點。目前國內(nèi)已有百多家燃煤鍋爐采用“沉淀孔陶瓷過濾池”處理灰渣系統(tǒng)溢流廢水，均能達到節(jié)能減排的效果。

2、微孔陶瓷過濾池
2.1概述
我公司生產(chǎn)的微孔陶瓷過濾池采用氧化鋁、碳化硅、陶瓷顆粒、精制石英等為骨料，加用粘結(jié)劑和成孔劑壓制成型，經(jīng)1050~1350℃高溫?zé)Y(jié)而成。產(chǎn)品由許多大小分布均勻，且相互邊貫的橋拱狀開口微孔組成。當(dāng)流體從微孔通過時，懸浮物質(zhì)、膠體顆粒、大分子有機物被截留在微孔陶瓷過濾池的表面。該產(chǎn)品具有如下主要特性：
2.1.1、化學(xué)性能穩(wěn)定，除氫氟酸外，對其他的腐蝕性液體均有優(yōu)良的耐腐蝕性；
2.1.2、耐熱性良好，不會產(chǎn)生熱變形、軟化、氧化作用，在800-1000℃時可使用；
2.1.3、氣孔分布均勻，可按要求制成5-500微米的微孔孔徑，可達陶瓷膜分離技術(shù)應(yīng)用水準(zhǔn)。
2.1.4、機械強度高，在液體壓力作用下形狀不變化，微孔不變形，莫氏硬度可達7級，使用壽命長；
2.1.5、無有害物溶出，不產(chǎn)生二次污染，易清洗再生，過濾周期長，過濾效果好等特點。
2.2、液-固、氣-固系統(tǒng)的過濾與分離來講，其過濾機理主要為：1、表面截留、慣性沖撞和擴散；2、敷膜層過濾。
2.2.1、表面截留：水中SS雜質(zhì)顆粒由于比微孔孔道大而被捕捉，屬表面過濾。截留只與雜質(zhì)顆粒的大小有關(guān)，而與流速、流體濃度沒有關(guān)系。
慣性沖撞：流經(jīng)微孔陶瓷過濾微孔孔道的流體中的雜質(zhì)顆粒，由于慣性而與微孔孔道壁接觸而被捕捉。慣性沖撞與雜質(zhì)顆粒直徑的平方成正比，與流速及液體深度成反比。
2.2.2、敷膜層過濾：當(dāng)流體流經(jīng)微孔陶瓷過濾器時，大于過濾器微孔孔徑的顆粒被截留在表面形成濾餅層，而這層濾餅相似于預(yù)涂層，這時過濾器既是過濾層，同時也相當(dāng)于表面敷膜過濾的支撐層，濾后的水質(zhì)也越來越好。

2.3、微孔陶瓷過濾池技術(shù)指標(biāo)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1
項　目 指　標(biāo) 項　目　 指　標(biāo)
容重（kg/m3） 1.4~1.6 透水率（t/m2.h） 1.0~2.5
孔徑（μm） 10-500 透氣率（m3/m2h.h） 1.8~5.0
氣孔率（%） 30-50 耐酸度（%） ≥98
抗折強度（Mpa） 3.5~5.0 耐堿度（%） ≥82
抗壓強度（MPa） 12~15 耐熱溫度（℃） 800
莫氏硬度（Scal） 6~8 吸水率（%） 23.3
2.4、工藝流程圖

2.5、過濾能力
根據(jù)Ruth過濾方程計算并經(jīng)實測所得出微孔陶瓷過濾池對廢水平均過濾速率見下表2：
　　　　　　　　微孔陶瓷過濾池對灰渣處理效果　　　　　　　　　表2
平均過濾速率（m3/m2.h） 100 500 250 100 50 20
廢水含懸浮物濃（mg/L） 1.1 2.2 3.8 4.5 6 13

廢水SS濃度在500~800mg/L灰渣堆積厚度過濾效果
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3
廢水SS濃度500~800mg/L 微孔陶瓷過濾池表面堆積粉煤灰厚度（cm）
平均過濾速率（t/m2.h） 12 10 8 6 4 0
0.6 1.2 1.9 2.8 3.6 5
從表2可以看出，微孔陶瓷過濾池對廢水的過濾濾速隨廢水中所含懸浮物濃度的增大而降低，但即使在廢水中懸浮物濃度高達500~800mg/L情況下，其平均過濾濾速仍達1.1t/m2.h。此外，表3顯示在微孔陶瓷過濾池被廢水中的顆粒物完全堆埋情況下仍具有一定過濾能力。其原因在于廢水中的顆粒物是一種無機多孔材料，其本身就是一種過濾介質(zhì)，即使堆積到一定程序，廢水仍能在其微小孔隙中過濾。

2.5、過濾水質(zhì)
微孔陶瓷過濾池的微孔孔徑僅設(shè)30-100μm，而廢水中懸浮物粒徑僅有60-75%大于其孔徑，但微孔陶瓷過濾池卻能有效截留廢水中90-97%的懸浮物，這是由于鍋爐廢水中的懸浮物是硬性顆粒，實踐證明，在過濾液體時，微孔陶瓷過濾池能夠收集直徑為小孔徑1/10以上的硬性顆粒，即使顆粒小于微孔陶瓷過濾池的小孔徑，但由于微孔陶瓷過濾池內(nèi)部氣孔是橋拱狀且相互連通，這部分顆粒也完夠截留或通過，不易在微孔陶瓷過濾池內(nèi)部形成堵塞現(xiàn)象。而且在過濾初期，僅有微孔陶瓷過濾池是主要過濾介質(zhì)，但隨過濾時間的延長，堆埋的過濾池表面的灰渣層增厚，形成自濾層（相似于敷膜予涂層）或掉入集灰溝內(nèi)，使出水水質(zhì)越來越好，隨著過濾不斷進行，自濾層厚度逐漸增加，阻力增大，過濾池液面逐漸上升，達到衡定值。當(dāng)濾池水位超過衡定值，水位逐漸上升超過保護高時，說明濾池積灰過多，阻力過大，應(yīng)盡快清灰還原。因此，微孔陶瓷過濾池和灰渣層一起共同組成的過濾層能有效截留廢水中大部分懸浮物。即使過濾池進水濃度過高，但是由于微孔陶瓷過濾池的特性和自濾層的共同作用，對微孔陶瓷過濾池的出水水質(zhì)不會產(chǎn)生影響，但是，進水濃度過高必然導(dǎo)致過濾池負(fù)荷增大，清灰還原周期也要大大縮短，不利于微孔陶瓷過濾池的長期穩(wěn)定運行。

2.6、處理流程
2.6.1、含煤廢水處理
含煤廢水，主要是煤場加濕沖洗水、棧橋沖洗水和煤場雨水等，這部分廢水懸浮物濃度較高，顆粒物細的多粗的少，雨季水量較多一些。
處理流程如下　　　　　　　　　　　　　　　　　循環(huán)水↓排污來水
含煤廢水 自流　　　　　　　自流　　　　泵升壓至
————→平流式自然沉淀——→微孔陶瓷濾池——→清水池————→
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 循環(huán)使用

含煤廢水中，主要含有煤泥。煤泥的比重一般為1.5～1.6g/cm3。煤泥中固體物質(zhì)以無機組分為主，主要成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO。SiO2約占50~60%，F(xiàn)e2O3約占3～5%，Al2O3約占20~27%，CaO約占0.2~0.4%，MgO約占0.8~1.2%。有機污染物根據(jù)煤種不同而異，COD濃度一般為300~2000mg/L。通過測定，輸煤沖洗水中，SS濃度一般為2000~5000Mg/L，SS粒徑見表4，煤泥不同粒徑在10℃時靜態(tài)沉降速度如表5。
表4
SS粒徑mm ≥0.96 0.45~0.9 0.3~0.45 0.21~0.3 0.13~0.17 0.08~0.1 0.04~0.08 0.04~0.06 0.04~0.06 ≥0.04
占百分率（%） 0.54 3.44 2.95 3.12 2.57 2.87 3.67 2.05 3.47 71.25
表5
煤泥粒徑(mm) 1.0 0.5 0.2 0.1 0.05 0.01 0.005
沉降速度（m/h） 152 76 26 7.6 1.5 0.08 0.015

從表5中可知，輸煤沖洗廢水流入初沉池經(jīng)數(shù)小時沉降后，進入二沉池的煤泥水SS粒徑大部分在0.01mm以下，SS濃度經(jīng)調(diào)查一般均小于1000mg/L。由于SS粒徑小，同時污水中存在膠狀物質(zhì)，污水濁度一般在150~600NTU，因此單靠自然沉降無法凈化，傳統(tǒng)處理工藝中一般采用投加混凝劑和助凝劑完成混凝和絮凝架橋作用實現(xiàn)固液分離，使煤水凈化回用。且在加速沉淀后還進入含煤廢水處理站用過濾器方式進行處理，這種處理方式總體占地面積大，且運行費用較高；而采用微孔陶瓷過濾池處理含煤廢水，過濾池的進水濁度只要求SS800mg/L左右，因此只要求4小時左右的沉淀時間，大大減少了沉淀池的占地面積，同時本體占地面積也很小，不管是在南方還是在北方的嚴(yán)寒天氣下都有適用的空間，投資少，運行方式簡單，運行費用低。
2.6.2、除渣系統(tǒng)溢流水處理
目前鍋爐除渣系統(tǒng)中，采用脫水倉或撈渣機處理渣水，受各種因素影響處理效果很不穩(wěn)定，大多數(shù)時間達不到預(yù)期的處理效果，即使再進入濃縮池進行處理，也難以達到循環(huán)利用的要求，而如果將這部分水排放，從經(jīng)濟還是社會效益方面考慮都不合適，因為這部分廢水水量較大，一般電廠單臺600MW機組即達到120-150t/h，如不能循環(huán)使用每年要負(fù)擔(dān)大量的水資源費，特別是對于北方缺水地區(qū)企業(yè)負(fù)擔(dān)更重：同時廢水排放勢必污染當(dāng)?shù)丨h(huán)境，企業(yè)同時又要承付排污費。因此對這部分廢水進行有效的處理達到的循環(huán)利用是十分必要的。
采用微孔陶瓷過濾池處理脫水倉或撈渣機溢流水的流程如下

　　　　　　　　　　循環(huán)水↓
撈渣機或脫水倉 自流　　　泵升壓至循環(huán)沖渣
——————→微孔陶瓷濾池——→清水池————→
溢流水自流　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

脫水倉或撈渣機溢流水即鍋爐沖灰渣水屬煤炭燃燒后產(chǎn)生的含粉煤渣無機污染物質(zhì)的無機廢水。渣灰由許多不同結(jié)構(gòu)和形態(tài)的微粒組成，其中大多數(shù)是玻璃球體，其余部分是結(jié)晶物質(zhì)和未燃炭、富鈣玻璃體、富鐵玻璃體、多孔玻璃體、多孔炭粒和不規(guī)則粒子。其懸浮物濃度較大，顆粒物較小，沉降速度慢。經(jīng)過撈渣機處理后，平均懸浮物濃度SS為1000mg/L左右，此時過濾池，借助微孔陶瓷過濾池去除其中的微細顆粒，即可達到閉路循環(huán)使用的目的，處理后水質(zhì)可達到SS≤50-70mg/L，完全滿足循環(huán)沖渣水的要求，也達到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
鍋爐渣水由于是帶有機溫出來的，如果要在處理后循環(huán)使用，需要一個降溫的過程，因此即使在北方地區(qū)采用微孔陶瓷過濾池處理也不必加蓋房屋進行保溫。由于該處理方式流程簡單、管理方便、運行費用低，因此要以說是目前的處理鍋爐沖灰渣水工藝，能給企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟和社會效益。
2.6.3、清灰還原方式　
當(dāng)過濾池運行一段時間后，由于表面堆積的懸浮物越來越厚，阻力增大，過濾負(fù)荷逐漸降低，低于設(shè)計負(fù)荷后過濾池液面上升，此時需要對過濾池進行清灰還原。
總結(jié)以往工程經(jīng)驗，進入微孔陶瓷過濾池渣較少，采用渣漿泵清理灰渣或煤泥即可。在設(shè)計上把過濾池分為兩部分，靠近進水端留出2-4m的空間作為集灰坑，其余為過濾部分（見圖紙），在處理含煤廢水時，因為前面有沉淀池，如果沉淀池有采用抓斗清灰，此時可在集灰坑中留出抓斗清灰的空間，當(dāng)過濾池需要清灰還原時，關(guān)閉濾池進出口閥門，用渣漿泵將集灰坑內(nèi)煤泥泵至沉淀池，然后用2Kg壓力水槍沖洗濾墻表面積灰沖洗干凈，一并用渣漿泵泵入沉淀池內(nèi)，使濾池恢復(fù)過濾效率如初；渣水過濾池清灰還原時利用渣漿泵將池內(nèi)灰渣打回到撈渣機槽或脫水倉，然后清洗濾墻恢復(fù)過濾即可。濾池須反沖洗時，將清水池水位提到高位，清水即從濾池清水出口反灌到過濾器內(nèi)，通過水的自然壓力進行自然反沖洗，時間為20-30分鐘即可。

3、性能比較
微孔陶瓷過濾池不同于普通的平流沉淀+后續(xù)過濾方案或目前的如過濾池或膜處理方案，是一種性價比的處理方式。它的優(yōu)勢體現(xiàn)在以下幾個方面：
3.1、占地面積
在鍋爐的含煤廢水處理中，目前無論后續(xù)采用何種處理方式，沉淀是的程序，而且由于后續(xù)處理方式對進水水質(zhì)的要求較高，通常要求較長的沉淀時間，導(dǎo)致沉淀池面積較大，而采用對進水水質(zhì)的要求為SS1000mg/L左右，根據(jù)含煤廢水的特性，實際只需要4小時左右的沉淀即可達到要求，大大減少了沉淀池面積，同時微孔陶瓷過濾池可與沉淀池順流合建，不需另設(shè)管首和水泵提升。
3.2運行成本目前所用的處理鍋爐含煤廢水及沖灰渣水的工藝中，很多工藝包括了加藥及頻繁的反沖洗作業(yè)流程，每年的運行費用高達數(shù)十萬元以上，更不用說膜處理方式需要經(jīng)常性的更換膜所帶來的運行費用了。而微孔陶瓷過濾池是一種純物理自然過濾的方式，在運行中不需要加藥和反沖洗，只需要在過濾池的運行周期達到后對濾池進行清灰（渣）還原，平均每年清灰（渣）還原僅需要3-4次，而且方式簡便可行，運行費用比其它設(shè)備運行少60%以上。
3.3運行效果
從運行效果的角度看，也許鍋爐廢水經(jīng)微孔陶瓷過濾池處理后的水質(zhì)不如某些處理方式，如膜法處理方式，但是，不可否認(rèn)的是無論是處理電力含煤廢水還是沖灰渣水，采用微孔陶瓷過濾池均能達到或超過電廠閉路循環(huán)運行的技術(shù)要求，因此它是一種實用性的產(chǎn)品。
3.4投資
采用微孔陶瓷過濾池處理鍋爐含煤廢水和沖灰渣水僅是在土建基礎(chǔ)上加上微孔陶瓷過濾池的采購，安裝費用。整體投資比其他處理方式節(jié)省投資約40%。

4、 微孔陶瓷過濾池的應(yīng)用情況
該產(chǎn)品自投放市場以來，已在全國十幾個省市的百多家電廠及工廠的包括煤場廢水和渣系統(tǒng)溢流水、鍋爐脫硫除塵等廢水處理工程中被選用，在正常運行環(huán)境下，都取得了良好的處理效果。不論從應(yīng)用情況還是市場前景來說，該產(chǎn)品都是目前解決電廠煤場廢水和渣系統(tǒng)溢流水、鍋爐脫硫除塵等廢水處理問題的佳選擇。

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