摘要：介紹了纖維過濾器的構(gòu)造，過濾機(jī)理及用于鹽水精制的試驗(yàn)情況，經(jīng)過對出現(xiàn)的問題進(jìn)行改進(jìn)和完善，應(yīng)用結(jié)果表明纖維過濾器完全可以代替PEi~_濾器。
關(guān)鍵詞：隔膜法燒堿；精制鹽水；纖維過濾器；PE過濾器
中圖分類號：TQ114．26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號：1009—1785(2006)10—0029—02
l 前言
隔膜法燒堿對鹽水質(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濾鹽水，當(dāng)時(shí)采用的3臺(tái)100in2PE管過濾器(二開一備)，從l 994年至2004年，PE管過濾器在確保鹽水質(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PE管的嚴(yán)重腐蝕。因此，尋求PE過濾器代用品已迫在眉睫。
2 纖維過濾器簡介
纖維過濾器是采用經(jīng)過特殊成形處理的纖維束為過濾元件。該過濾器的纖維床內(nèi)部設(shè)有由若干個(gè)膠囊組件構(gòu)成的加壓室，在過濾器外部設(shè)有膠囊充水和排水裝置。過濾時(shí)，通過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)深層過濾的理想狀態(tài)。清洗過濾器時(shí)，通過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。
纖維過濾器可獲得深層過濾效果，具有截污容量大，過濾速度快，出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。
3 纖維過濾器用于鹽水過濾的試驗(yàn)
纖維過濾器以前一般應(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)。為了論證纖維過濾器用于鹽水過濾的可行性．該在2004年l0月進(jìn)行了纖維過濾的試驗(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 截污能力及過濾精度
將纖維放入050 mm，長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)則可知過濾精度，從進(jìn)出口分析數(shù)據(jù)、過濾流量及過濾時(shí)間(在約一米壓差下．不能過濾為止)即可計(jì)算出截污能力。
(1)過濾精度
過濾精度以Ca 、M 為依據(jù)，來分析其他固體物。經(jīng)測試進(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)纖維過濾可用于鹽水精制過濾，且精度優(yōu)于砂濾器。
(2)由于是常壓過濾，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)只用二萬元左右。
4 纖維過濾器使用情況
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月開始整體訂購02 500 mm纖維過濾器2臺(tái)(一開一備，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，纖維過濾完全達(dá)到當(dāng)初的過濾精度的要求。
4.2 出現(xiàn)問題
設(shè)備運(yùn)行~J2006年1月，過濾器出現(xiàn)纖維掉落，過濾精度下降的現(xiàn)象，經(jīng)拆開過濾器檢查，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)中也沒有考慮纖維掛鉤的耐腐性能。
(2)通過試驗(yàn)，鹽水對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濾器之后，徹底改變過濾設(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)約一萬元)，也可選用合適的非金屬材料。
(5)因過濾器是按水處理設(shè)備設(shè)計(jì)的．從受壓元件變形上來看，設(shè)備生產(chǎn)廠家應(yīng)按化工壓力容器來設(shè)計(jì)，提高受壓元件的強(qiáng)度。
5 結(jié)論
(1)纖維過濾器完全可以代替PE管加僅纖維素的過濾方法，兩者相比，前者具有投資省，無運(yùn)行費(fèi)(除動(dòng)力電外)，操作簡便，更換濾料費(fèi)用低，纖維再生、反洗性能良好等特點(diǎn)。
(2)纖維過濾器屬于深層過濾，過濾精度可通過水囊壓力調(diào)節(jié)，而砂濾器嚴(yán)格來講屬表面過濾，過濾精度低于纖維過濾器。
(3)纖維過濾器適用于傳統(tǒng)“沉清+砂濾”的隔膜堿生產(chǎn)廠家，且使用后由于鹽水質(zhì)量提高帶來的電槽收益(隔膜壽命提高及節(jié)電)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于纖維過濾器本身的投入。
(4)該廠纖維過濾器是在傳統(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；纖維過濾器出口：0．0516mg／L。砂濾器過濾面積為32．15 m2(2臺(tái)同時(shí)用)；纖維過濾器面積為4．9 m2／臺(tái)(2臺(tái)，一開一備)，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；纖維過濾器反洗周期為120 h。砂濾器截污能力為0．179 kg／m ：纖維過濾器截污能力為4．23 kg／m2。
若取消砂濾器直接用纖維過濾器，所需面積為l3．8 m (假設(shè)纖維過濾器反洗時(shí)間由120h改為48h)。需03000mm，F(xiàn)=7．1 m 維過濾器3臺(tái)(二開一備)，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除銨(胺)，則要考慮其加入點(diǎn)，否則對纖維有腐蝕作用，縮短纖維壽命。
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