微孔陶瓷过滤器

1、前言

在我国的燃煤锅炉灰渣系统水力冲渣废水处理，通常采用脱水仓+浓缩池或捞渣机+浓缩池的方式进行，处理效果不稳定且运行费用较高，难以达到水的循环利用或达标排放的要求。

采用“沉淀+微孔陶瓷过滤板”处理燃煤锅炉废水与上述传统处理技术相比较，具有占地面积小、处理效果好、流程简单、运行维护费用低等优点。目前国内已有百多家燃煤锅炉采用“沉淀+微孔陶瓷过滤板”处理灰渣系统溢流废水，均能达到节能减排的效果。

2、微孔陶瓷过滤器

2.1概述

我公司生产的微孔陶瓷过滤器采用氧化铝、碳化硅、陶瓷颗粒、精制石英等为骨料，加用粘结剂和成孔剂压制成型，经1050~1350℃高温烧结而成。产品由许多大小分布均匀，且相互边贯的桥拱状开口微孔组成。当流体从微孔通过时，悬浮物质、胶体颗粒、大分子有机物被截留在微孔陶瓷过滤板的表面。该产品具有如下主要特性：

2.1.1、化学性能稳定，除氢氟酸外，对其他的腐蚀性液体均有优良的耐腐蚀性；

2.1.2、耐热性良好，不会产生热变形、软化、氧化作用，在800-1000℃时可使用；

2.1.3、气孔分布均匀，可按要求制成5-500微米的微孔孔径，可达陶瓷膜分离技术应用水准。

2.1.4、机械强度高，在液体压力作用下形状不变化，微孔不变形，莫氏硬度可达7级，使用寿命长；

2.1.5、无有害物溶出，不产生二次污染，易清洗再生，过滤周期长，过滤效果好等特点。

2.2、液-固、气-固系统的过滤与分离来讲，其过滤机理主要为：1、表面截留、惯性冲撞和扩散；2、敷膜层过滤。

2.2.1、表面截留：水中SS杂质颗粒由于比微孔孔道大而被捕捉，属表面过滤。截留只与杂质颗粒的大小有关，而与流速、流体浓度没有关系。

惯性冲撞：流经微孔陶瓷过滤微孔孔道的流体中的杂质颗粒，由于惯性而与微孔孔道壁接触而被捕捉。惯性冲撞与杂质颗粒直径的平方成正比，与流速及液体深度成反比。

2.2.2、敷膜层过滤：当流体流经微孔陶瓷过滤器时，大于过滤器微孔孔径的颗粒被截留在表面形成滤饼层，而这层滤饼相似于预涂层，这时过滤器既是过滤层，同时也相当于表面敷膜过滤的支撑层，滤后的水质也越来越好。

2.3、微孔陶瓷过滤器技术指标　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1

2.4、工艺流程图

2.5、过滤能力

根据Ruth过滤方程计算并经实测所得出微孔陶瓷过滤器对废水平均过滤速率见下表2：

　　　　　　　　微孔陶瓷过滤器对灰渣处理效果　　　　　　　　　表2

废水SS浓度在500~800mg/L灰渣堆积厚度过滤效果

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3

从表2可以看出，微孔陶瓷过滤器对废水的过滤滤速随废水中所含悬浮物浓度的增大而降低，但即使在废水中悬浮物浓度高达500~800mg/L情况下，其平均过滤滤速仍达1.1t/m2.h。此外，表3显示在微孔陶瓷过滤板被废水中的颗粒物完全堆埋情况下仍具有一定过滤能力。其原因在于废水中的颗粒物是一种无机多孔材料，其本身就是一种过滤介质，即使堆积到一定程序，废水仍能在其微小孔隙中过滤。

2.5、过滤水质

微孔陶瓷过滤器的微孔孔径仅设30-100μm，而废水中悬浮物粒径仅有60-75%大于其孔径，但微孔陶瓷过滤板却能有效截留废水中90-97%的悬浮物，这是由于锅炉废水中的悬浮物是硬性颗粒，实践证明，在过滤液体时，微孔陶瓷过滤器能够收集直径为最小孔径1/10以上的硬性颗粒，即使颗粒小于微孔陶瓷过滤板的最小孔径，但由于微孔陶瓷过滤器内部气孔是桥拱状且相互连通，这部分颗粒也完全能够截留或通过，不易在微孔陶瓷过滤板内部形成堵塞现象。而且在过滤初期，仅有微孔陶瓷过滤板是主要过滤介质，但随过滤时间的延长，堆埋的过滤板表面的灰渣层增厚，形成自滤层（相似于敷膜予涂层）或掉入集灰沟内，使出水水质越来越好，随着过滤不断进行，自滤层厚度逐渐增加，阻力增大，过滤池液面逐渐上升，达到衡定值。当滤池水位超过衡定值，水位逐渐上升超过保护高时，说明滤池积灰过多，阻力过大，应尽快清灰还原。因此，微孔陶瓷过滤板和灰渣层一起共同组成的过滤层能有效截留废水中大部分悬浮物。即使过滤池进水浓度过高，但是由于微孔陶瓷过滤板的特性和自滤层的共同作用，对微孔陶瓷过滤板的出水水质不会产生影响，但是，进水浓度过高必然导致过滤池负荷增大，清灰还原周期也要大大缩短，不利于微孔陶瓷过滤器的长期稳定运行。

2.6.3、清灰还原方式　

当过滤池运行一段时间后，由于表面堆积的悬浮物越来越厚，阻力增大，过滤负荷逐渐降低，低于设计负荷后过滤池液面上升，此时需要对过滤池进行清灰还原。

总结以往工程经验，进入微孔陶瓷过滤器渣较少，采用渣浆泵清理灰渣或煤泥即可。在设计上把过滤池分为两部分，靠近进水端留出2-4m的空间作为集灰坑，其余为过滤部分（见图纸），在处理含煤废水时，因为前面有沉淀池，如果沉淀池有采用抓斗清灰，此时可在集灰坑中留出抓斗清灰的空间，当过滤池需要清灰还原时，关闭滤池进出口阀门，用渣浆泵将集灰坑内煤泥泵至沉淀池，然后用2Kg压力水枪冲洗滤墙表面积灰冲洗干净，一并用渣浆泵泵入沉淀池内，使滤池恢复过滤效率如初；渣水过滤池清灰还原时利用渣浆泵将池内灰渣打回到捞渣机槽或脱水仓，然后清洗滤墙恢复过滤即可。滤池须反冲洗时，将清水池水位提到最高位，清水即从滤池清水出口反灌到过滤器内，通过水的自然压力进行自然反冲洗，时间为20-30分钟即可。

3、性能比较

微孔陶瓷过滤板不同于普通的平流沉淀+后续过滤方案或目前的如过滤板或膜处理方案，是一种性价比极高的处理方式。它的优势体现在以下几个方面：

3.1、占地面积

在锅炉的含煤废水处理中，目前无论后续采用何种处理方式，沉淀是必不可少的程序，而且由于后续处理方式对进水水质的要求较高，通常要求较长的沉淀时间，导致沉淀池面积较大，而采用对进水水质的要求为SS1000mg/L左右，根据含煤废水的特性，实际只需要4小时左右的沉淀即可达到要求，大大减少了沉淀池面积，同时高效微孔陶瓷过滤器可与沉淀池顺流合建，不需另设管首和水泵提升。

3.2运行成本目前所用的处理锅炉含煤废水及冲灰渣水的工艺中，很多工艺包括了加药及频繁的反冲洗作业流程，每年的运行费用高达数十万元以上，更不用说膜处理方式需要经常性的更换膜所带来的运行费用了。而微孔陶瓷过滤板是一种纯物理自然过滤的方式，在运行中不需要加药和反冲洗，只需要在过滤池的运行周期达到后对滤池进行清灰（渣）还原，平均每年清灰（渣）还原仅需要3-4次，而且方式简便可行，运行费用比其它设备运行少60%以上。

3.3运行效果

从运行效果的角度看，也许锅炉废水经微孔陶瓷过滤板处理后的水质不如某些处理方式，如膜法处理方式，但是，不可否认的是无论是处理电力含煤废水还是冲灰渣水，采用微孔陶瓷过滤板均能达到或超过电厂闭路循环运行的技术要求，因此它是一种实用性极好的产品。

3.4投资

采用微孔陶瓷过滤板处理锅炉含煤废水和冲灰渣水仅是在土建基础上加上微孔陶瓷过滤板的采购，安装费用。整体投资比其他处理方式节省投资约40%。

4、  微孔陶瓷过滤器的应用情况

该产品自投放市场以来，已在全国十几个省市的百多家电厂及工厂的包括煤场废水和渣系统溢流水、锅炉脱硫除尘等废水处理工程中被选用，在正常运行环境下，都取得了良好的处理效果。不论从应用情况还是市场前景来说，该产品都是目前解决电厂煤场废水和渣系统溢流水、锅炉脱硫除尘等废水处理问题的最佳选择。