微孔陶瓷過(guò)濾板技術(shù)指標(biāo) 表1
項(xiàng) 目 | 指 標(biāo) | 項(xiàng) 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(qiáng)度（Mpa） | 3.5~5.0 | 耐堿度（%） | ≥82 |
抗壓強(qiáng)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(guò)濾能力
根據(jù)Ruth過(guò)濾方程計(jì)算并經(jīng)實(shí)測(cè)所得出微孔陶瓷過(guò)濾板對(duì)廢水平均過(guò)濾速率見(jiàn)下表2：
微孔陶瓷過(guò)濾板對(duì)灰渣處理效果 表2
平均過(guò)濾速率（m3/m2.h） | 100 | 500 | 250 | 100 | 50 | 20 |
廢水含懸浮物濃度（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(guò)濾效果
表3
廢水SS濃度500~800mg/L | 微孔陶瓷過(guò)濾板表面堆積粉煤灰厚度（cm） | |||||
平均過(guò)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(guò)濾板對(duì)廢水的過(guò)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(dá)500~800mg/L情況下，其平均過(guò)濾濾速仍達(dá)1.1t/m2.h。此外，表3顯示在微孔陶瓷過(guò)濾板被廢水中的顆粒物*堆埋情況下仍具有一定過(guò)濾能力。其原因在于廢水中的顆粒物是一種無(wú)機(jī)多孔材料，其本身就是一種過(guò)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(guò)濾。
2.5、過(guò)濾水質(zhì)
微孔陶瓷過(guò)濾板的微孔孔徑僅設(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(guò)濾板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(shí)踐證明，在過(guò)濾液體時(shí)，微孔陶瓷過(guò)濾板能夠收集直徑為zui小孔徑1/10以上的硬性顆粒，即使顆粒小于微孔陶瓷過(guò)濾板的zui小孔徑，但由于微孔陶瓷過(guò)濾板內(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(guò)，不易在微孔陶瓷過(guò)濾板內(nèi)部形成堵塞現(xiàn)象。而且在過(guò)濾初期，僅有微孔陶瓷過(guò)濾板是主要過(guò)濾介質(zhì)，但隨過(guò)濾時(shí)間的延長(zhǎng)，堆埋的過(guò)濾板表面的灰渣層增厚，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(lái)越好，隨著過(guò)濾不斷進(jìn)行，自濾層厚度逐漸增加，阻力增大，過(guò)濾池液面逐漸上升，達(dá)到衡定值。當(dāng)濾池水位超過(guò)衡定值，水位逐漸上升超過(guò)保護(hù)高時(shí)，說(shuō)明濾池積灰過(guò)多，阻力過(guò)大，應(yīng)盡快清灰還原。因此，微孔陶瓷過(guò)濾板和灰渣層一起共同組成的過(guò)濾層能有效截留廢水中大部分懸浮物。即使過(guò)濾池進(jìn)水濃度過(guò)高，但是由于微孔陶瓷過(guò)濾板的特性和自濾層的共同作用，對(duì)微孔陶瓷過(guò)濾板的出水水質(zhì)不會(huì)產(chǎn)生影響，但是，進(jìn)水濃度過(guò)高必然導(dǎo)致過(guò)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(guò)濾池的*穩(wěn)定運(yùn)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(chǎng)加濕沖洗水、棧橋沖洗水和煤場(chǎng)雨水等，這部分廢水懸浮物濃度較高，顆粒物細(xì)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(lái)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(wú)機(jī)組分為主，主要成分為SiO2、Fe2O3、Al2O3、MgO、CaO。SiO2約占50~60%，Fe2O3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(jī)污染物根據(jù)煤種不同而異，COD濃度一般為300~2000mg/L。通過(guò)測(cè)定，輸煤沖洗水中，SS濃度一般為2000~5000Mg/L，SS粒徑見(jiàn)表4，煤泥不同粒徑在10℃時(shí)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(shí)沉降后，進(jìn)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(shí)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(wú)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(shí)現(xiàn)固液分離，使煤水凈化回用。且在加速沉淀后還必須進(jìn)入含煤廢水處理站用過(guò)濾器方式進(jìn)行處理，這種處理方式總體占地面積大，且運(yùn)行費(fèi)用較高；而采用微孔陶瓷過(guò)濾板處理含煤廢水，過(guò)濾池的進(jìn)水濁度只要求SS800mg/L左右，因此只要求4小時(shí)左右的沉淀時(shí)間，大大減少了沉淀池的占地面積，同時(shí)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(yùn)行方式簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)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(cāng)或撈渣機(jī)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(shí)間達(dá)不到預(yù)期的處理效果，即使再進(jìn)入高效濃縮池進(jìn)行處理，也難以達(dá)到循環(huán)利用的要求，而如果將這部分水排放，從經(jīng)濟(jì)還是社會(huì)效益方面考慮都不合適，因?yàn)檫@部分廢水水量較大，一般電廠單臺(tái)600MW機(jī)組即達(dá)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(fèi)，特別是對(duì)于北方缺水地區(qū)企業(yè)負(fù)擔(dān)更重：同時(shí)廢水排放勢(shì)必污染當(dāng)?shù)丨h(huán)境，企業(yè)同時(shí)又要承付排污費(fèi)。因此對(duì)這部分廢水進(jìn)行有效的處理達(dá)到*的循環(huán)利用是十分必要的。
采用微孔陶瓷過(guò)濾板處理脫水倉(cāng)或撈渣機(jī)溢流水的流程如下
循環(huán)水↓
撈渣機(jī)或脫水倉(cāng) 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(cāng)或撈渣機(jī)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(wú)機(jī)污染物質(zhì)的無(wú)機(jī)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(guò)撈渣機(jī)處理后，平均懸浮物濃度SS為1000mg/L左右，此時(shí)過(guò)濾池，借助微孔陶瓷過(guò)濾板去除其中的微細(xì)顆粒，即可達(dá)到閉路循環(huán)使用的目的，處理后水質(zhì)可達(dá)到SS≤50-70mg/L，*循環(huán)沖渣水的要求，也達(dá)到了*排放標(biāo)準(zhǔn)。
鍋爐渣水由于是帶有機(jī)溫出來(lái)的，如果要在處理后循環(huán)使用，需要一個(gè)降溫的過(guò)程，因此即使在北方地區(qū)采用微孔陶瓷過(guò)濾板處理也不必加蓋房屋進(jìn)行保溫。由于該處理方式流程簡(jiǎn)單、管理方便、運(yùn)行費(fèi)用低，因此要以說(shuō)是目前*的處理鍋爐沖灰渣水工藝，能給企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
2.6.3、清灰還原方式
當(dāng)過(guò)濾池運(yùn)行一段時(shí)間后，由于表面堆積的懸浮物越來(lái)越厚，阻力增大，過(guò)濾負(fù)荷逐漸降低，低于設(shè)計(jì)負(fù)荷后過(guò)濾池液面上升，此時(shí)需要對(duì)過(guò)濾池進(jìn)行清灰還原。
總結(jié)以往工程經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)入微孔陶瓷過(guò)濾池渣較少，采用渣漿泵清理灰渣或煤泥即可。在設(shè)計(jì)上把過(guò)濾池分為兩部分，靠近進(jìn)水端留出2-4m的空間作為集灰坑，其余為過(guò)濾部分（見(jiàn)圖紙），在處理含煤廢水時(shí)，因?yàn)榍懊嬗谐恋沓?，如果沉淀池有采用抓斗清灰，此時(shí)可在集灰坑中留出抓斗清灰的空間，當(dāng)過(guò)濾池需要清灰還原時(shí)，關(guān)閉濾池進(jìn)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(guò)濾效率如初；渣水過(guò)濾池清灰還原時(shí)利用渣漿泵將池內(nèi)灰渣打回到撈渣機(jī)槽或脫水倉(cāng)，然后清洗濾墻恢復(fù)過(guò)濾即可。濾池須反沖洗時(shí)，將清水池水位提到zui高位，清水即從濾池清水出口反灌到過(guò)濾器內(nèi)，通過(guò)水的自然壓力進(jìn)行自然反沖洗，時(shí)間為20-30分鐘即可。
3、性能比較
微孔陶瓷過(guò)濾板不同于普通的平流沉淀+后續(xù)過(guò)濾方案或目前的如過(guò)濾板或膜處理方案，是一種性價(jià)比*的處理方式。它的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
3.1、占地面積
在鍋爐的含煤廢水處理中，目前無(wú)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(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求較高，通常要求較長(zhǎng)的沉淀時(shí)間，導(dǎo)致沉淀池面積較大，而采用對(duì)進(jìn)水水質(zhì)的要求為SS1000mg/L左右，根據(jù)含煤廢水的特性，實(shí)際只需要4小時(shí)左右的沉淀即可達(dá)到要求，大大減少了沉淀池面積，同時(shí)高效微孔陶瓷過(guò)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(yùn)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(yùn)行費(fèi)用高達(dá)數(shù)十萬(wàn)元以上，更不用說(shuō)膜處理方式需要經(jīng)常性的更換膜所帶來(lái)的運(yùn)行費(fèi)用了。而微孔陶瓷過(guò)濾板是一種純物理自然過(guò)濾的方式，在運(yùn)行中不需要加藥和反沖洗，只需要在過(guò)濾池的運(yùn)行周期達(dá)到后對(duì)濾池進(jìn)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(jiǎn)便可行，運(yùn)行費(fèi)用比其它設(shè)備運(yùn)行少60%以上。
3.3運(yùn)行效果
從運(yùn)行效果的角度看，也許鍋爐廢水經(jīng)微孔陶瓷過(guò)濾板處理后的水質(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(wú)論是處理電力含煤廢水還是沖灰渣水，采用微孔陶瓷過(guò)濾板均能達(dá)到或超過(guò)電廠閉路循環(huán)運(yùn)行的技術(shù)要求，因此它是一種實(shí)用性*的產(chǎn)品。
3.4投資
采用微孔陶瓷過(guò)濾板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(guò)濾板的采購(gòu)，安裝費(fèi)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(guò)濾池的應(yīng)用情況
該產(chǎn)品自投放市場(chǎng)以來(lái)，已在全國(guó)十幾個(gè)省市的百多家電廠及工廠的包括煤場(chǎng)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(yùn)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(chǎng)前景來(lái)說(shuō)，該產(chǎn)品都是目前解決電廠煤場(chǎng)廢水和渣系統(tǒng)溢流水、鍋爐脫硫除塵等廢水處理問(wèn)題的*選擇。
