礦井水自清洗過濾器的過濾效果受多方面因素綜合影響,這些因素既與礦井水自身的水質(zhì)特性相關(guān),也與過濾器的設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行條件及維護(hù)管理直接關(guān)聯(lián)
礦井水自清洗過濾器的過濾效果受多方面因素綜合影響,這些因素既與礦井水自身的水質(zhì)特性相關(guān),也與過濾器的設(shè)計(jì)參數(shù)、運(yùn)行條件及維護(hù)管理直接關(guān)聯(lián)。以下從水質(zhì)特性、設(shè)備設(shè)計(jì)、運(yùn)行參數(shù)、維護(hù)管理四大核心維度,詳細(xì)拆解關(guān)鍵影響因素:
一、礦井水自身的水質(zhì)特性(基礎(chǔ)影響因素)
礦井水的成分復(fù)雜且波動(dòng)大,其固有特性是決定過濾效果的 “先天條件”,主要包括:
懸浮物(SS)含量與顆粒特性
含量過高:若礦井水中懸浮物濃度遠(yuǎn)超過濾器的設(shè)計(jì)處理負(fù)荷(如突水、工作面淋水導(dǎo)致 SS 驟升),會(huì)導(dǎo)致濾料 / 濾網(wǎng)短時(shí)間內(nèi)堵塞,自清洗頻率被迫增加,且清洗不及時(shí)易造成 “穿透”(部分懸浮物未被截留直接流出),過濾效果大幅下降。
顆粒粒徑分布:若懸浮物中細(xì)顆粒(如黏土、煤泥顆粒,粒徑<10μm)占比過高,可能穿透常規(guī)濾網(wǎng) / 濾料的孔隙;若粗顆粒(如巖屑、煤塊,粒徑>100μm)過多,雖易被截留,但會(huì)加速濾網(wǎng)磨損或?yàn)V料層板結(jié),影響自清洗時(shí)的 “反洗剝離效果”。
顆粒硬度與形狀:高硬度顆粒(如石英巖屑)會(huì)劃傷濾網(wǎng)表面,導(dǎo)致孔隙變大;不規(guī)則形狀顆粒(如針狀煤泥)易纏繞在濾網(wǎng)絲網(wǎng)上,增加清洗難度,殘留顆粒會(huì)持續(xù)影響后續(xù)過濾。
水質(zhì)黏性與污染物附著性
礦井水中若含大量膠體(如鐵錳氫氧化物膠體、黏土膠體)或有機(jī)物(如煤層滲出的腐殖質(zhì)),會(huì)增加水質(zhì)黏性,使懸浮物更易附著在濾料 / 濾網(wǎng)上,形成 “黏結(jié)性濾餅”。這種濾餅難以通過常規(guī)反洗(如高壓水沖洗、吸吮掃描)徹底剝離,長(zhǎng)期積累會(huì)縮小過濾通道,導(dǎo)致過濾阻力上升、出水水質(zhì)惡化。
pH 值與化學(xué)腐蝕性
酸性礦井水(pH<6)會(huì)腐蝕過濾器的金屬部件(如濾網(wǎng)支撐框架、反洗管道),導(dǎo)致部件銹蝕、濾網(wǎng)破損,出現(xiàn) “漏濾” 現(xiàn)象;同時(shí)酸性環(huán)境可能改變懸浮物的帶電性(如膠體顆粒脫穩(wěn)團(tuán)聚),影響其被濾料截留的效率。
堿性礦井水(pH>8.5)可能導(dǎo)致鈣、鎂離子形成水垢(如碳酸鈣沉淀),附著在濾網(wǎng)表面或?yàn)V料間隙中,形成 “硬垢堵塞”,自清洗無法去除,需額外酸洗,否則過濾效果會(huì)持續(xù)衰減。
二、過濾器的設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)(核心影響因素)
過濾器的設(shè)計(jì)合理性直接決定其 “先天過濾能力”,關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)包括:
過濾元件選擇(濾網(wǎng) / 濾料)
濾網(wǎng)精度與材質(zhì):濾網(wǎng)的 “目數(shù)” 或 “微米級(jí)精度” 需與礦井水懸浮物粒徑匹配(如處理煤泥水常用 50-200 目濾網(wǎng),處理細(xì)黏土顆粒需 300-500 目)。若精度過高,易堵塞;精度過低,截留效果不足。材質(zhì)方面,普通不銹鋼(304)易在酸性礦井水中腐蝕,需選用耐腐材質(zhì)(如 316L 不銹鋼、高分子聚乙烯),否則濾網(wǎng)破損會(huì)直接失效。
濾料類型與級(jí)配(若為濾料式過濾器):常用濾料有石英砂、無煙煤、陶粒等,濾料的粒徑級(jí)配(如 “粗濾料 + 細(xì)濾料” 分層)需合理 —— 上層粗濾料截留大顆粒,下層細(xì)濾料截留小顆粒,若級(jí)配混亂(如細(xì)濾料在上、粗濾料在下),會(huì)導(dǎo)致下層孔隙浪費(fèi),過濾效率下降;此外,濾料的比表面積(決定吸附截留能力)、機(jī)械強(qiáng)度(抗磨損)也會(huì)影響長(zhǎng)期過濾效果。
自清洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)
清洗方式匹配度:自清洗方式主要有 “高壓水反洗”“吸吮掃描清洗”“刷式清洗”“超聲波清洗”,需與污染物類型匹配:如黏性污染物(膠體 + 煤泥)適合 “吸吮 + 高壓水組合清洗”,若僅用刷式清洗,易導(dǎo)致污染物擴(kuò)散;粗顆粒污染物適合 “高壓水反洗”,若用超聲波清洗則成本過高且效果冗余。
清洗觸發(fā)機(jī)制:常見觸發(fā)方式有 “時(shí)間觸發(fā)”“壓差觸發(fā)”(濾網(wǎng)前后壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)清洗)?!皶r(shí)間觸發(fā)” 易導(dǎo)致 “過度清洗”(水質(zhì)干凈時(shí)仍頻繁清洗,浪費(fèi)水和能耗)或 “清洗不足”(水質(zhì)惡化時(shí)未及時(shí)清洗);“壓差觸發(fā)” 更貼合實(shí)際污染情況,但需確保壓差傳感器靈敏(若傳感器故障,會(huì)導(dǎo)致清洗不及時(shí))。
清洗壓力與流量:反洗水壓力過低(如<0.3MPa)無法徹底剝離濾網(wǎng)上的污染物;壓力過高(如>0.8MPa)可能損壞濾網(wǎng)(如濾網(wǎng)變形、孔隙變大);反洗流量過小則清洗范圍不足,過大則會(huì)擾動(dòng)濾料層(濾料式過濾器),導(dǎo)致濾料流失或級(jí)配混亂。
設(shè)備結(jié)構(gòu)合理性
進(jìn)水布水均勻性:過濾器進(jìn)水口若未設(shè)置 “布水器”(如多孔板、布水穹頂),會(huì)導(dǎo)致進(jìn)水水流集中沖擊局部濾網(wǎng) / 濾料,造成 “局部過載堵塞”,而其他區(qū)域未充分利用,整體過濾效果下降。
濾室容積與處理量匹配:濾室容積過?。催^濾器額定處理量<實(shí)際礦井水流量),會(huì)導(dǎo)致水流在濾室內(nèi)停留時(shí)間過短(“接觸時(shí)間不足”),懸浮物來不及被截留就流出;容積過大則會(huì)增加設(shè)備成本,且可能導(dǎo)致水流速度過慢,懸浮物沉積在濾室底部,增加清洗難度。
三、過濾器的運(yùn)行操作參數(shù)(動(dòng)態(tài)影響因素)
即使設(shè)備設(shè)計(jì)合理,若運(yùn)行參數(shù)設(shè)置不當(dāng),也會(huì)顯著影響過濾效果:
進(jìn)水流量與過濾速度
流量過大:實(shí)際進(jìn)水流量超過過濾器額定處理量,會(huì)導(dǎo)致過濾速度(單位時(shí)間內(nèi)通過單位過濾面積的水量)過高 —— 水流對(duì)濾網(wǎng) / 濾料的 “沖刷力” 增強(qiáng),已截留的懸浮物易被沖脫(“二次污染”),同時(shí)水流停留時(shí)間縮短,小顆粒懸浮物無法有效截留,出水 SS 升高。
流量過?。哼^濾速度過低,雖截留效果提升,但會(huì)導(dǎo)致設(shè)備處理效率不足,無法滿足后續(xù)用水(如礦井復(fù)用、外排)需求,且長(zhǎng)期低流速可能導(dǎo)致懸浮物在濾料層 / 濾網(wǎng)表面 “靜態(tài)沉積”,形成板結(jié)。
運(yùn)行壓力
工作壓力過低:過濾器進(jìn)水壓力<0.2MPa 時(shí),水流無法克服濾網(wǎng) / 濾料的阻力,導(dǎo)致出水流量不足,且懸浮物在過濾元件表面的 “截留驅(qū)動(dòng)力” 不足,易隨水流穿透;
工作壓力過高:壓力>1.0MPa(超出設(shè)備額定壓力)時(shí),會(huì)加速濾網(wǎng)老化、密封件泄漏(如法蘭密封失效),導(dǎo)致未過濾的原水直接混入出水,出現(xiàn) “短路流”,過濾效果驟降。
水溫(間接影響)
礦井水水溫過低(如<5℃,北方冬季井下)會(huì)導(dǎo)致水的黏度增加,水流速度變慢,懸浮物沉降速度下降,過濾阻力上升,且可能導(dǎo)致自清洗系統(tǒng)中的管道結(jié)冰(若未保溫),影響清洗操作;
水溫過高(如>40℃,深部礦井或地?zé)嵊绊懀?huì)加速金屬部件腐蝕,且可能導(dǎo)致某些有機(jī)物(如腐殖質(zhì))溶解特性改變,更易附著在過濾元件上,增加清洗難度。
四、維護(hù)管理水平(長(zhǎng)期影響因素)
過濾器的日常維護(hù)直接決定其 “長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行能力”,維護(hù)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致過濾效果逐步衰減:
定期檢查與部件更換
未定期檢查濾網(wǎng) / 濾料:若濾網(wǎng)出現(xiàn)破損(如銹蝕孔洞、磨損缺口)未及時(shí)更換,會(huì)導(dǎo)致 “漏濾”;濾料長(zhǎng)期使用后出現(xiàn)磨損、板結(jié)或流失,未及時(shí)補(bǔ)充或更換,會(huì)導(dǎo)致過濾精度下降。
未定期維護(hù)輔助部件:如壓差傳感器積污失靈、反洗水泵故障、電磁閥卡澀,會(huì)導(dǎo)致自清洗系統(tǒng)無法正常工作,污染物持續(xù)積累,過濾效果惡化。
水質(zhì)監(jiān)測(cè)與參數(shù)調(diào)整
未實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)進(jìn)水 / 出水水質(zhì):若礦井水水質(zhì)波動(dòng)(如 SS 驟升、pH 突變)未及時(shí)發(fā)現(xiàn),仍沿用原運(yùn)行參數(shù)(如流量、清洗頻率),會(huì)導(dǎo)致過濾過載或效率不足;
未根據(jù)水質(zhì)變化調(diào)整參數(shù):如雨季礦井水 SS 升高時(shí),未適當(dāng)降低進(jìn)水流量、增加清洗頻率,會(huì)導(dǎo)致濾網(wǎng)快速堵塞;酸性水質(zhì)加重時(shí),未及時(shí)更換耐腐濾網(wǎng)或調(diào)整反洗酸洗周期,會(huì)加速設(shè)備腐蝕。
清潔與防堵塞管理
過濾器進(jìn)水前端未設(shè)置 “預(yù)處理裝置”(如格柵、沉砂池):若原水中混入大顆粒雜質(zhì)(如煤塊、巖屑),會(huì)直接堵塞過濾器進(jìn)水口或劃傷濾網(wǎng),影響后續(xù)過濾;
長(zhǎng)期未清理濾室底部積污:濾室底部沉積的未被截留的污染物(如粗顆粒、老化濾料),若未定期排空清理,會(huì)導(dǎo)致水流 “短路”(從積污層上方繞過過濾元件),降低過濾效率。
總結(jié)
礦井水自清洗過濾器的過濾效果是 “水質(zhì)特性 - 設(shè)備設(shè)計(jì) - 運(yùn)行參數(shù) - 維護(hù)管理” 共同作用的結(jié)果。實(shí)際應(yīng)用中,需先通過水質(zhì)檢測(cè)明確礦井水的 SS、顆粒粒徑、pH、黏性等特性,再針對(duì)性選擇過濾器類型(濾網(wǎng) / 濾料)與自清洗方式;運(yùn)行中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)與設(shè)備壓差,動(dòng)態(tài)調(diào)整流量、清洗頻率等參數(shù);同時(shí)建立定期維護(hù)制度(如濾網(wǎng)檢查、濾料更換、輔助部件保養(yǎng)),才能確保過濾效果長(zhǎng)期穩(wěn)定,滿足礦井水復(fù)用(如井下灑水、設(shè)備冷卻)或達(dá)標(biāo)外排的要求。