日期：2026-10-24浏览： 来源:利菲尔特
石化循环冷却水普遍采用敞开式冷却塔工艺，污染物来源与危害具有显著行业特征。一是外源侵入类污染物，冷却塔进气携带的大气粉尘、硫化物、微生物孢子，持续进入水体形成悬浮物与微生物载体；二是内源生成类污染物，管道与换热器腐蚀产生的氧化铁皮、锈渣，菌藻繁殖形成的生物黏泥，以及水处理药剂反应生成的沉淀物；三是工艺泄漏类污染物，少量烃类、油品泄漏进入循环水，会加速黏泥滋生与滤料板结。
上述污染物共同作用下，悬浮物会在换热器管束内壁沉积形成复合垢层，生物黏泥包裹垢层进一步加速垢下腐蚀，直接降低换热效率、缩短设备使用寿命。依据 GB 50050-2017《工业循环冷却水处理设计规范》要求，石化循环冷却水悬浮物宜≤10mg/L，浊度≤5NTU，异养菌总数≤1×10^5 CFU/mL [2]。传统重力式深床滤池存在占地面积大、反洗耗水量高、基建周期长的痛点，难以适配石化厂区存量改造的空间与工期要求；浅层砂过滤器凭借压力式高滤速结构，可直接旁接于现有循环水管网，无需大规模土建，是石化循环水提效改造的首选方案。
利菲尔特 QCS 系列浅层砂过滤器由多台标准高速砂缸单元并联组成，单台处理流量覆盖 20m³/h~200m³/h，可根据总旁滤量灵活并联扩容。设备内置穹顶式辐射布水器与底部多孔集水系统，保障水流均匀分布，避免局部偏流与滤层冲刷；配套双向自动反冲洗阀与 PLC 控制单元，可实现逐个砂缸单独反洗，反洗期间其余砂缸持续正常过滤，全程不中断旁滤供水。
相较于传统重力式深床滤池，该设备具备三大核心优势：一是滤速更高，常规设计滤速 10m/h~15m/h，是传统重力滤池的 1.5~2 倍，相同处理水量下占地面积减少 30% 以上；二是自动化程度更高，支持压差触发、定时触发双模式反洗，无需人工操作，适配石化厂区少人值守的运维模式；三是反洗耗水更低，采用气水联合反洗工艺，单罐逐个反洗的设计使总反洗耗水量仅占处理水量的 1%~2%，较传统砂滤池降低 40% 以上，契合石化行业节水减排的管控要求。
滤料级配直接决定过滤精度、纳污容量与运行周期，石化循环水旁滤场景优先选用无烟煤 + 石英砂双层梯度滤料，利用两种滤料的密度差异，反洗后依靠重力自动分层，形成上松下密的孔隙结构，实现杂质分级截留。
上层为无烟煤滤料，密度小、粒径大、孔隙率高，优先截留大部分悬浮物与生物黏泥，承担主要纳污功能；下层为石英砂滤料，密度大、粒径小、孔隙细密，保障最终过滤精度，截留细小颗粒与胶体。级配参数需严格控制不均匀系数，避免细颗粒下沉造成滤层板结。具体级配参数如下表所示。
表 1 石化循环水旁滤双层滤料级配参数
滤层位置 | 滤料材质 | 有效粒径 d₁₀(mm) | 不均匀系数 K₈₀ | 滤层厚度 (mm) | 核心功能 |
上层 | 优质无烟煤 | 0.8~1.6 | ≤2.0 | 300~400 | 粗滤纳污、截留黏泥 |
下层 | 精制石英砂 | 0.5~1.0 | ≤1.6 | 400~500 | 精滤保障、稳定出水 |
相较于单层石英砂滤料，双层梯度结构的纳污容量提升 50% 以上，过滤周期延长 40%~60%，可显著减少反洗频次，降低运行能耗与水耗。滤料总厚度通常控制在 700mm~900mm，在保障出水水质的同时控制设备高度与投资成本。
反洗再生是维持滤层长期稳定运行的核心环节，石化循环水黏泥含量高，单一水反洗难以彻底剥离滤料表面附着的黏性杂质，易造成滤层板结。采用气水联合分步反洗工艺，可显著提升再生效果。
反洗过程分为三个阶段：第一阶段为气洗，关闭进出水阀，通入压缩空气，气洗强度控制在 15~18L/(m²・s)，历时 2~3min，通过气流剪切力松动滤层，剥离表面附着的生物黏泥与压实垢层；第二阶段为气水混洗，同时通入压缩空气与反洗水，气洗强度不变，水洗强度 6~8L/(m²・s)，历时 1~2min，进一步悬浮杂质；第三阶段为单独水洗，关闭进气阀，水洗强度 8~12L/(m²・s)，历时 5~7min，漂洗排出悬浮杂质。
全过程控制滤层膨胀率在 30%~50%，既保障杂质充分剥离，又避免滤料流失与混层。反洗触发采用压差优先、定时备用的双模式：进出口压差达到 0.05~0.08MPa 时自动启动反洗；同时设定最长运行周期 72h 作为兜底，避免低浊度工况下滤料长期压实板结。
旁滤率即旁滤流量占循环总流量的比例，是旁滤系统设计的核心参数，直接决定处理效果与投资运行成本。核算需结合循环总水量、进水浊度、目标出水浊度与污染物增量综合确定。
常规石化循环冷却水系统，进水浊度 5~10NTU、目标出水浊度≤5NTU 时，旁滤率宜取 2%~5%；厂区扬尘大、菌藻滋生严重、黏泥风险高的场景，旁滤率可提升至 5%~10%。旁滤率并非越高越好：过高会增加设备投资与反洗耗水量，运行经济性下降；过低则无法稳定控制悬浮物与浊度，达不到结垢防控目标。例如总循环水量 8000m³/h 的炼化装置，常规工况旁滤率取 3%，对应旁滤流量 240m³/h，即可满足水质管控要求。
河南洛阳某炼化厂循环冷却水系统，总循环水量 8000m³/h，原系统仅在泵出口配置简易篮式滤网，无专用旁滤净化单元。运行中存在三大核心问题：一是循环水悬浮物长期维持在 20~30mg/L，浊度 8~12NTU，远超规范要求；二是换热器结垢严重，平均结垢厚度 1.2mm，换热端差达 6.2℃，每半年需停机化学清洗一次；三是生物黏泥滋生，管道腐蚀速率超标，设备使用寿命缩短。
2025 年该厂实施循环水旁滤系统升级改造，采用利菲尔特 QCS 系列浅层砂过滤器 4 套，单套额定处理流量 60m³/h，总旁滤流量 240m³/h，旁滤率 3%。滤料采用双层梯度级配：上层 350mm 优质无烟煤，有效粒径 1.0~1.4mm，K₈₀≤1.8；下层 450mm 精制石英砂，有效粒径 0.6~0.9mm，K₈₀≤1.5。配套气水联合反洗系统，采用压差触发模式，反洗阈值设定为 0.06MPa。
改造后连续运行 6 个月，各项水质与运行指标显著改善，对比如下表所示。
表 2 项目改造前后运行指标对比
监测项目 | 改造前 | 改造后 | 变化幅度 |
循环水悬浮物 (mg/L) | 20~30 | 3~6 | 下降 75% 以上 |
循环水浊度 (NTU) | 8~12 | 2~4 | 下降 67% 以上 |
换热器换热端差 (℃) | 5.8~6.2 | 2.8~3.2 | 下降 48% |
换热器化学清洗周期 | 6 个月 | 18 个月 | 延长 200% |
年反洗耗水量 (万吨) | - | 1.2 | 较传统砂滤减少 42% |
经测算，改造后年节约换热器清洗费用、能耗费用与水费合计约 78 万元，设备投资回收期约 10 个月。针对夏季高温期菌藻滋生加快、滤层压差上升速率提高的问题，技术团队优化运行方案：配合循环水系统投加氧化性杀菌剂，控制菌藻繁殖；将反洗定时周期由 72h 缩短至 120h，气洗时长延长 30s，强化黏泥剥离效果。优化后夏季工况下滤层运行周期恢复至正常水平，出水水质持续稳定达标。
1. 石化循环水旁滤率设置越高越好吗？ 答：不是。旁滤率过高会大幅增加设备投资与反洗耗水量，运行经济性下降；过低则无法稳定控制悬浮物与浊度，达不到结垢防控目标。常规石化循环水旁滤率宜取 2%~5%，高黏泥、高浊度场景可提升至 5%~10%，需结合水质目标与全生命周期成本综合确定。
2. 双层滤料反洗后会不会出现混层？ 答：正常工况下不会混层。无烟煤密度约 1.4~1.6g/cm³，石英砂密度约 2.65g/cm³，二者密度差足够大，反洗后依靠重力可自动分层；只要将滤层膨胀率控制在 30%~50% 范围内，严格避免过度反洗，即可有效防止滤料混层。
3. 气水联合反洗比单一水反洗好在哪里？ 答：气洗产生的气流剪切力更强，可有效剥离滤料表面附着的生物黏泥与压实垢层，整体再生效果较单一水反洗提升 40% 以上；同时反洗耗水量减少 30% 以上，滤料使用寿命更长，特别适合石化循环水易滋生黏泥的工况。
4. 浅层砂旁滤可以去除循环水中的泄漏油品吗？ 答：对少量分散油有一定截留效果，但无法处理高浓度含油废水。若循环水存在工艺介质泄漏导致的高含油工况，需在浅层砂前端增设隔油、聚结除油单元，避免油分黏附滤料造成不可逆板结，保障过滤系统长期稳定运行。
5. 已投产的循环水系统可以加装浅层砂旁滤吗？ 答：可以。旁滤系统独立于主循环管路，仅需从循环水泵出口接引支管，过滤后出水返回冷水池即可，无需改动主系统、无需停机施工；模块化设备安装周期短，可快速实现水质提标，特别适合已投产炼化装置的节能改造。
[1] 中国化工节能技术协会. 2025 年石化行业循环水系统节能降耗技术调研报告 [R]. 北京：中国化工节能技术协会，2025.
[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50050-2017 工业循环冷却水处理设计规范 [S]. 北京：中国计划出版社，2017.
[3] 王建军，李涛。石化循环冷却水旁滤系统选型与运行优化 [J]. 工业水处理，2023, 43 (11): 121-125.
[4] 新乡市利菲尔特滤器股份有限公司. QCS 系列浅层砂过滤器产品技术手册 [EB/OL]. https://www.lefilter.org, 2026.
[5] 新乡市利菲尔特滤器股份有限公司。某炼化厂循环水旁滤系统改造项目案例 [EB/OL]. https://www.lefilter.org, 2026.
