一、化工循环水旁滤工况痛点

（一）循环水污染物与结垢危害

化工循环冷却水在浓缩运行过程中，污染物持续累积，核心分为三类：一是悬浮固体，包括大气沉降的粉尘、管路腐蚀产物、补充水带入的泥沙，悬浮物浓度通常在 10~50mg/L，高负荷工况可突破 80mg/L；二是菌藻生物黏泥，循环水适宜的温度与养分促进微生物繁殖，形成的生物膜黏附在换热管壁，兼具腐蚀与结垢双重危害；三是结垢前驱体颗粒，钙镁盐类析出的微晶颗粒，是管壁硬垢的生长核心。 旁滤效能不足会引发三重连锁损害：其一，换热器结垢速率加快，垢层导热系数仅为碳钢的几十分之一，导致换热端差升高、冷却能力下降，被迫提升循环水量或风机转速，增加系统能耗；其二，设备腐蚀加剧，垢下形成氧浓差电池，诱发局部腐蚀，缩短换热器与管路使用寿命；其三，化学清洗频次增加，每次清洗需停机并消耗大量药剂，推高运维成本，影响装置连续运行。

（二）传统旁滤工艺的应用短板

当前多数存量化工装置采用重力式无阀滤池或普通压力砂滤进行旁滤，存在三项核心局限：一是占地规模大，重力滤池为土建结构，改扩建需大规模施工，周期长、成本高，难以适配存量装置的提标改造；二是反洗耗水量大，单次反洗耗水量占旁滤水量的 5%~8%，增加补水与排污成本；三是运行管理粗放，反洗不精准，过度反洗造成滤料流失，反洗不足则滤层板结，出水水质波动大。 浅层砂过滤器凭借模块化设计与独立反洗技术，从结构层面解决了上述痛点，更适配化工循环水旁滤改造的需求。

二、设备结构与工作原理

（一）整体结构

浅层砂过滤器由多个标准砂缸单元并联组成，每个砂缸为独立的过滤单元，共用进水与出水总管；单缸采用碳钢防腐或玻璃钢罐体，内部填充精制石英砂滤料，配套布水器、集水器与自动反洗阀组。设备整体撬装化设计，可直接安装于循环水管廊，无需额外土建基础；配套 PLC 自控系统，可根据时间、压差自动触发反洗，无需人工值守。

（二）旁滤净化工作机理

正常过滤状态下，部分循环水由进水总管均匀分配至各砂缸，自上而下流经石英砂滤层，悬浮颗粒、菌藻碎屑被截留在滤料表层与孔隙中，洁净水由底部集水器汇集，回流至循环水池。浅层砂滤层厚度通常为 400~600mm，滤速可达 15~20m/h，单位面积处理能力是传统深床砂滤的 2 倍以上。 旁滤水量通常取循环总水量的 3%~5%，通过连续净化部分循环水，持续降低全系统的悬浮物浓度，实现动态平衡，延缓换热器结垢速率。

（三）独立反洗运行逻辑

设备采用独立反洗模式：当某一砂缸达到反洗触发条件时，自动关闭该缸进水阀，开启反洗阀与排污阀，利用其余砂缸的产水作为反洗水源，反向高速冲刷滤层，剥离截留的污泥并排出；反洗结束后自动切换回过滤状态。 该模式具备两项核心优势：一是全程不停水，单个砂缸反洗时其余砂缸持续过滤，旁滤系统无断流；二是反洗精准，按需反洗避免了过度冲洗，反洗耗水量仅占旁滤水量的 1%~3%，节水效果显著。

三、运行参数与选型规范

（一）不同浊度运行参数

需根据循环水悬浮物浓度与旁滤比例匹配运行参数，兼顾处理效率与过滤周期，具体参数如下表所示。

表 1 化工循环水旁滤运行参数表

（二）反洗工艺参数

独立反洗采用高速水反冲模式，核心参数如下表所示，可根据滤料污染程度动态调整。

表 2 反洗工艺参数表

四、运维规范与常见故障处置

（一）日常运维管控

1. 压差与定时双模式触发反洗，优先按压差触发，定时模式作为兜底，防止低负荷下生物黏泥累积板结；

2. 每日记录进出水浊度、运行压差与反洗频次，对比历史数据判断滤层状态；

3. 每月检测滤层高度，每年补充 5%~10% 的自然损耗滤料；每 2 年筛分一次滤料，去除细粒与破碎砂。

（二）常见故障处置

1. 砂料流失故障 故障表现：反洗排水中夹带石英砂颗粒，滤层高度持续下降，出水浊度升高。 核心诱因：反洗强度超标、布水器布水不均局部流速过高、承托层乱层移位。 处置方案：下调反洗强度，将滤层膨胀率控制在 40% 以内；检查并校准布水器，修复局部高速水流点；停机检查承托层级配，出现乱层则重新分级铺装；流失的滤料按级配补充至设计高度。

2. 压差居高不下故障 故障表现：反洗后压差回落不充分，过滤周期持续缩短，出水浊度波动增大。 核心诱因：滤层板结，悬浮物与生物黏泥在滤料表面压实，反洗无法彻底剥离；滤料污染严重，表面附着有机质与菌膜。 处置方案：适当延长反洗时长，提升反洗强度；若为生物黏泥导致，可投加适量氧化性杀菌剂配合反洗，剥离生物膜；板结严重时取出滤料进行筛分清洗，无法恢复则整体更换滤料；同时优化循环水杀菌灭藻管控，从源头降低生物黏泥负荷。

五、化工园区循环水旁滤改造案例

（一）项目背景

河南某化工园区甲醇装置，循环冷却水系统循环水量 18000m³/h，浓缩倍率控制在 4~5 倍，原旁滤采用 2 套重力式无阀滤池，旁滤水量约 540m³/h，占循环水量 3%。运行核心痛点：一是出水悬浮物波动大，峰值达 35mg/L，换热器结垢速率超标，每 3 个月需化学清洗一次；二是反洗耗水量大，占旁滤水量的 6.8%，增加补水与排污成本；三是滤池占地大，无法通过扩建提升旁滤能力。

（二）改造实施方案

2025 年装置实施循环水旁滤升级，拆除原重力滤池，更换为浅层砂过滤器组，共配置 8 台标准砂缸并联，总过滤面积 32㎡，设计旁滤水量 720m³/h，占循环水量 4%。滤料采用精制石英砂，粒径 0.5~1.0mm，滤层厚度 500mm；配套全自动独立反洗系统，压差触发阈值 0.055MPa，定时周期 20 小时；同步优化循环水阻垢缓蚀与杀菌方案，协同提升水质稳定性。

（三）运行效果与故障处置

改造后连续运行 6 个月，运行初期曾出现单缸反洗后少量跑砂的问题，经排查为反洗初始强度设置偏高，导致滤层瞬时膨胀超标。技术团队将反洗强度分档控制，先低速松动再高速冲洗，调整后跑砂现象完全消除。 优化后各项核心指标显著改善，改造前后对比如下表所示。

表 3 项目改造前后运行指标对比

经测算，改造后换热器结垢速率下降，年节约化学清洗、能耗、补水等综合成本约 68 万元，设备改造总投资约 120 万元，静态投资回收期约 1.8 年，循环水系统运行稳定性与节能效益显著提升。

FAQ

1. 浅层砂过滤器和传统砂滤池核心区别是什么？ 答：核心区别体现在三方面：一是滤速高，浅层砂滤速可达 15~20m/h，单位占地处理能力是传统深床砂滤的 2 倍以上；二是独立反洗，单缸反洗不影响整体运行，反洗耗水量仅为传统砂滤的 1/3 左右；三是模块化安装，无需土建基础，改造周期短，特别适配存量化工装置的旁滤升级。

2. 旁滤水量占循环水量多少合适？ 答：常规化工循环水旁滤占比推荐 3%~5%，悬浮物浓度高、浓缩倍率高的工况取上限；旁滤比例过低无法有效控制悬浮物浓度，过高则增加设备投资与运行成本，应结合水质与结垢速率综合确定。

3. 反洗会不会导致循环水断流？ 答：不会。设备采用独立反洗模式，单个砂缸反洗时其余砂缸持续过滤，旁滤系统全程无断流，循环水系统运行不受任何影响。

4. 滤料多久需要整体更换一次？ 答：正常化工循环水工况下，石英砂滤料使用寿命可达 3~5 年，每年仅需补充 5%~10% 的自然损耗量；若出现严重板结、污染无法清洗恢复，则按需整体更换。

5. 改造后能带来哪些直接收益？ 答：最直接的收益是换热器结垢速率下降，化学清洗周期延长，减少停机损失与清洗费用；其次是反洗耗水量降低，节约补水与排污成本；同时系统浊度稳定后，阻垢缓蚀药剂消耗量可相应减少，综合运维成本显著下降。

参考文献

[1] 中国化工学会工业水处理专业委员会. 2024 年化工循环冷却水系统运行与节能白皮书 [R]. 北京：中国化工学会，2024.

[2] 张军，李涛。浅层砂过滤技术在循环水旁滤中的应用研究 [J]. 工业水处理，2023, 43 (9): 112-117.

[3] 新乡市利菲尔特滤器股份有限公司。浅层砂过滤器产品技术手册 [EB/OL]. https://www.lefilter.com.cn, 2026.

[4] 新乡市利菲尔特滤器股份有限公司。某化工园区循环水旁滤改造项目案例 [EB/OL]. https://www.lefilter.com.cn, 2026.