新型磁化斜板澄清器在鋼鐵工業(yè)濁環(huán)水中的應(yīng)用研究

王 莉

(中冶東方工程技術(shù)有限公司 水務(wù)事業(yè)部，山東 青島266555)

0 概述

目前，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和循環(huán)經(jīng)濟(jì)上升為國(guó)家強(qiáng)制行為，全社會(huì)環(huán)保意識(shí)也得到加強(qiáng)。鋼鐵工業(yè)是各工業(yè)部門中的用水大戶之一，在工業(yè)用水中冷水約占70%～80%，隨著鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展以及國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，對(duì)用水的要求也越來(lái)越高，加強(qiáng)對(duì)用水、節(jié)水的管理，降低生產(chǎn)成本、降低生產(chǎn)新水耗量、保護(hù)環(huán)境、防止污染也愈發(fā)得到重視，如何不斷提高水處理技術(shù)水平，將高新科技帶入鋼鐵工業(yè)水處理技術(shù)，引起了社會(huì)各界的廣泛重視。

煉鋼和軋鋼作為鋼鐵工業(yè)的用水大戶，其濁環(huán)水的主要污染物是懸浮物和油。多年來(lái)，我國(guó)在濁環(huán)水處理技術(shù)作了大量改進(jìn)，由平流沉淀池發(fā)展為化學(xué)除油器，再到后來(lái)的稀土磁盤凈化設(shè)備，同時(shí)設(shè)有過(guò)濾設(shè)備污泥脫水設(shè)備。

平流沉淀池主要利用重力沉淀技術(shù)，其沉淀負(fù)荷小、停留時(shí)間長(zhǎng)、沉降效率低、占地面積大，需設(shè)提升泵和過(guò)濾設(shè)備。化學(xué)除油器主要通過(guò)在濁環(huán)水中添加除油絮凝劑及絮凝劑，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)，油和懸浮物得以去除，其特點(diǎn)是藥劑耗量大、重力出水和污泥量大，需設(shè)提升泵和污泥處理設(shè)施。稀土磁盤凈化設(shè)備通過(guò)投加磁絮凝劑和助凝劑，利用永磁或電磁吸附濁環(huán)水中的鐵磁性物質(zhì)，使?jié)岘h(huán)水得以凈化，該設(shè)備對(duì)油的去除效率偏低，且為重力出水，需設(shè)提升泵和除油設(shè)施。

上述處理技術(shù)普遍特點(diǎn)是工藝流程長(zhǎng)、占地面積大，耗能高，且由于需要設(shè)單獨(dú)的過(guò)濾設(shè)施或除油設(shè)施，增加了操作的復(fù)雜性。

在總結(jié)上述技術(shù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文介紹一種新型磁化斜板澄清器，將常規(guī)的沉淀和過(guò)濾設(shè)施合為一體，由無(wú)壓改為有壓，并利用永磁技術(shù)，增強(qiáng)處理效果。

下面，主要對(duì)該設(shè)備介紹如下：

1 工作原理

磁化斜板澄清器是多元化集成技術(shù)組成，集藥磁、吸附、除油、斜板沉淀、過(guò)濾凈化、余壓利用等多技術(shù)于一體的承壓式廢水凈化處理設(shè)備。廢水經(jīng)加藥混合后通過(guò)磁絮凝器進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，經(jīng)過(guò)磁化處理后的廢水，在磁場(chǎng)和藥劑的雙重作用下，鐵磁性細(xì)小顆粒和非鐵磁性的懸浮粒子相互吸引形成大顆粒，進(jìn)入斜板沉淀區(qū)加速沉淀，沉淀后水進(jìn)入澄清區(qū)，泥漿沉降至儲(chǔ)泥區(qū)，通過(guò)排泥管排出。依據(jù)斜板的淺層理論，水流在板間具有較大的濕周，較小的水力半徑，從而降低了雷諾數(shù)，增大了弗羅德數(shù)，降低了水的紊亂程度，提高了水流穩(wěn)定性，增大了沉淀容積利用系數(shù)，對(duì)沉淀極為有利。此時(shí)水流處于層流狀態(tài)，顆粒的沉降不受水流的干擾，提高了沉降的穩(wěn)定性，增加了沉淀面積，縮短了污泥顆粒的沉淀距離，減少了沉淀時(shí)間，大大提高了顆粒的沉淀效率。

經(jīng)斜板沉淀后的上清液通過(guò)中心筒喇叭口流經(jīng)布水器均勻進(jìn)入過(guò)濾層，通過(guò)濾料層截留水中的懸浮物、膠體物、氧化鐵皮等。濾后水經(jīng)清水區(qū)出水管排出，可直接供用戶使用。濾料層過(guò)濾介質(zhì)采用石英砂濾料，卵石為支墊層，石英砂濾料具有強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)，處理流量大，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠等顯著優(yōu)點(diǎn)。

過(guò)濾層截留的污染物需要定期進(jìn)行反洗，先經(jīng)壓縮空氣進(jìn)氣管均勻布?xì)猓杷蔀V料層濾料，再經(jīng)反洗進(jìn)水管進(jìn)水，進(jìn)一步清洗濾料中殘留物。反洗排水通過(guò)反洗排水管排出。

2 設(shè)備組成

磁化斜板澄清器是一種圓形鋼結(jié)構(gòu)件組成設(shè)備，由磁絮凝區(qū)，反應(yīng)區(qū)、斜板澄清區(qū)、儲(chǔ)泥區(qū)、過(guò)濾區(qū)等組成。

磁絮凝器安裝于廢水進(jìn)水管道上，為管式磁絮凝器，該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，不耗電。對(duì)含鐵磁性廢水具有凝聚、絮凝作用，并具有阻垢、溶垢作用。藥劑投加在進(jìn)水管道上，與廢水混合后流入反應(yīng)區(qū)，通過(guò)斜板沉淀后，澄清水通過(guò)中心管流入過(guò)濾區(qū)，污泥沉降于儲(chǔ)泥區(qū)。反應(yīng)區(qū)設(shè)置在斜板區(qū)下方，儲(chǔ)泥區(qū)上方，構(gòu)造為圓筒形。斜板設(shè)置在中心管周，構(gòu)造為圓筒形。污泥沉降至儲(chǔ)泥區(qū)，儲(chǔ)泥區(qū)結(jié)構(gòu)為圓錐形。經(jīng)斜板澄清后水通過(guò)中心管流至過(guò)濾區(qū)，截留細(xì)小微粒懸浮物及膠體物。過(guò)濾區(qū)構(gòu)造為圓筒形，上部為布水區(qū)，中間為濾料層，下部為清水區(qū)。

該設(shè)備上部為沉淀區(qū)，下部為過(guò)濾區(qū)。頂部設(shè)有排氣口、排油口、安全閥口。底部設(shè)有清水出口、反洗進(jìn)水口、反洗排水口、壓縮空氣進(jìn)口。為便于斜板和濾料的裝卸，在設(shè)備頂部和過(guò)濾區(qū)分別設(shè)有人孔。

具體詳見(jiàn)設(shè)備附圖1：

圖1 磁化斜板澄清器設(shè)備簡(jiǎn)圖

3 技術(shù)特點(diǎn)

磁化斜板澄清器是多元化集成技術(shù)組成，集藥磁、除油、吸附、斜板沉淀、過(guò)濾凈化、余壓利用等多技術(shù)于一體的廢水凈化處理設(shè)備。

該設(shè)備具有如下特點(diǎn)：

1）采用藥磁混凝、凝聚、斜板澄清、過(guò)濾等技術(shù)組成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、投資省、操作方便、占地面積小、處理效率高、自動(dòng)化程度高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

2）采用藥磁混凝技術(shù)，在藥劑和磁場(chǎng)的雙重作用下，含鐵磁性的廢水通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，懸浮粒子在磁場(chǎng)中被磁化后，使磁化粒子在剩磁作用下相互吸引，團(tuán)聚成大的磁聚體，同時(shí)濁水中的油在藥劑的作用下，與磁聚體發(fā)生絮凝反應(yīng)，形成大的絮凝體，加快自然沉降速度。

3）采用斜板沉淀技術(shù)，根據(jù)淺層沉降原理，增大沉淀面積、縮短沉淀時(shí)間、改善水力條件、減小沉淀容積，克服了普通沉淀池沉淀效率低、停留時(shí)間長(zhǎng)、占地面積大等缺點(diǎn)。

4）采用過(guò)濾技術(shù)，可進(jìn)一步去除濁水中的細(xì)小懸浮物、膠體物質(zhì)和油類，提高出水水質(zhì)。

5）采用承壓技術(shù)，整個(gè)設(shè)備為承壓設(shè)備，出水余壓可以利用，可減少提升泵組，經(jīng)濟(jì)節(jié)能。

6）氣水反洗技術(shù)的利用，利用上升空氣泡的振動(dòng)可有效地將附著于濾料表面的污染物擦洗下來(lái)，再用水反洗，更有效清除濾層中所截留的污染物，使濾料恢復(fù)過(guò)濾能力。

7）特殊的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)，通過(guò)沉淀區(qū)和過(guò)濾區(qū)的合理空間布局，有效減少占地面積。

8）頂部排氣閥、安全閥的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排氣和泄壓，保證設(shè)備安全運(yùn)行。

9）頂部排油口的設(shè)計(jì)，根據(jù)密度差原理，廢水中殘存的部分浮油聚集頂部，通過(guò)定期打開(kāi)排油口，有效排除浮油。

10）全自動(dòng)化控制程序的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)全程無(wú)人操守，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善環(huán)境。

4 結(jié)束語(yǔ)

4.1 新型磁化斜板澄清器與常規(guī)沉淀濾池相比，具有占地面積少、出水水質(zhì)好、處理能力強(qiáng)、自動(dòng)化程度高、易操作、投資省等優(yōu)點(diǎn)，是一種集藥磁混凝、凝聚、斜板澄清、過(guò)濾等技術(shù)于一體的廢水凈化處理設(shè)備。因此，該工藝實(shí)屬目前所倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保型水處理工藝，具有廣闊的應(yīng)用前景。

4.2 該設(shè)備的研究已經(jīng)取得了階段性的成果，目前，已經(jīng)在申報(bào)專利。但該設(shè)備的一些具體設(shè)計(jì)參數(shù)和結(jié)構(gòu)形式等，還有待在實(shí)踐過(guò)程中驗(yàn)證并逐漸優(yōu)化。

［1］王笏曹，主編.鋼鐵工業(yè)給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)[S].北京：冶金工業(yè)出版社，2002.

［2］王紹文，鄒文龍，楊曉莉，等，編.冶金工業(yè)廢水處理技術(shù)及工程實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.