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)上升為國家強(qiáng)制行為，全社會環(huán)保意識也得到加強(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)展以及國家對環(huán)境保護(hù)的重視，對用水的要求也越來越高，加強(qiáng)對用水、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，我國在濁環(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，再到后來的稀土磁盤凈化設(shè)備，同時設(shè)有過濾設(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、停留時間長、沉降效率低、占地面積大，需設(shè)提升泵和過濾設(shè)備?；瘜W(xué)除油器主要通過在濁環(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、占地面積大，耗能高，且由于需要設(shè)單獨(dú)的過濾設(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)的沉淀和過濾設(shè)施合為一體，由無壓改為有壓，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)加藥混合后通過磁絮凝器進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，經(jīng)過磁化處理后的廢水，在磁場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)，泥漿沉降至儲泥區(qū)，通過排泥管排出。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)，對沉淀極為有利。此時水流處于層流狀態(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中心筒喇叭口流經(jīng)布水器均勻進(jìn)入過濾層，通過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，處理流量大，出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠等顯著優(yōu)點(diǎn)。

過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)、儲泥區(qū)、過濾區(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)簡單，操作方便，不耗電。對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)，通過斜板沉淀后，澄清水通過中心管流入過濾區(qū)，污泥沉降于儲泥區(qū)。反應(yīng)區(qū)設(shè)置在斜板區(qū)下方，儲泥區(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。污泥沉降至儲泥區(qū)，儲泥區(qū)結(jié)構(gòu)為圓錐形。經(jīng)斜板澄清后水通過中心管流至過濾區(qū)，截留細(xì)小微粒懸浮物及膠體物。過濾區(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)備頂部和過濾區(qū)分別設(shè)有人孔。

具體詳見設(shè)備附圖1：

圖1 磁化斜板澄清器設(shè)備簡圖

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、過濾等技術(shù)組成，具有結(jié)構(gòu)簡單、投資省、操作方便、占地面積小、處理效率高、自動化程度高、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

2）采用藥磁混凝技術(shù)，在藥劑和磁場的雙重作用下，含鐵磁性的廢水通過磁場時，懸浮粒子在磁場中被磁化后，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、停留時間長、占地面積大等缺點(diǎn)。

4）采用過濾技術(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可有效地將附著于濾料表面的污染物擦洗下來，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)過濾能力。

7）特殊的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)，通過沉淀區(qū)和過濾區(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，通過定期打開排油口，有效排除浮油。

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

4 結(jié)束語

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[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.