高效助濾劑在熱軋濁環(huán)水處理中的應用

郭鋒

（中海油天津化工研究設計院，天津300131）

高效助濾劑在熱軋濁環(huán)水處理中的應用

郭鋒

（中海油天津化工研究設計院，天津300131）

某鋼廠熱軋濁環(huán)水經(jīng)常出現(xiàn)“鐵紅”現(xiàn)象，采用常規(guī)的化學加藥絮凝沉降處理無法消除該現(xiàn)象。后經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)在高速過濾器進水前端投加高效助濾劑可以幫助過濾器截留超細氧化鐵顆粒，提高過濾器的過濾能力，從而逐漸消除濁環(huán)水中的“鐵紅”現(xiàn)象，大幅改善水質(zhì)。

熱軋濁環(huán)；“鐵紅”現(xiàn)象；高效助濾劑；超細氧化鐵顆粒

某大型鋼廠熱軋廠1549熱軋生產(chǎn)線是一條混軋生產(chǎn)線，既軋普通鋼，也軋不銹鋼，年產(chǎn)熱軋鋼卷約135萬t，其濁環(huán)水處理系統(tǒng)采用平流池+高速過濾器全過濾的方式進行降濁除懸處理，高速過濾器采用三層濾料過濾器。當生產(chǎn)線軋不銹鋼時，高速過濾器的出水就會出現(xiàn)“鐵紅”現(xiàn)象，最高時總鐵含量近15mg/L，經(jīng)常影響最終產(chǎn)品質(zhì)量。近年來，隨著熱軋生產(chǎn)工藝的精細化、產(chǎn)品的多元化，熱軋濁環(huán)水系統(tǒng)變得越來越難處理。難處理的一個突出表現(xiàn)就是濁環(huán)水的“鐵紅”現(xiàn)象難以消除。所謂“鐵紅”現(xiàn)象就是大量超細的氧化鐵顆粒呈膠體狀穩(wěn)定分散在水中，這些氧化鐵顆粒聚集得越多，鐵紅現(xiàn)象就越嚴重，當氧化鐵顆粒聚集到一定程度時，濁環(huán)水尤其是層流水會呈現(xiàn)出像紅墨水一樣的顏色，嚴重影響水質(zhì)。鐵紅現(xiàn)象會使軋制的鋼材產(chǎn)品表面產(chǎn)生缺陷，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量，故必須予以去除。

去除鐵紅現(xiàn)象的關(guān)鍵在于去除超細氧化鐵顆粒。在熱軋生產(chǎn)線中，尤其是在特種鋼（如不銹鋼、硅鋼等）的軋制過程中，由于其鋼種硬度大，鋼坯與軋輥的摩擦較為劇烈，因此產(chǎn)生大量的細小的氧化鐵顆粒，這些氧化鐵顆粒粒徑大多在10～50μm，有的系統(tǒng)小于10μm，有的系統(tǒng)甚至小于1μm，這些顆粒表面大都附帶大量負電荷，顆粒之間相互排斥，形成穩(wěn)定的膠體體系。這樣穩(wěn)定的膠體體系既難于自然澄清，也難于通過一般的混凝-絮凝-沉降方法除去，同時，也很容易穿透現(xiàn)有普遍采用的高速過濾器（如三層濾料過濾器）。隨著循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮，穩(wěn)定存在于水中的超細氧化鐵顆粒逐漸富集，導致鐵紅現(xiàn)象的出現(xiàn)，并且越來越嚴重。

1 高效助濾劑的介紹與研究

目前去除鐵紅現(xiàn)象的方法主要有兩種，第一種是在高速過濾器（一般為三層濾料過濾器）后加裝纖維類過濾器。纖維類濾料可透過縫隙小，吸附性強，能截留較多的氧化鐵等微細顆粒，逐漸減輕循環(huán)水中的鐵紅現(xiàn)象。但是，纖維類濾料容易受到油污污染且不易再生，導致成本較高，一般只在小型特殊鋼生產(chǎn)企業(yè)才使用。第二種方法是在不改變濁環(huán)水處理工藝流程的前提下，在進高速過濾器的循環(huán)水中加入過濾輔助劑，使穩(wěn)定的細微顆粒膠體失穩(wěn)從而逐漸聚集成能被高速過濾器截留的大顆粒而被除去。這是目前容易被接受和采用的方法。過濾輔助劑又叫助濾劑。

1.1 高效助濾劑的作用機理

助濾劑是一系列性能優(yōu)良的陽離子相對高分子聚合物（相對分子質(zhì)量在1萬至2萬），它能提供大量陽離子，吸附在帶負電荷的氧化鐵等細微顆粒上，使其所帶的負電荷被中和而失穩(wěn)，并逐漸聚集成可以被高速過濾器濾料截留的顆粒。當循環(huán)水通過高速過濾器時這些顆粒大部分被過濾掉，從而慢慢消除濁環(huán)水的鐵紅現(xiàn)象，并杜絕此類現(xiàn)象再次發(fā)生。助濾劑需具備以下幾個特點：⑴具有很強的電中和能力，能中和“鐵紅”顆粒表面的負電荷，使其失穩(wěn)；（2）具有很強的水溶性，不影響過濾器的反洗效率；（3）藥劑本身不容易造成過濾器濾料的板結(jié)和過濾器的偏流；（4）藥劑不會造成循環(huán)水的二次污染。

1.2 高效助濾劑的性質(zhì)與應用經(jīng)驗

TS-52675助濾劑是本院自行研制的一個成熟的助劑產(chǎn)品，該產(chǎn)品為強陽離子聚電解質(zhì)，外觀無色至淡黃色液體，易溶于水、不易燃、凝聚力強、水解穩(wěn)定性好、不成凝膠，對pH值變化不敏感，有抗氯性，安全，無毒，可在酸性、中性及堿性系統(tǒng)中使用，不會對日常運行所用的阻垢劑和殺菌劑等的效能產(chǎn)生影響，還可減少聚合硫酸鋁、鐵等無機混凝劑的使用量。

本品起初用于氧化鐵紅（顏料添加劑）生產(chǎn)中的過濾助劑，目的是為了提高氧化鐵紅產(chǎn)品的產(chǎn)率和脫水性，同時希望生產(chǎn)的污水含鐵量和顏色越小越好。后來，在采油污水處理系統(tǒng)中被用做核桃殼過濾器的助濾劑，在板框過濾器和帶式壓濾機中用做助濾劑。隨著熱軋濁環(huán)水系統(tǒng)出現(xiàn)“鐵紅”的現(xiàn)象越來越多，助濾劑被越來越多用于高速過濾器（三層濾料過濾器）的過濾輔助劑，取得了良好的助濾脫色效果。

1.3 高效助濾劑的實驗室研究

取該鋼廠1549熱軋現(xiàn)場濁環(huán)的水樣，向水樣中加入不同濃度的TS-52675助濾劑，均勻攪拌2min后用布式漏斗過濾，實驗結(jié)果如表1所示

表1 TS-52675的助濾實驗結(jié)果

由上表可以看出現(xiàn)場濁環(huán)水樣經(jīng)單純的過濾處理后，效果十分不理想，無論是濁度還是鐵含量下降的程度十分有限，水質(zhì)完全達不到回用標準。而使用助濾劑后的水樣，即使僅僅使用1×10-6%質(zhì)量分數(shù)，再經(jīng)過濾后也可以使?jié)岫扰c鐵含量大幅下降，充分說明了助濾劑的存在使水中的絕大部分氧化鐵顆粒被截留。繼續(xù)增加藥劑濃度使用效果更好。但是2號與3號效果基本相同，再繼續(xù)增加藥劑濃度效果在慢慢變差，所以該鋼廠1549熱軋濁環(huán)水的助濾劑使用質(zhì)量分數(shù)定為2×10-6%最為合適。

2 高效助濾劑的現(xiàn)場應用效果

助濾劑TS-52675的現(xiàn)場投加地點選擇在過濾器的進水管，投加方式采用開孔安裝注射閥，計量泵連續(xù)投加的方式，投加質(zhì)量分數(shù)為2～3×10-6%（按過濾器的進水量計）。助濾劑在現(xiàn)場使用近兩年，由于加入點選擇合理，加入量控制適當，循環(huán)水中殘留低，且對濁環(huán)水系統(tǒng)日常處理用的化學品（如阻垢分散劑、殺菌劑等）具有良好的配伍性，使?jié)岘h(huán)水質(zhì)大幅改善，從未再發(fā)生過鐵紅現(xiàn)象，也沒有出現(xiàn)濾料板結(jié)和過濾器偏流的現(xiàn)象。處理后的濁環(huán)水系統(tǒng)濁度一直維持在10NTU以下，大部分時間在5NTU以下，鐵含量維持在1mg/L以下，大部分時間在0.5mg/L以下。

3 結(jié)論

3.1 TS-52675助濾劑具有高效的助濾作用，在高速過濾器進水前端投加能很好的中和帶負電荷的細微顆粒使其聚集成可以被過濾器截留的顆粒，從而消除熱軋濁環(huán)水系統(tǒng)的“鐵紅”現(xiàn)象。

3.2 針對該鋼廠熱軋濁環(huán)水系統(tǒng)的水質(zhì)情況和水處理流程，TS-52675助濾劑的最佳使用質(zhì)量分數(shù)為2×10-6%～3×10-6%。

Theapp lication of high efficient filter aiding agent in thewater treatmentofhot-rolling turbid circulating system

GUO Feng
(CNOOCTianjin ChemicalResearch&Design Institute,Tianjin 300131)

A factory’s hot-rolling turbid water circulating system often appears“red-corrosion”phenomenon and conventionalmethod of flocculation and sedimentation by adding chemicals cannoteliminate this phenomenon. After study,it is found thatadding high efficient filter aiding agent to the inflow ofhigh speed filters can help filters trapping ultrafine iron oxide particles and improve the filtering capacity of them.Then the“red-corrosion”phenomenon isvanished gradually and thewaterquality of turbid circulating system is improved significantly.

hot-rolling turbid circulating system；“red-corrosion”phenomenon；high efficient filter aiding agent；ultrafine iron oxide particles

10.3969/j.issn.1008-1267.2015.04.014

TQ423.9

B

1008-1267（2015）04-0037-03

2015-03-20