酒鋼連鑄連軋凈化濁環(huán)水處理工藝優(yōu)化

程 峰，何華仁

（酒鋼集團(tuán)宏興股份公司，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

1 水處理工藝現(xiàn)狀及存在問題

酒鋼連鑄連軋濁環(huán)水系統(tǒng)供應(yīng)兩臺鑄機(jī)二次冷卻水及鑄機(jī)、軋機(jī)設(shè)備直接冷卻用水，濁環(huán)系統(tǒng)總供水量6500～7000 m3/h，其中鑄機(jī)二冷水供水量約900～1500 m3/h。回水全部回至旋流井混合除去氧化鐵皮等大顆粒的雜質(zhì)后，一部分進(jìn)入6臺單臺處理能力為500 m3/h的化學(xué)除油器進(jìn)行凈化處理，另一部分進(jìn)平流沉淀池進(jìn)行沉淀處理?；瘜W(xué)除油器出水和平流沉淀池出水一同匯入平流沉淀池吸水井，經(jīng)提壓后至介質(zhì)過濾器進(jìn)行過濾處理，過濾后的凈化濁環(huán)水利用余壓上冷卻塔冷卻后供連鑄機(jī)二次冷卻用水及鑄機(jī)、軋機(jī)設(shè)備直接冷卻用水?；瘜W(xué)除油器的排污水和過濾器的反洗水經(jīng)緩沖池進(jìn)入濃縮池濃縮沉淀后上清液少部分回至平流池處理后循環(huán)利用，大部分排入下水至污水處理廠處理，濃縮后的污泥經(jīng)板框壓濾后泥餅外運(yùn)。投產(chǎn)初期因產(chǎn)量較低，產(chǎn)品單一、水質(zhì)基本能滿足生產(chǎn)需求，但隨著產(chǎn)量的增加和品種鋼的開發(fā)，當(dāng)初的處理工藝已不能滿足生產(chǎn)對水質(zhì)的要求，特別是二次冷卻用水因懸浮物和油處理不達(dá)標(biāo)，夏季4～6月份由于補(bǔ)充新水中帶有柳絮造成生產(chǎn)主線錐形濾網(wǎng)和噴頭堵塞，噴嘴和濾網(wǎng)上附著有大量的油與懸浮物的混合物。不得不利用連鑄機(jī)停澆間隙對連鑄機(jī)噴嘴濾網(wǎng)進(jìn)行拆洗，當(dāng)濾網(wǎng)或噴嘴堵塞嚴(yán)重時，局部噴淋水流量減小，導(dǎo)致鋼坯表面冷卻強(qiáng)度不均，產(chǎn)品出現(xiàn)鐮刀彎甚至裂紋，嚴(yán)重影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。同時濁環(huán)系統(tǒng)因外排水量大，系統(tǒng)大量補(bǔ)充新水，造成新水的大量浪費(fèi)。

2 原處理工藝缺陷分析

2.1 原處理工藝流程見圖1

圖1 原處理工藝流程示意圖

原設(shè)計處理工藝平流池出水和化學(xué)除油器出水匯集至平流沉淀池吸水井，再經(jīng)16臺并聯(lián)運(yùn)行的多介質(zhì)過濾器過濾后上 1#、2#、3#、4#冷卻塔塔冷卻。冷卻后的水進(jìn)入濁環(huán)吸水井，分別有軋機(jī)濁環(huán)供水泵和連鑄機(jī)二次冷卻供水泵供軋機(jī)和連鑄機(jī)使用。系統(tǒng)補(bǔ)充新水補(bǔ)入冷卻塔池，軋機(jī)濁環(huán)水和鑄機(jī)二冷水吸水井相聯(lián)通，吸水井互串。供水懸浮物≥25 mg/L.油含量≥5.0 mg/L，水質(zhì)能滿足軋機(jī)設(shè)備直接冷卻和連鑄機(jī)設(shè)備冷卻水水質(zhì)要求，但不能滿足連鑄機(jī)二次冷卻用水對水質(zhì)的要求。連鑄機(jī)二冷水扇形段安裝有錐形濾網(wǎng)，水中的油泥、銹渣、柳絮等堵塞濾網(wǎng)，不得不利用每個澆次間隙對濾網(wǎng)進(jìn)行檢查清理。影響連鑄機(jī)正常生產(chǎn)。

2.2 旋流井未投加化學(xué)絮凝劑進(jìn)行強(qiáng)化絮凝沉淀

工藝改造前旋流井未投加任何化學(xué)藥劑，旋流井只能利用重力去除大顆粒的氧化鐵皮，對油和粒度較小、重量較輕的懸浮雜質(zhì)不能有效去除。旋流井出水懸浮物≥100 mg/L，油≥8.0 mg/L，使化學(xué)除油器和平流池進(jìn)水水質(zhì)較差，處理負(fù)荷增大。

2.3 平流池處理效果達(dá)不到設(shè)計要求

通過對平流池運(yùn)行工況進(jìn)行評價，平流池溢流堰安裝位置不合理，平流池液位控制過低，導(dǎo)致水力停留時間短，降低了平流池沉淀處理效果；另一方面由于在平流池入口投加化學(xué)除油劑和高分子絮凝劑，除油劑和高分子絮凝劑投加位置不合理，兩種藥劑投加間距較短，使水中乳化油不能有效去除；因平流池停留時間短，高分子絮凝劑水解不完全，產(chǎn)生后絮凝現(xiàn)象，造成多介質(zhì)過濾器濾料板結(jié)，過濾器壓差增大，過濾器頻繁反洗，浪費(fèi)大量反洗水，同時也影響過濾器的過濾效果。平流池溢流堰出水懸浮物平均達(dá)到80 mg/L，油5 mg/L。

2.4 化學(xué)除油器處理效果達(dá)不到設(shè)計要求

通過對化學(xué)除油劑器出水水質(zhì)進(jìn)行評價分析，發(fā)現(xiàn)6臺化學(xué)除油器出水懸浮物平均為30～35 mg/L，油含量為3 mg/L，但水樣靜置約30 min，產(chǎn)生后絮凝現(xiàn)象，水樣中出現(xiàn)灰白色絮狀物，再次測定水樣懸浮物上升約20%～30%。

分析原因一是化學(xué)除油劑和高分子絮凝劑選型不合適，原系統(tǒng)投加的化學(xué)除油劑為聚合氯化鋁，高分子絮凝劑為陰離子型型聚丙酰胺（分子量 ≥1200萬）。通過試驗室混凝沉淀攪拌試驗選用聚合鋁鐵做為除油劑、陽離子型聚丙酰胺做為絮凝沉淀劑，化學(xué)除油器出水懸浮物平均為25 mg/L油含量平均為3.0 mg/L，達(dá)到化學(xué)除油器設(shè)計出水懸浮物和油的去除效果。二是兩種藥劑投加間距太短，經(jīng)過反復(fù)試驗，除油劑應(yīng)投加在化學(xué)除油器進(jìn)水管道離高分子絮凝劑投加點(diǎn)15 m以外，可有效去除水中的懸浮物和油。三是高分子絮凝劑投加濃度過大，經(jīng)過試驗高分子絮凝劑投加濃度應(yīng)控制在0.3～0.5 mg/L,大于0.5 mg/L時因水解不完全產(chǎn)生后絮凝現(xiàn)象，對后續(xù)多介質(zhì)過濾器濾料造成板結(jié)，影響過濾器過濾效果。

2.5 循環(huán)水和補(bǔ)充水中帶入的柳絮堵塞濾網(wǎng)

夏季4～6月份由于補(bǔ)充新水中帶有大量柳絮，盡管在二冷水補(bǔ)水管道上裝有精密過濾器，可以除去柳絮，但原設(shè)計軋機(jī)濁環(huán)水和鑄機(jī)二冷水吸水井相聯(lián)通，吸水井互串，軋鋼設(shè)備冷卻水中的柳絮串入二次冷卻水中，造成二次冷卻水錐形濾網(wǎng)和噴頭堵塞。

2.6 排污水和反洗水不能有效利用

原設(shè)計化學(xué)除油器排污水、過濾器的反洗水經(jīng)濃縮沉淀后溢流液少部分進(jìn)入平流池回收利用，大部分排入下水，進(jìn)入綜合污水廠進(jìn)行處理，系統(tǒng)大

量水的外排增加了污水的處理成本，浪費(fèi)了生產(chǎn)新水。

2.7 未合理利用綜合污水廠的中水，造成新水浪費(fèi)

2011年綜合污水廠建成投產(chǎn)后系統(tǒng)補(bǔ)水有生產(chǎn)新水和中水兩路水，連鑄連軋濁環(huán)水未合理補(bǔ)充中水。原中水補(bǔ)水點(diǎn)在濁環(huán)水冷卻塔池，因中水水質(zhì)不穩(wěn)定，懸浮物和硬度不達(dá)標(biāo)，直接補(bǔ)入供水系統(tǒng)影響二冷水水質(zhì)，中水幾乎不補(bǔ)，造成系統(tǒng)生產(chǎn)新水的浪費(fèi)，影響公司噸鋼耗新水指標(biāo)。

3 改造后工藝流程及說明

3.1 工藝改造后處理流程圖見圖2

圖2 改造后處理工藝流程圖

3.2 退出兩臺層流系統(tǒng)過濾器，增加濁環(huán)水過濾器臺數(shù)

將層流系統(tǒng)1#、2#過濾器進(jìn)出水管路改接，進(jìn)水與濁環(huán)1#～5#過濾器進(jìn)水連接，將層流過濾器 1#、2#改為濁環(huán)系統(tǒng)過濾器。增加兩臺濁環(huán)水過濾器，連鑄連軋濁環(huán)系統(tǒng)介質(zhì)過濾器有16臺增加至18臺。

3.3 利用濁環(huán)水增加的兩臺過濾器對二冷水進(jìn)行二次過濾

對濁環(huán)系統(tǒng)6#～8#介質(zhì)過濾器進(jìn)行改造，過濾器進(jìn)水接原濁環(huán)系統(tǒng)過濾器出口總管道，出水管道重新進(jìn)行敷設(shè)，6#～8#過濾器出水接引至濁環(huán)二次冷卻水冷卻塔與冷卻塔進(jìn)水管道連接，經(jīng)6#～8#介質(zhì)過濾器二次過濾后的出水單獨(dú)供給連鑄機(jī)二次冷卻系統(tǒng)。

3.4 二冷水吸水井與其它濁環(huán)吸水井隔離

將二冷水吸水井與濁環(huán)系統(tǒng)其他吸水井隔離，僅4#冷卻塔出水進(jìn)入二冷水吸水井，保證二冷水和軋機(jī)濁環(huán)水不互串，二次冷卻水能夠單獨(dú)供給。

3.5 反洗水改造

連鑄連軋多介質(zhì)過濾器反洗水全部排入板框緩沖池，后進(jìn)入濃縮池濃縮后壓泥，緩沖池、濃縮池上清液大部分排入下水。多介質(zhì)過濾器每天反洗30臺左右，每小時反洗排水量約200 m3。通過對反洗水管路進(jìn)行改造，在多介質(zhì)過濾器反洗出水總管上加裝DN500管道與板框緩沖池、濃縮池溢流總管相連接，通過閥門控制反洗水全部排入平流池后實現(xiàn)循環(huán)再利用。

3.6 通過對中水管路改造將污水廠處理后的中水做為生產(chǎn)補(bǔ)水

由于污水廠中水水質(zhì)不穩(wěn)定，通過對中水管路進(jìn)行改造，中水補(bǔ)至平流池吸水井，與平流池、除油器出水混合后，再經(jīng)多介質(zhì)過濾器處理后進(jìn)入濁環(huán)吸水井循環(huán)使用。

4 化學(xué)處理方案優(yōu)化

4.1 旋流井加藥方案優(yōu)化

原設(shè)計濁環(huán)回水經(jīng)旋流井通過物理沉淀去除氧化鐵皮等大顆粒的雜質(zhì)后進(jìn)行抓渣處理，旋流井不投加任何化學(xué)藥劑，在旋流井上增加加藥裝置，在旋流井沖渣溝前段通過自流的方式投加化學(xué)除油劑聚合氯化鋁鐵，投加濃度為7.5 mg/L，在沖渣溝末端投加陽離子型高分子絮凝劑，投加濃度為0.2 mg/L，使得進(jìn)入中心筒的絮凝劑充分水解，在旋流井中心筒反應(yīng)使得部分懸浮物及油迅速沉淀。經(jīng)過工業(yè)試驗，將化學(xué)除油劑投加在旋流井的溜槽前段，高分子絮凝劑投加入旋流井溜槽末端，旋流井對懸浮物的去除效果明顯改善。藥劑經(jīng)旋流井混合完全水解，流進(jìn)平流池后有效的提高了平流池的沉淀效果，保證了平流池出水懸浮物≤50 mg/L、油含量≤3.0 mg/L，同時也避免了因高分子絮凝劑水解不完全產(chǎn)生的后絮凝現(xiàn)象。

4.2 化學(xué)除油器加藥方案優(yōu)化

化學(xué)除油器破乳劑、絮凝劑的投加全部由計量泵進(jìn)行投加，投加至化學(xué)除油器進(jìn)水總管，破乳劑在前、絮凝劑在后，兩者投加點(diǎn)相距15 m以上。由于旋流井投加了化學(xué)除油劑和高分子絮凝劑，化學(xué)除油器除油劑和高分子絮凝劑的投加濃度應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行降低，通過混凝沉淀攪拌試驗化學(xué)除油器除油劑和高分子絮凝劑的投加量分別為10 mg/L和0.3 mg/L?；瘜W(xué)除油器出水懸浮物≤30 mg/L，平均值為25 mg/L，油含量≤3.0 mg/L，平均值為2.5 mg/L。均達(dá)到了理想的效果。

5 工藝優(yōu)化改造后的效果評價

(1)工藝優(yōu)化改造后二冷水系統(tǒng)水質(zhì)懸浮物可控制在15 mg/L以下，油控制在2.5 mg/L以下。鑄機(jī)設(shè)備和軋機(jī)設(shè)備直接冷卻水供水懸浮物控制在20 mg/L以下，油控制在3.0以下，滿足了連鑄連軋工藝對濁環(huán)水質(zhì)的要求。

(2)工藝優(yōu)化改造后因二冷水水質(zhì)的改善，二冷水扇形段錐形濾網(wǎng)的清理次數(shù)減少了三分之二。大大地提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。

(3)工藝優(yōu)化改造后因反洗水和化學(xué)除油器排污水的回收利用以及中水的使用，濁環(huán)系統(tǒng)新水補(bǔ)水量從40 m3/h降低到20 m3/h以下，節(jié)約了50%新水補(bǔ)充量，同時降低了污水廠的處理成本，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

6 結(jié)語

連鑄連軋濁環(huán)水供給連鑄機(jī)二次冷卻水及鑄機(jī)、軋機(jī)設(shè)備直接冷卻用水，因水中含有大量的氧化鐵皮、油泥等雜物，處理工藝較為復(fù)雜，特別是連鑄機(jī)二冷水因水質(zhì)原因濾網(wǎng)和噴嘴普遍存在堵塞的現(xiàn)象，噴嘴的堵塞導(dǎo)致鑄坯局部冷卻強(qiáng)度不均勻，造成鐮刀彎、表面裂紋等一系列的質(zhì)量問題。通過對水處理工藝及水處理技術(shù)方案的優(yōu)化改造，能有效的改善濁環(huán)水特別是二次冷卻水的水質(zhì)，保障了連鑄連軋的正常生產(chǎn)；過濾器反洗水的回收利用、中水的合理補(bǔ)充利用可節(jié)約大量生產(chǎn)新水，同時減少廢水排放量，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。