陶瓷原料車間循環(huán)水處理系統(tǒng)設計與運行分析

韓復興 劉衛(wèi)紅 黃晨

摘 ?要 ?文章分析了陶瓷廠原料車間循環(huán)水處理現(xiàn)狀，并以造粒流化床技術為核心設計出了新型廢水絮凝沉淀池，并對現(xiàn)有循環(huán)水處理系統(tǒng)進行了改良，文章還分析了系統(tǒng)運行情況和控制技術指標，該系統(tǒng)具有占地少、投資少、運行平穩(wěn)、運行成本低、凈化效果好等優(yōu)點

關鍵詞 ?建筑陶瓷;原料車間;坯料廢水;渦流反應;結團型絮凝

0 ?引 ?言

水是事關國計民生的基礎性自然資源和戰(zhàn)略性經濟資源，是生態(tài)環(huán)境的控制性要素。我國人多水少，水資源時空分布不均，供需矛盾突出，全社會節(jié)水意識不強、用水粗放、浪費嚴重，水資源利用效率與國際先進水平存在較大差距，水資源短缺已經成為生態(tài)文明建設和經濟社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸制約?！秶夜?jié)水行動方案》（發(fā)改環(huán)資規(guī)〔2019〕695號）提出“到2020年，節(jié)水效果初步顯現(xiàn)。萬元國內生產總值用水量、萬元工業(yè)增加值用水量較2015年分別降低23%和20%，規(guī)模以上工業(yè)用水重復利用率達到91%以上”。

建筑陶瓷生產過程中會產生大量廢水，年產1 000萬平方米的釉面磚生產企業(yè)，年新水用量超20萬噸;年產1 000萬平方米的拋光磚生產企業(yè)，年新水用量超30萬噸，均已經屬于高用水企業(yè)。水的節(jié)約、凈化和循環(huán)利用既是國家戰(zhàn)略、企業(yè)主體責任，也有很好的經濟價值;動輒上百畝，甚至上千畝的陶瓷廠區(qū)，雨水收集、循環(huán)利用既是環(huán)保的需要，也是寶貴的資源財富。建筑陶瓷生產企業(yè)作為用水大戶，應該做好水務管理、做好節(jié)水診斷、貫徹節(jié)水標準，并且積極探索節(jié)水新技術、提高智慧管理水平、持續(xù)優(yōu)化用水系統(tǒng)、爭做行業(yè)水效領跑者。那么，設計和運行好建筑陶瓷原料車間循環(huán)水系統(tǒng)顯得極其重要。

1 ?廢水的來源及現(xiàn)有廢水處理技術

1.1廢水來源

建筑陶瓷廠廢水主要包括雨水、洗車廢水、原料車間坯料清潔廢水、壓機冷卻循環(huán)水、制釉車間釉料清潔廢水、釉線釉料清潔廢水、拋光磨邊廢水、煤氣站、窯爐及噴霧干燥塔含酚有機循環(huán)水、生活辦公廢水等10個方面的廢水，目前80%以上進行了水循環(huán)利用。建筑陶瓷原料車間廢水也可以稱為坯料清潔廢水，包括長石、石英、瓷土等原料的洗滌加工廢水，球磨機、漿池、滾筒篩、震動篩、噴霧干燥塔、料倉、皮帶及場地清潔用廢水和電磁除鐵器冷卻、柱塞泵冷卻用水。廢水中，除了微量跑冒滴漏油品和包裝物外，大部分固體分散物質為坯用原料和砂礫、水泥。

1.2現(xiàn)有廢水處理技術

在污水處理工藝中， 分為重力自然（自由）沉淀和混凝（干涉）兩種工藝。由于陶瓷原料車間廢水屬于高濁度廢水，主要原因為陶瓷球磨細度控制在250目，大顆?？梢栽谥亓ψ饔孟鲁?，而懸浮顆粒，尤其是膠體顆粒，由于丁達爾現(xiàn)象，依靠重力自然（自由）沉降幾乎不可能起太大作用。而混凝效果取決于混凝工藝、混凝沉淀池的設計和廢水處理工藝技術的設計?；炷恋沓匕此鞣较蚍譃槠搅魇?、幅流式、豎流式和渦流式四種。傳統(tǒng)陶瓷廢水沉淀池主要為平流式，改進型的平流沉淀池加交錯隔板或在隔墻加交錯出水口，造成水流成S型運動，延長水流時間和面積，目前這一類沉淀池在陶瓷企業(yè)的應用比例占80%以上，也有企業(yè)不對自然沉淀改造，直接加入混凝劑攪拌沉淀，甚至不攪拌沉淀。另一類的沉淀池為豎流式沉淀池，改進型的豎流沉淀池增加斜板或斜管以及刮泥設備，目前這一類沉淀池在陶瓷企業(yè)的應用比例不足10%以上，盡管效率和投入相對平流式要好一些，但是浪費極大，運行成本極高。更為先進的渦流反應式沉淀池，以及水力循環(huán)澄清技術和造粒流化床技術在陶瓷產業(yè)廢水處理系統(tǒng)中尚不多見。

2 ?水處理系統(tǒng)設計

2.1結團凝聚工藝原理

結團凝聚是一種利用有機高分子絮凝劑在高濃度污泥中制造密實團粒的方法，結團凝聚法制造的團粒可稱為結團絮凝體，它比普通絮凝體、密實體沉降速度快，極易脫水，同時由結團凝聚體構成的高濃度懸浮層具有與濾層相類似的截留雜質能力，使原水迅速得到澄清。渦流反應器在噴射水力或攪拌葉片的作用下，上向流結團凝聚柱中的水流上升速度很高，懸浮層體積濃度也很高，因而懸浮層空隙中的實際水流速度更高，在重力作用和水力作用下，擠壓形成密實團粒和密實團粒懸浮層，隨著密度和厚度增加，失去平衡的團粒開始形成泥渣跌落在泥渣排放區(qū)。渦流反應池依據(jù)渦流反應器的不同分為水力循環(huán)沉淀池和造粒流化床技術。

2.2造粒流化床技術

造粒流化床工藝設計見圖1，造粒流化床從下至上分為積泥區(qū)1、渦旋噴漿區(qū)2、沉降區(qū)3、結團凝聚區(qū)4、斜管隔離區(qū)5、清水區(qū)6、溢流出水區(qū)7。調和后成一定比重、流速的原料車間廢水經氣動隔膜泵加壓后通過泥漿管道8進入預混室9，絮凝劑液體也經過管道10進入預混室，在預混室內與一定比重、流速的絮凝劑高壓水溶液進行預混，經渦旋噴頭噴入噴淋室11。在高壓渦旋水力作用下上向流結團，由于高壓水力和重力的平衡和擠壓，形成致密結團凝聚體和懸浮層12，并快速向非高壓渦旋水區(qū)膨脹，最后由于失衡，隨重力形成泥渣沉降在沉淀區(qū)3，由于水壓和虹吸作用，經泥漿管13外排。

2.3原料車間廢水處理系統(tǒng)設計

某陶瓷廠原料車間廢水處理系統(tǒng)工藝流程圖見圖2。原料車間坯料廢水經油水分離，除去浮油后，經100目滾筒圓篩篩去砂粒，在水質調節(jié)池內調節(jié)污水，用氣動隔膜泵將污水和預溶調節(jié)好的絮凝劑泵入造粒流化床預混室預混，繼而經噴頭噴入噴淋室，在高壓渦旋水力作用下上向流結團，由于高壓水力和重力的平衡和擠壓，形成致密結團凝聚體和懸浮層，并快速向非高壓渦旋水區(qū)膨脹，最后由于失衡，隨重力形成泥渣，沉降在沉淀區(qū)，由于水壓和虹吸作用，經泥漿管外排。水經懸浮層過濾，斜管沉降區(qū)沉降，清水區(qū)沉降，最后經溢流區(qū)溢流孔溢出，溢流集聚后進入清水池，清水池殺菌、過濾后循環(huán)利用。泥渣經板式壓濾機脫水后，形成泥餅，泥餅作為生產原料循環(huán)利用，水進入調節(jié)池。

3 ?運行分析

3.1生產運行分析

生產時，污水濃度、PH值、絮凝劑濃度、污水壓力、絮凝劑壓力、水位要保持相對穩(wěn)定，懸浮層厚度、各工作區(qū)也保持相對穩(wěn)定，溢水管、污水管、絮凝劑管、泥漿管、渦旋噴頭都要定期清洗、保持暢通，防止懸浮層密實團粒沖出斜管層，發(fā)生“溢鍋”事故。正確使用絮凝劑，既要滿足絮凝團聚要求和形成密實團粒凝聚要求，也要保證懸浮層具有良好的水的通透性和保持一定的松散性，能形成一定厚度的懸浮層，并及時落入沉淀區(qū)。絮凝劑同時采用類聚合物，一類是無機聚合物，譬如聚合氯化鋁（PAC）、聚合氯化鋁鐵（PAFC）;一類是有機高分子聚合物，譬如聚丙烯酰胺（PAM）。原水水質：PH值為7.5～8.5，SS2 700～5 000 mg/L，COD5為160～190 mg/L，BOD5為75～80 mg/L。處理后水質符合《陶瓷工業(yè)污染物排放標準》（GB25464-2010）新建企業(yè)水污染物排放濃度限制及單位產品基準排放量規(guī)定，即PH值為6～9，COD5<50 mg/L，BOD5<10 mg/L，SS<50 mg/L。

3.2經濟可行分析

經濟運形及環(huán)境收益分析如下：

（1）運行費用工程折舊： 工程總投資250萬元，其中設備投資200萬元，土建投資100萬元。設備折舊按15年、土建折舊按20年計、折舊費計15萬元/年。藥劑費：工業(yè)PAC按1 500元/噸計，年耗100噸;工業(yè)PAM按2.4萬元/噸計，年耗量20噸，折款63萬元。電費：工程常用功率為60 kW，年耗電15.8×104 kWh，電價按0.70元/ kW·h計，折電費11.06萬元。人工費：處理工程定員6人，每人月工資按4 000元計，全年工資為28.8萬元。處理工程年運行總費用為117.86萬元。

（2）增收節(jié)支，本工程實施后主要的節(jié)支款項為節(jié)約水資源費：處理后的廢水循環(huán)利用按陶瓷廢水排放量的100%計，年節(jié)約新鮮水50×105 m3，當?shù)厮Y源費按0.90元/ m3計，年節(jié)支45萬元。固廢100%回收利用，年可生產固廢2萬噸，以當?shù)靥沾稍暇鶅r200元/噸計，年節(jié)支約400萬元。合計年節(jié)約445萬元/年。

（3）環(huán)境效益分析，采用該技術處理陶瓷原料車間廢水，處理后全部用于生產，實現(xiàn)原料車間廢水零排放。年節(jié)約水資源50×105 m3、資源化利用固廢2萬噸，徹底解決污陶瓷工業(yè)水染物排放，環(huán)境效益明顯。

4 ?結 ?論

通過分析，得出以下幾點結論：

（1）利用結團凝聚工藝原理和造粒流化床工藝渦流技術，在高壓渦旋水力作用下，上向流結團，由于高壓水力和重力的平衡和擠壓，形成致密結團凝聚體和懸浮層;懸浮層膨脹進入沉淀區(qū)，隨重力失衡形成泥渣，在虹吸作用下外排。

（2）生產時，采用油水分離、污水調和、復合絮凝劑、預溶、榨泥脫水等工藝，處理后污水排放值先進。

（3）項目技術先進、占地少、基建投入少、人工費用低、運行費用低，經濟效益、社會效益、環(huán)境效益明顯，而且節(jié)省土地、廠房投入，整體效益明顯。

參 考 文 獻

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Abstract： This paper analyzes the current situation of the circulating water treatment in the raw material workshop of ceramic factory， designs a new type of wastewater flocculation and sedimentation tank based on the pelletizing fluidized bed technology， and improves the existing circulating water treatment system. It also analyzes the operation of the system and the control technical indicators. The system has the advantages of less land occupation， less investment， stable operation， low operation cost and good purification effect advantage

Key words： building ceramics; raw material workshop; waste water; eddy carrent ?reator; pellet coagulatian