廢水固液分離系統(tǒng)的設計與應用

朱振興(上海安居樂環(huán)保科技股份有限公司，上海 201414)

0 引言

破舊電池回收處理過程中會產生有機廢氣及無機物：破碎過程會產生少量電解液揮發(fā)氣、微量粉塵、氮氣；去除電解液過程會產生大量的有機蒸氣、五氟化磷、氮氣、微量氟化氫；分選過程會產生少量粉塵、少量有機物揮發(fā)氣、極微量氟化氫，去除電解液階段產生的有機廢氣約占電解液中有機物總量的80%。配套廢氣治理通常會使用蓄熱式氧化爐(RTO)去除拆解過程中產生的有機物，使用堿洗脫除五氟化磷及氟化氫。堿洗過程通常會使用NaOH和熟石灰雙堿法脫除無機酸，而廢水固液分離系統(tǒng)是整個環(huán)保治理系統(tǒng)的重要組成部分。正是如此，如何提升廢水固液分離系統(tǒng)設計的合理性，已經(jīng)成為了行業(yè)熱議的話題。

1 廢水固液分離系統(tǒng)應用意義

目前，針對工業(yè)廢水的處理，普遍應用固液分離系統(tǒng)來對廢水進行降害處理。但是相關的系統(tǒng)設計自動化水平比較低，在系統(tǒng)運行的過程中，需要大量的人工操作環(huán)節(jié)，這在很大程度上影響了廢水處理的效率。同時，傳統(tǒng)的系統(tǒng)設計方案無法保證送料的精確性，因此，在系統(tǒng)運行的過程中也會造成一定的浪費。而通過自動化固液分離系統(tǒng)的優(yōu)化設計，能夠較為高效地對工業(yè)廢水進行處理，保證處理的效果，同時降低廢水處理過程中的人力資源投入。尤其針對蓄電池回收處理過程中產生的酸性工業(yè)廢水，能夠起到很好的中和效果，從而降低廢舊電池回收環(huán)節(jié)對自然環(huán)境所造成的影響。固液分離系統(tǒng)設計方案如圖1所示。

2 固液分離系統(tǒng)中來料方式

圖1 固液分離系統(tǒng)設計方案

在酸性工業(yè)廢水處理中，主要是通過石灰溶液來對工業(yè)廢水進行中和以及沉淀處理。而應用固液分離系統(tǒng)進行廢水處理的首要環(huán)節(jié)就是將石灰原料通過自動化控制裝填到系統(tǒng)中。目前固液分離系統(tǒng)的投料方式，主要分為兩種，分別是采用斗式提升機或散裝石灰罐車向料倉進行投料。從斗式提升機的構造上來看，料斗在機殼內裝置，這樣的設計方案能夠有效防止投料過程中產生的粉塵，在投料的過程中，首先需要料斗將石灰盛起，同時，輸送帶將料斗提升，將提升到頂輪后料斗向下翻轉，石灰料進入到接收槽內，然后再進入到料倉中，該石灰料投放工序相對簡單，故該投料方式在生產實踐中得到了廣泛的應用，其缺點就是容易因供料不均引起堵塞從而發(fā)生電機過載。散裝石灰罐車是通過注料軟管與料倉頂部配置的快速接頭連接，并向罐體內部持續(xù)輸入壓縮空氣，石灰粉與空氣混合后一起被壓送進料倉。一般情況下，為防止壓縮空氣在石灰料倉內憋壓短路導致投料不暢，在石灰料倉頂部都會配有集塵器和旋風分離器，集塵器的作用是將料倉內的空氣及時排出，旋風分離器則是通過旋轉離心力和袋濾器對排出的空氣進行氣固分離，并將收集的石灰粉塵定期送回料倉循環(huán)使用。通過切換集塵器的正壓工作模式和負壓工作模式還可以對旋風分離器的袋濾器進行定期反吹清理。這種來料方式自動化程度高，可實現(xiàn)PLC連鎖控制。但對石灰料倉的安裝場地有特殊要求，必須滿足散裝罐車的通行條件和作業(yè)范圍才行。

3 固液分離系統(tǒng)來料、投料自動控制設計

針對目前不斷上升的工業(yè)廢水處理需求，需要進一步提升固液分離系統(tǒng)的來料、投料環(huán)節(jié)的自動化水平，來保證廢水處理的效率。在文章所研究的設計方案中，通過在料倉的頂部和底部設有兩個料位計，與環(huán)保設備系統(tǒng)聯(lián)鎖控制，對料倉的來料，投料狀態(tài)進行實時監(jiān)控，當石灰料倉的高度超過高物位時可進行聲光預警，從而停止供料。同樣的道理，料倉內的石灰儲量超下限時，系統(tǒng)通過控制面板報警顯示低物位狀態(tài)，提示操作人員需要在料倉中加料。為了能夠更加精確地了解石灰料的使用量，在設計中增加了稱重模塊，模塊中稱重傳感器能夠將重量信息轉變?yōu)殡娦盘栞敵?。一般安裝在料倉的支座底部，通過接線盒與稱重儀表連接，能夠精確的顯示料倉的余料情況，并記錄下每一階段的石灰使用量，與傳統(tǒng)的來料、投料系統(tǒng)相比，可以更好地完善水處理工藝，提高投料系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。石灰在投料的過程中容易起拱，形成空洞，所以料倉還需要配置振動器，振動器又叫料倉破拱器，其原理是通過高頻振動的方式疏松粉料，均勻下料給投料裝置，保證下料的通暢性。在料倉的下料口需要設置插板閥，通過調節(jié)閥口的開度控制石灰的供給量，以滿足固液分離系統(tǒng)的工藝需求。

4 石灰給料裝置設計

固液分離系統(tǒng)中的石灰粉只有加水攪拌，對石灰進行稀釋，才能應用于工業(yè)廢水的處理。為了將料倉內的石灰粉輸送到攪拌槽內調制石灰乳，在插板閥的出口處安裝螺桿給料機。螺桿給料機主要由驅動裝置、筒體、進料口、驅動軸、螺旋葉片、出料口和端蓋軸承組成。螺旋葉片和驅動軸是焊在一起的，它和筒體組合形成一條曲面的通道，當驅動軸轉動時，由于石灰自身的重力，以及筒體與石灰之間的摩擦力，所以在葉片旋轉的過程中石灰并不會旋轉，而葉片的旋轉會對石灰產生推力，在推力的作用下石灰會向前移動，從而完成石灰的給料輸送動作。螺桿給料機的給料能力由主軸的轉速、筒體的外徑和葉片的螺距等因素決定。在給料裝置運行的過程中，石灰的投加量，取決于電機的頻率，因此能夠通過控制電機頻率，來調整投加量，并保證在加水的過程中能夠同步進行石灰的投放。該給料方式能夠對給料量進行有效地控制，并始終保持補給水的供給能夠滿足石灰乳攪拌的需求，因此能夠保證較好的給料效果以及攪拌效果。

5 固液分離藥劑定量配制系統(tǒng)設計

在工業(yè)廢水處理的過程中，通過收集廢水進行沉淀處理，可以更好的對水資源進行循環(huán)利用。而將廢水沉淀的環(huán)節(jié)被稱為固液分離，一般來說，采用石灰乳溶液來對廢水進行沉淀。石灰乳溶液為堿性，在污水處理中堿性的石灰會對酸性的污水起到中和的作用，石灰乳中的鈣離子會與廢水中的氟離子結合，并產生固體沉淀物，因此石灰能夠在工業(yè)廢水處理中發(fā)揮很大的作用。為了保證對工業(yè)廢水的處理效果，往往通過加入絮凝劑能將沉淀物(氟化鈣)和水分離，通過應用絮凝劑能夠保證污泥的凝固性，從而提升固液分離度。由于石灰的溶水性不強，在與水融合后還存在大量的顆粒物，在長期的輸送中可能對輸送管道造成堵塞，因此在生產實踐中還需要對石灰乳進行配置。在配置的過程中補給水會通過管道輸送到石灰乳調制槽中，進入到調制槽與石灰混合，在攪拌器的作用下，將石灰與水混合，在攪拌槽中溶解，形成1%～5% 的石灰乳狀液，該濃度的石灰乳能夠在很大程度上防止由于石灰乳中顆粒過多對輸送管道造成堵塞。在完成石灰乳配置后需要通過螺桿泵送到到混合池中進行固液分離藥劑調配，在這一環(huán)節(jié)中，絮凝劑儲罐中的絮凝劑與配置完成的石灰乳共同流入到混合池中，二者混合產生的混合液共同對廢水起到沉淀作用。對于石灰乳以及絮凝劑的混合配置需要應用定量配置系統(tǒng)。定量配制系統(tǒng)主要由送料泵、管道、閥門組成。其工作原理為：在送料泵的出口設置了回流管道和調節(jié)閥，當主給料管道上的閥門開度變小時，多出的藥劑通過回流管道返回至儲液罐中循環(huán)利用。這種方式不但可以控制石灰乳和絮凝劑的同步混合比，還可以提高泵的可靠性。一般而言，預先設定好送料泵的轉速和管道流量后不再調整。該固液分離藥劑定量配制系統(tǒng)的自動化水平較高，在運行過程中人工干預較少，且嚴格控制石灰乳濃度，因此能夠有效避免石灰乳輸送管道堵塞的問題。

6 沉淀池污泥清理系統(tǒng)設計

完整的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)不僅包括能夠對廢水進行固液分離的裝置，同時還需要包括污泥的清理裝置，從而保證廢水處理的高效性以及順暢性。在整個固液分離系統(tǒng)中，矩形平流式沉淀池主要起到污泥清理的作用。根據(jù)對廢水處理工序的需求分為混合區(qū)、沉淀區(qū)和澄清區(qū)?；亓鞯膹U水在混合區(qū)與石灰乳溶液、絮凝劑混合，從而提升對廢水的沉淀能力；混合后的廢水流入沉淀區(qū)，在此區(qū)域中廢水與石灰乳、絮凝劑產生持續(xù)的化學反應，從而對廢水進行沉淀；經(jīng)過沉淀降害后的廢水溢流入澄清區(qū)儲存?zhèn)溆谩＞匦纹搅魇匠恋沓赝ǔ２捎描燔囀焦文鄼C清理污泥，桁車式刮泥機由桁車架、軌道、刮泥板、導架、驅動機構、吸泥泵和行程開關等機構組成，刮泥機運行時，利用V字形刮泥板將沉淀池底部的泥垢向一側推動，提高污泥的濃度，并通過吸泥泵將濃縮后的污泥排入集泥槽中暫存。由于桁車式刮泥機工作時都是單向運動，污泥在深沉池底部停留的時間較少，所以有很高的工作效率。集泥槽中的污泥通過板框壓濾機進行固液分離，從板框壓濾機的構成上來看，主要包括機架、濾板、濾框以及集液槽等。在整個機械結構上濾板以及濾框呈交替排列，從而組成濾室。在污水處理中，螺桿泵首先會將槽內污泥擠壓到濾室中，在擠壓作用下，濾布上會產生大量的濾渣，指導濾渣將濾室填充。濾框以及濾板邊角處的孔洞，作為完整的通道，能夠將濾渣排出，在完成排渣后，壓濾機會對濾布進行清理，在這個過程中板框也會得到重新壓緊，從而進入下次作業(yè)循環(huán)。整個污泥清理系統(tǒng)簡單高效，在工業(yè)廢水的處理上具有很大的應用優(yōu)勢。

7 結語

中國每年都會產生大量的廢棄電池，而如果無法對這些廢棄電池進行妥善的處理，將會嚴重污染環(huán)境。目前，針對廢舊電池的回收處理過程的廢水處理，主要采取固液分離系統(tǒng)，通過系統(tǒng)中的石灰乳以及絮凝劑來對其產生的廢水進行降害處理。傳統(tǒng)的固液分離系統(tǒng)自動化水平比較低，因而廢水處理的效率也比較差。對此，需要進一步提升固液分離廢水處理系統(tǒng)的自動化水平，在設計層面上對現(xiàn)有的固液分離系統(tǒng)進行合理的優(yōu)化，并結合具體的環(huán)保治理需求，不斷提升水資源循環(huán)利用效率。只有這樣才能充分發(fā)揮固液分離系統(tǒng)在工業(yè)廢水處理中的作用，并促進社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。