冶金工業(yè)廢水處理高效污廢水凈化裝置

目前，許多工礦企業(yè)、冶金企業(yè)及市政給水處理系統(tǒng)中存在大量的高濁高懸浮物的污廢水，如煉鋼及軋鋼生產(chǎn)線開式循環(huán)水系統(tǒng)、礦井廢水與洗煤廢水、給水廠濾池反洗水、地表水給水處理等。該類污廢水往往得不到徹底有效的處理，對生產(chǎn)工藝、廠區(qū)及城市環(huán)境都造成一定程度的影響。雖然傳統(tǒng)工藝及其升級產(chǎn)品(如高密度澄清池、一體化水凈水器等)得到不斷地研究與應(yīng)用，但整體效果仍未能達(dá)到理想狀況，存在占地面積大，能耗高，二次污染嚴(yán)重，運(yùn)行管理費(fèi)用高等缺點(diǎn)，制約了其市場應(yīng)用。

　　高效污廢水凈化裝置(HEWPD)是針對現(xiàn)有的高密度澄清池、一體化凈水器、化學(xué)除油器及稀土磁盤等設(shè)備存在的不足而研發(fā)的一種新型技術(shù)及裝備，該產(chǎn)品具有結(jié)構(gòu)合理、工藝先進(jìn)、性能優(yōu)良，以及運(yùn)行成本低、維護(hù)管理方便等特點(diǎn)，在處理高懸浮物含油污廢水時(shí)，是傳統(tǒng)工藝設(shè)施的理想替代品。本文對HEWPD工作原理、技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，并通過工程改造實(shí)例，從工藝流程、處理效果、經(jīng)濟(jì)技術(shù)等方面進(jìn)行對比分析，HEWPD具有流程短、占地少、投資省、能耗低等優(yōu)勢。

　　1、HEWPD工作原理及技術(shù)特點(diǎn)

　　1.1 工作原理

　　針對高密度澄清池工作原理及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在立體化密閉結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，HEWPD設(shè)計(jì)旋流式及自耦式水力混合裝置，采用負(fù)壓自吸式污泥內(nèi)回流技術(shù)，在高效去除原水懸浮物的同時(shí)，能有效降低出水溶解油的含量。

　　HEWPD關(guān)鍵技術(shù)主要通過以下方式實(shí)現(xiàn)：

　?、龠M(jìn)水大顆粒水力分離的有效措施;

　?、诨炷齽┘靶跄齽┑幕旌蠒r(shí)間、空間及G值的控制;

　　③絮凝水體流道結(jié)構(gòu)及填料的優(yōu)選;

　?、芪勰嗷亓骷芭盼劭刂?

　?、菹O(shè)備內(nèi)部死角的影響。

　　HEWPD結(jié)構(gòu)及工作原理見圖1。

　　1.2 技術(shù)特點(diǎn)

　　1.2.1 旋流沉砂混合技術(shù)

　　HEWPD主體設(shè)備底部內(nèi)置旋流預(yù)分離與混凝劑混合的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，可完全代替砂水分離器與管道混合器的組合，在大尺寸砂粒及其它大顆粒進(jìn)入設(shè)備主體之前得到去除的同時(shí)，將混凝劑在30～60s內(nèi)快速混合均勻，以達(dá)到混合反應(yīng)的最佳條件。

　　旋流預(yù)分離混合結(jié)構(gòu)以離心沉淀原理為核心，整合無動力水力驅(qū)動與混合工藝，在實(shí)現(xiàn)自動排砂的同時(shí)對混凝劑混合G值進(jìn)行調(diào)節(jié)。通過內(nèi)置旋流預(yù)分離混合結(jié)構(gòu)，在不增加系統(tǒng)占地的同時(shí)大幅降低設(shè)備成本，對不同藥劑及不同原水水質(zhì)有較強(qiáng)的適應(yīng)性。

　　1.2.2 可調(diào)式旋轉(zhuǎn)混合填料

　　原水在無需額外增加外部動力的情況下，利用水流通過特殊構(gòu)造的填料，形成旋流、層流及紊流等多種流態(tài)，保證在混合階段及絮凝階段混合要求，使數(shù)種物料得到充分混合，能適應(yīng)水流在較大范圍內(nèi)流量及流速的變化。由于沒有額外的動力消耗，因此可省掉相應(yīng)的攪拌機(jī)械，避免了后期電能的消耗及機(jī)械設(shè)備的維修及保養(yǎng)工作。

　　HEWPD系統(tǒng)主體設(shè)備頂部設(shè)置有豎流式多回轉(zhuǎn)流道的絮凝劑混合結(jié)構(gòu)，并且流道內(nèi)采用不同性質(zhì)及構(gòu)造的混合填料，通過調(diào)節(jié)混合裝置內(nèi)填料的級配和數(shù)量，可實(shí)現(xiàn)不同水質(zhì)對絮凝劑混合速度梯度的不同要求，并能在100~20s-1之間逐漸減小，達(dá)到絮凝反應(yīng)的最佳工況。

　　1.2.3 自吸式污泥回流及高效濃縮技術(shù)

　　通過自吸式的污泥回流裝置，將濃縮的污泥回流至絮凝區(qū)，形成穩(wěn)定的污泥層，使絮凝后的水質(zhì)更加穩(wěn)定。同時(shí)，污泥斗內(nèi)濃縮污泥經(jīng)過不斷回流，底層污泥濃度更高。經(jīng)定期排出的污泥可直接加壓至污泥脫水裝置，而無需額外增加污泥濃縮池。

　　設(shè)備初期運(yùn)行一定時(shí)間后在內(nèi)部泥斗積存大量污泥，通過設(shè)備進(jìn)水管道的負(fù)壓自吸結(jié)構(gòu)將含有大量藥劑的濃縮污泥吸入絮凝區(qū)。在進(jìn)水管路投加藥劑的同時(shí)對部分污泥進(jìn)行回流，增加了大顆粒凝結(jié)核的數(shù)量，有利于絮凝礬花的快速形成，從而節(jié)省了進(jìn)水藥劑的投加量。采用負(fù)壓自吸結(jié)構(gòu)的污泥回流技術(shù)無需設(shè)置污泥回流泵，不需要額外增加能耗。

　　1.3 技術(shù)優(yōu)勢

　　1.3.1 節(jié)省藥劑

　　絮凝反應(yīng)區(qū)中的污水在助凝劑和回流污泥的作用下，形成高濃度的懸浮泥渣層來增加顆粒碰撞機(jī)會，有效吸附膠體、懸浮物、乳化油及金屬離子等污染物。同時(shí)采用污泥回流技術(shù)不僅可以節(jié)省藥劑投加量，而且可使反應(yīng)區(qū)內(nèi)的懸浮固體濃度維持在最佳水平，從而達(dá)到優(yōu)化絮凝反應(yīng)的目的。

　　1.3.2 節(jié)省投資及運(yùn)行成本

　　借助于污泥循環(huán)和投加聚合物，泥斗中的濃縮污泥濃度可以達(dá)到20～50g/L，而常規(guī)沉淀池污泥濃度一般僅為5～10g/L。污泥濃度的提高意味著污泥脫水系統(tǒng)規(guī)模減少、投資及運(yùn)行成本降低，設(shè)備排污可直接提升至污泥脫水設(shè)備，而不需要單設(shè)污泥濃縮池。

　　1.3.3 節(jié)省污泥系統(tǒng)能耗

　　高效濁水凈化裝置密閉運(yùn)行，承壓排污，壓力可達(dá)0.25MPa，可直接在排污管路設(shè)置污泥加壓泵排至污泥脫水機(jī)，可降低污泥泵25～35m的揚(yáng)程。

　　1.3.4 有效解決設(shè)備及排泥系統(tǒng)堵塞問題

　　采用承壓排污，管路中的污泥流速可控，不易堵塞，且排污較為徹底，排污結(jié)束時(shí)，管路中的排污水污泥濃度較低，不易沉積在設(shè)備內(nèi)部及管路中。設(shè)備內(nèi)部水流死角區(qū)域接出排污及沖洗設(shè)施，定期對死角中的集泥清理排除，可有效解決設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件及填料的堵塞問題。

　　2、工程應(yīng)用

　　2.1 工程概況

　　某鋼鐵廠其中一條煉鋼連鑄生產(chǎn)線的直接冷卻循環(huán)水系統(tǒng)規(guī)模為1500m3/h，循環(huán)水經(jīng)化學(xué)除油器處理后水質(zhì)仍然較差，懸浮物及油含量超標(biāo)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，系統(tǒng)排污水量較大且二次污染嚴(yán)重。采用HEWPD進(jìn)行改造后，縮短了工藝流程，其出水直接上塔，省去二次提升泵、熱水池等。同時(shí)考慮機(jī)械設(shè)備、電氣、儀表、土建等產(chǎn)生的總投資、占地、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用，可以看出HEWPD系統(tǒng)的工程經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢明顯。本工程改造前后工藝流程見圖2及圖3。

　　2.2 應(yīng)用效果

　　通過HEWPD系統(tǒng)對煉鋼連鑄循環(huán)水進(jìn)行處理回用，大大減少了系統(tǒng)排污量，實(shí)現(xiàn)零排放，水質(zhì)改善效果明顯，改造前后系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)對比見表1。

　　2.3 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

　　經(jīng)過該設(shè)備處理后出水水質(zhì)優(yōu)于改造前，完全滿足冶金行業(yè)煉鋼及軋鋼工藝濁環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備用水要求，無需設(shè)置過濾器等設(shè)施。與高密度澄清池、化學(xué)除油器、稀土磁盤等典型水處理設(shè)施相比，本系統(tǒng)具有流程短、占地少、投資省、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，該工程采用HEWPD工藝與原工藝工程經(jīng)濟(jì)對比分析見圖4。從圖4可以看出，HEWPD工藝一次投資比傳統(tǒng)工藝略高，但在工程占地、土建投資、運(yùn)行費(fèi)用等方面具有明顯的優(yōu)勢。

　　3、結(jié)語

　　隨著當(dāng)今世界能源的日趨緊張，越來越多的水處理設(shè)備在節(jié)能降耗、提效增產(chǎn)方面日臻完善。高效濁水凈化裝置在水處理行業(yè)尤其在惡質(zhì)水處理領(lǐng)域體現(xiàn)出優(yōu)異的性能和成效。HEWPD系統(tǒng)針對工程應(yīng)用中出現(xiàn)的各種問題，通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化系統(tǒng)，采用專用材料、專有技術(shù)和獨(dú)特工藝等多項(xiàng)措施，減少了設(shè)備耗能，降低了廢棄物排放量，提高了運(yùn)行效率，達(dá)到了節(jié)能減排的目的，具有深遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。