化学除油器与稀土磁盘在轧钢废水处理中应用的综合分析

2023-02-20

一条年产量为100万吨的棒材生产线和一条年产量为60万吨的线材生产线, 设计浊环水总循环水量在3300m3/h左右, 废水处理设备则按3600m3/h处理量配置。浊环水在循环过程中水质会不断恶化, 因此大多数钢铁企业对轧钢废水采取了严格的水质控制指标, 为了达到控制指标, 有的企业采用了化学除油器处理方式, 有的企业采用了稀土磁盘处理方式。

1 化学除油器净化废水设备综合分析

1.1 化学除油器及其配套设备的工作原理、工艺流程简介

化学除油器处理工艺是通过化学、物理作用达到净化水质的目的。废水先在旋流池进行沉淀以达到去除粗颗粒的目的;然后通过加压泵组送往管道混合器使水和药剂进行混合, 在管道混合器中通过投药装置投入聚丙烯酰胺和聚合氯化铝;投药后的水进入化学除油器反应池进行搅拌以加快反应速度;然后水通过反应池上部溢流孔进入到除油器沉淀室 (沉淀室上部装有六角蜂窝填料) , 大部分沉淀物将沉淀到储泥斗中形成油泥;处理干净的水从上部溢流堰流出被循环使用, 最终出水含油量被降到5mg/L以下, 悬浮物含量被降到20mg/L以下。储泥斗底部装有油泥排污阀门, 打开排泥阀门后, 油泥进入油泥池, 然后经提升泵组加压送往板框压滤机进行压滤脱水并形成泥饼, 泥饼被送往烧结进行回收利用 (泥饼含水率≤30%, 含铁量在40%以上) 。由以上内容可以看出, 化学除油器是利用投加药剂使废油及悬浮物进行絮凝沉淀以达到分离净化的目的;油泥处理方式是通过压滤脱水方式进行的, 但实际上按以上工艺流程和工作原理对油泥进行处理的方法基本上无法实现, 大多数情况下油泥被直接排放。

1.2 经济指标分析

1.2.1 前期投入

据考察, 化学除油器全套设备吨水投资费用在800～850元之间。按3600m3/h废水处理量计算, 设备总投资费用在288-306万元之间。

1.2.2 占地情况

按每台600m3/h处理量计算, 共需6台, 占地面积约1000m2左右 (包括加药间、油泥池及板框压滤间) 。

1.2.3 设备的装机容量

按每台600m3/h处理量计算, 共需安装6台, 总装机容量为82kW。每天实际用电量为670kw左右, 按350天计算, 每年用电总量为23.45万kW左右, 按每度电0.5元计算, 每年耗电费用为11.7万元。

1.2.4 吨水药剂费用

化学除油器一般使用聚丙烯酰胺和聚合氯化铝二种药剂, 按一般药剂使用量计算, 聚丙烯酰胺投入浓度为1mg/L左右, 聚合氯化铝投入浓度为10mg/L左右, 吨水药剂费用为:0.043元/吨水, 年药剂总费用为119.2万元。

1.3 化学除油器净化废水设备优缺点分析

1.3.1 优点

设备前期投资省, 占地面积较小、操作维护方便, 投入足够药剂后水质可以满足生产需求。

1.3.2 缺点

(1) 化学除油器最大的缺点是油泥处理困难, 据考察, 大多数采用板框压滤机处理油泥的工艺使用情况都很不理想, 主要原因是油泥含油量高、含氧化铁皮高, 在压饼过程中, 箱式隔膜板框压滤机滤布会出现被油污堵死无法继续过滤压饼的现象, 另外锋利的氧化铁皮使滤布的破损率极高, 基本上不能实现正常压饼。油泥排放形成了二次污染。

(2) 排泥困难, 六角蜂窝填料容易堵塞。

(3) 药剂费用较高、运行费用较高。

1.4 综述

化学除油器净化废水设备由于前期投资较少且能够满足轧钢污水处理的需求, 因此在早期钢铁企业中得到了广泛的应用, 但由于其自身处理工艺存在缺点, 不可避免的造成了可回收资源的浪费和环境污染。

2 稀土磁盘净化废水设备

2.1 稀土磁盘及其配套设备的工作原理、工艺流程简介

稀土磁盘处理工艺是通过物理、化学作用达到净化水质的目的。废水先在旋流池进行沉淀以达到去除粗颗粒的目的, 在旋流池中心筒和外筒之间安装有两台圆盘除油器, 70%以上的浮油先被去除, 在旋流池中心筒中投入聚丙烯酰胺以加快磁性团的形成和加快沉淀速度;初步处理后的废水通过加压泵组送往管道混合器, 在管道混合器中通过投药装置投入聚合氯化铝使水和药剂进行混合;投药后的水进入稀土磁盘分离废水净化设备, 该设备采用稀土永磁材料的高强磁能积, 通过稀土磁盘的聚磁组合, 在磁路上进行特殊设计, 实现工作区间的高磁场强度和高磁场梯度, 使轧钢废水和二冷废水中的铁磁性微粒和絮凝吸附在其上的非磁性物质微粒和油泥, 在磁场力的作用下, 克服流体阻力和微粒重力等机械微粒, 产生快速定向运动, 吸附在稀土磁盘表面, 从而将废水中的悬浮物和油吸附分离出来, 再通过隔磁卸渣装置将稀土磁盘表面的吸附物卸下, 刨入螺旋槽经非磁性的输渣装置输出, 实现废水的净化和循环使用。含水率≤90%的铁磁性油泥从进渣口进入磁力压榨脱水机, 流入半圆型渣槽, 此时磁性物质及其絮团被磁力吸筒吸附, 并随着转动带出液面, 被弹性压辊挤压, 压出油泥中所含的水分, 一次压榨后油泥的含水率下降至50%以下, 经一次压榨后的油泥, 通过刮渣板依次传到二次压榨机构, 压榨后泥饼最终含水率下降至30%左右。经稀土磁盘处理后的水进入三个浊环热水调节池, 浊环热水调节池出口各安装一台圆盘除油器, 废水经圆盘除油器后, 出水含油量被降到5mg/L以下, 悬浮物含量在20mg/L以下;在三个浊环热水调节池出口安装有无密封自吸泵, 处理干净的水循环使用。圆盘除油器的工作原理是立置半浸于液体中的经特殊处理的亲油吸油盘通过主轴固定在机架上, 机架与浮筒连接, 整体浮在水面上, 电机减速机通过主轴带动吸油圆盘转动, 将浮油黏附在圆盘上带出水面, 利用转盘上方的刮油机构将油刮下流入集油设施中, 集油设施中油达到一定量时, 再通过排油泵抽入到油水分离箱, 达到回收浮油的目的。磁力压榨脱水机和油分离器分离出来的污水被泵送到旋流池进行再处理, 实现了废水零排放的目的。

2.2 经济指标分析

2.2.1 前期投入

据考察, 稀土磁盘全套设备吨水投资费用在1300～1400元之间。按3600m3/h废水处理量计算, 设备总投资费用在468～504万之间。

2.2.2 占地情况

按每台1200m3/h处理量计算, 共需3台占地面积约850m2左右 (包括加药间、循环水热水池) 。

2.2.3 设备构成及装机总量

按每台1200m3/h处理量计算, 共需安装3套, 按标准装机容量计算:总装机容量为34kW。按实际运行情况每天实际用电量为450kW左右。按350天计算, 每年用电总量为15.8万kW, 按每度电0.5元计算, 每年耗电费用为7.9万元。

2.2.4 吨水药剂费用

稀土磁盘一般使用聚丙烯酰胺、聚合氯化铝二种药剂, 按一般药剂使用量计算, 聚丙烯酰胺投入浓度为0.2mg/L, 聚合氯化铝投入浓度为3mg/L。吨水药剂费用为:0.011元/吨水, 年药剂总费用为30.5万元。

2.3 稀土磁盘净化废水设备优缺点分析

2.3.1 优点

(1) 设备紧凑、占地面积更省、操作维护方便;设备均为超低转速运行, 运行可靠, 故障率低。

(2) 能够实现油泥的全部回收, 处理后的油泥含水率可降到30%左右。产量为100万吨的棒材和产量为60万吨的线材按每年生产350d, 循环水量按3300m3/h计算;进水含油量按70mg/L、悬浮物含量按150mg/L计算, 出水含油量按5mg/L、悬浮物含量按20mg/L计算, 理论上每年可回收废油1802吨, 每年可回收干油泥3604吨;但实际上进入稀土磁盘的废水含油量和悬浮物含量在不断变化, 所以实际回收量与理论计算量有较大的出入!据考察, 按160万吨钢材产量和3300m3/h循环水量计算, 处理过程中圆盘式除油机每年可回收废油35吨左右, 大部分废油融入到油泥中了;每年可回收干油泥2500吨左右。如果回收的废油每吨按500元计算, 干油泥按每吨150元计算, 每年可节约55万元。

2.3.2 缺点

稀土磁盘的缺点是一次性投入较高。

2.4 综述

稀土磁盘净化废水设备由于有较好的性价比和综合性能, 特别是对废油和油泥回收有着突出的优势。按160万吨钢材产量和3300m3/h循环水量计算, 稀土磁盘处理工艺每年比化学除油器处理工艺可以节约147.5万元, 因此稀土磁盘净化废水设备在处理轧钢废水和二冷废水上得到了广泛的应用。

3 结语

通过以上分析、比较, 我们可以发现2种处理工艺均可以实现轧钢污水的处理需求。但是通过综合分析、对比, 不难发现, 采用化学除油器虽然前期投入低于稀土磁盘, 但是在废油回收、油泥回收、药剂费用、耗电量、环境保护上均劣于稀土磁盘。在提倡绿色经济和环保经济的今天, 采用综合性能良好的水处理设备是一种合理的选择。

摘要：化学除油器净化废水设备在钢铁企业中有着广泛的应用, 而稀土磁盘净化废水设备是从上世纪90年代开始在轧钢废水处理中得到应用的。本文分析了化学除油器和稀土磁盘净化废水设备在轧钢废水处理中应用的工作原理、工艺流程、经济指标分析及两种处理工艺各自的优缺点。

关键词：化学除油器,稀土磁盘,废水,油泥