冶金污水净化装置在浊环水系统中的应用与研究

2022-09-10

一、引言

近几年, 随着钢铁工艺的快速发展, 工艺对浊环水的水质要求越来越严, 而钢厂所提供的浊环水处理系统的用地反而越来越小, 如今钢铁企业对节约占地、节约能源、节省投资、保护环境等一系列问题提出了更高更严的要求, 迫切需要改进浊环水处理的工艺流程。

二、浊环水处理主要流程

常用钢铁企业浊环水处理流程总结如下:

1. 二次平流沉淀池+高速过滤器处理工艺

工艺浊环水→一次铁皮坑→二次平流沉淀池→热水井→二次浊环水提升泵站→高速过滤器→经冷却塔冷却后回用

二次平流沉淀池是最常用的沉淀设施, 适用于各种大小水量处理系统, 池形为长方形, 池中配有刮渣/刮油机、排泥或抓渣设备。因二次平流沉淀出水水质不能满足工艺设备的水质要求, 在二次平流沉淀池后需增加高速过滤器。二次平流沉淀池出水为无压出水, 故在二次平流沉淀池后需增加热水池及二次浊环水提升泵站加压。二次平流沉淀池处理浊环水为传统处理工艺, 占地面积大、除油效果差、易造成后续高速过滤器滤料板结等。

2. 化学除油器+高速过滤器处理工艺

工艺浊环水→一次铁皮坑→化学除油器→热水井→二次浊环水提升泵站→ (过滤器) →经冷却塔冷却后回用。

化学除油器是以投加化学药剂, 经混合、反应后使水中的油类及氧化铁皮等悬浮物通过凝聚、絮凝作用沉降分离出来, 以达到净化水质的目的, 根据该产品在钢铁厂的生产实践, 当进水含油量≤<130mg/L、进水悬浮物≤300mg/L时, 经化学除油器处理后的出水含油量可≤10mg/L、出水悬浮物可≤25mg/L, 并除去了水中含有的大部分油, 出水自流到浊环热水井内。

因化学除油器出水水质不能满足工艺设备的水质要求, 在化学除油器后需增加高速过滤器。化学除油器出水为无压出水, 故在因化学除油器出后需增加热水池及浊环水提升泵站加压。

3. 稀土磁盘+高速过滤器处理工艺

工艺浊环水→一次铁皮坑→稀土磁盘→热水井→二次浊环水提升泵站→ (过滤器) →经冷却塔冷却后回用。

稀土磁盘分离净化废水设备利用稀土钕铁硼永磁材料的高强磁能积, 通过稀土磁盘的聚磁组合, 实现工作空间的高磁场强度和高磁场梯度, 稀土磁钢产生的磁场力是自身重力的600多倍, 废水中铁磁性物质微粒以及通过药磁絮凝吸附在其上的非磁性物质微粒和乳化油, 在磁场力作用下, 克服流体阻力和微粒重力等机械外力, 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。处理后的水自流到浊环热水井内。

因稀土磁盘出水水质不能满足工艺设备的水质要求, 在稀土磁盘后50%浊环水需上高速过滤器进行进一步处理。稀土磁盘出水为无压出水, 故在稀土磁盘后需增加热水井及浊环水提升泵站加压。

新型浊环水处理工艺流程:

4. 承压一体化冶金污水净化装置处理浊环水工艺

工艺浊环水→一次铁皮坑→承压一体化冶金污水净化装置→经冷却塔冷却后回用。

承压一体化冶金污水净化装置主要是利用水流在密闭装置中带压混合、反应后使水中的油类及氧化铁皮等悬浮物通过凝聚、絮凝作用沉降分离出来, 出水利用余压直接上冷却塔循环使用。

三、工艺处理设施指标比较

从上述工艺流程比较, 承压一体化冶金污水净化装置处理浊环水流程最短, 其出水可以直接上冷却塔, 省去热水井及二次浊环水提升泵、高速过滤器设施等建设, 考虑机械设备、电气、仪表、土建等总投资、占地、运行费用、维护费用, 综合考虑承压一体化冶金污水净化装置浊环水系统处理流程具有较大优势。

以工程实例比较, 以循环处理水量为6000m3/h的实际三个工程项目, 各项指标比较如下表。

注:上表各指标比较基础为自旋流井的提升泵算起至冷却塔进水管止的所有水处理设施, 并包括旋流井的提升泵、污泥处理设施、加药设施。但不包括旋流井土建、冷却塔设施, 因为这些都是各流程必须的共有设施。

由上表电耗可算出年节约电费至少29%, 平均节约电费33% (合计年节电费283万元, 按每度电0.55元计) ;节约占地至少35%, 平均节约占地44%。

四、承压一体化冶金污水净化装置设计原理

承压一体化冶金污水净化装置是将混凝、絮凝、粗颗粒分离、沉淀、过滤等工序高效集成为一体的冶金污水净化处理装置。主要用于炼钢连铸浊环水、精炼浊环水、煤气洗涤浊环水;轧钢浊环水;软化和除盐水处理工艺的预处理系统。用于浊环水系统时可以取代平流沉淀池、化学除油器、稀土磁盘、过滤器等设施, 实现浊环水的处理, 直接上冷却塔的过程。

设备内部工艺流程为:

设备进水→混凝→絮凝→粗颗粒分离→沉淀→过滤→设备出水。

该设备的特点主要有:

(1) 集混凝、絮凝、沉淀、过滤于一体, 属环保节能设备、节省投资、节约占地;

(2) 容积负荷高、出水水质好, 耐冲击负荷、出水稳定、排泥浓度高;

(3) 有压产水、排泥, 减少二次提升, 相应减少土建、电气、采暖通风等投资;

(4) 操作、维护简单;施工周期短。

五、在实际工程中的应用

在某钢厂热轧水系统项目中此设备得到了很好的应用。浊环水系统采用5台承压一体化冶金污水净化装置, 出水直接上冷却塔, 省下了热水井, 热水提升泵及反洗泵。处理流程简洁高效, 自投入运行以来, 处理效果良好, 设备运行稳定, 得到业主好评。

结束语

综合比较各浊环水系统水处理流程可以看出, 承压一体化冶金污水净化装置用于处理钢铁企业浊环水流程最短, 其出水可以直接上冷却塔, 省去二次热水提升泵站可以大大节省投资, 节约占地、节约能源, 为浊环水处理系统提供了最佳设计方案。

摘要：介绍了现有钢铁企业浊环水处理设计现状, 比较了常用浊环水处理流程的优缺点, 并重点介绍了承压一体化冶金污水净化装置处理浊环水的工艺流程及原理, 总结出承压一体化冶金污水净化装置用于处理钢铁企业浊环水流程最短, 其出水可以直接上冷却塔, 省去二次热水提升泵站可以大大节省投资, 节约占地、节约能源, 为浊环水处理系统提供了最佳设计方案。

关键词：钢铁企业,浊环水处理,承压一体化冶金污水净化装置