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(xiàn)開(kāi)式循環(huán)水系統、礦井廢水與洗煤廢水、給水廠(chǎng)濾池反洗水、地表水給水處理等。該類(lèi)污廢水往往得不到徹底有效的處理，對生產(chǎn)工藝、廠(chǎng)區及城市環(huán)境都造成一定程度的影響。雖然傳統工藝及其升級產(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用，但整體效果仍未能達到理想狀況，存在占地面積大，能耗高，二次污染嚴重，運行管理費用高等缺點(diǎn)，制約了其市場(chǎng)應用。

　　高效污廢水凈化裝置(HEWPD)是針對現有的高密度澄清池、一體化凈水器、化學(xué)除油器及稀土磁盤(pán)等設備存在的不足而研發(fā)的一種新型技術(shù)及裝備，該產(chǎn)品具有結構合理、工藝先進(jìn)、性能優(yōu)良，以及運行成本低、維護管理方便等特點(diǎn)，在處理高懸浮物含油污廢水時(shí)，是傳統工藝設施的理想替代品。本文對HEWPD工作原理、技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，并通過(guò)工程改造實(shí)例，從工藝流程、處理效果、經(jīng)濟技術(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構進(jìn)行優(yōu)化，在立體化密閉結構基礎上，HEWPD設計旋流式及自耦式水力混合裝置，采用負壓自吸式污泥內回流技術(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(guò)以下方式實(shí)現：

　?、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;

　?、坌跄w流道結構及填料的優(yōu)選;

　?、芪勰嗷亓骷芭盼劭刂?

　?、菹O備內部死角的影響。

　　HEWPD結構及工作原理見(jiàn)圖1。

　　1.2 技術(shù)特點(diǎn)

　　1.2.1 旋流沉砂混合技術(shù)

　　HEWPD主體設備底部?jì)戎眯黝A分離與混凝劑混合的獨特結構，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)入設備主體之前得到去除的同時(shí)，將混凝劑在30～60s內快速混合均勻，以達到混合反應的最佳條件。

　　旋流預分離混合結構以離心沉淀原理為核心，整合無(wú)動(dòng)力水力驅動(dòng)與混合工藝，在實(shí)現自動(dòng)排砂的同時(shí)對混凝劑混合G值進(jìn)行調節。通過(guò)內置旋流預分離混合結構，在不增加系統占地的同時(shí)大幅降低設備成本，對不同藥劑及不同原水水質(zhì)有較強的適應性。

　　1.2.2 可調式旋轉混合填料

　　原水在無(wú)需額外增加外部動(dòng)力的情況下，利用水流通過(guò)特殊構造的填料，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，使數種物料得到充分混合，能適應水流在較大范圍內流量及流速的變化。由于沒(méi)有額外的動(dòng)力消耗，因此可省掉相應的攪拌機械，避免了后期電能的消耗及機械設備的維修及保養工作。

　　HEWPD系統主體設備頂部設置有豎流式多回轉流道的絮凝劑混合結構，并且流道內采用不同性質(zhì)及構造的混合填料，通過(guò)調節混合裝置內填料的級配和數量，可實(shí)現不同水質(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，達到絮凝反應的最佳工況。

　　1.2.3 自吸式污泥回流及高效濃縮技術(shù)

　　通過(guò)自吸式的污泥回流裝置，將濃縮的污泥回流至絮凝區，形成穩定的污泥層，使絮凝后的水質(zhì)更加穩定。同時(shí)，污泥斗內濃縮污泥經(jīng)過(guò)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(wú)需額外增加污泥濃縮池。

　　設備初期運行一定時(shí)間后在內部泥斗積存大量污泥，通過(guò)設備進(jìn)水管道的負壓自吸結構將含有大量藥劑的濃縮污泥吸入絮凝區。在進(jìn)水管路投加藥劑的同時(shí)對部分污泥進(jìn)行回流，增加了大顆粒凝結核的數量，有利于絮凝礬花的快速形成，從而節省了進(jìn)水藥劑的投加量。采用負壓自吸結構的污泥回流技術(shù)無(wú)需設置污泥回流泵，不需要額外增加能耗。

　　1.3 技術(shù)優(yōu)勢

　　1.3.1 節省藥劑

　　絮凝反應區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(lái)增加顆粒碰撞機會(huì )，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)不僅可以節省藥劑投加量，而且可使反應區內的懸浮固體濃度維持在最佳水平，從而達到優(yōu)化絮凝反應的目的。

　　1.3.2 節省投資及運行成本

　　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到20～50g/L，而常規沉淀池污泥濃度一般僅為5～10g/L。污泥濃度的提高意味著(zhù)污泥脫水系統規模減少、投資及運行成本降低，設備排污可直接提升至污泥脫水設備，而不需要單設污泥濃縮池。

　　1.3.3 節省污泥系統能耗

　　高效濁水凈化裝置密閉運行，承壓排污，壓力可達0.25MPa，可直接在排污管路設置污泥加壓泵排至污泥脫水機，可降低污泥泵25～35m的揚程。

　　1.3.4 有效解決設備及排泥系統堵塞問(wèn)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，排污結束時(shí)，管路中的排污水污泥濃度較低，不易沉積在設備內部及管路中。設備內部水流死角區域接出排污及沖洗設施，定期對死角中的集泥清理排除，可有效解決設備內部構件及填料的堵塞問(wèn)題。

　　2、工程應用

　　2.1 工程概況

　　某鋼鐵廠(chǎng)其中一條煉鋼連鑄生產(chǎn)線(xiàn)的直接冷卻循環(huán)水系統規模為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，影響產(chǎn)品質(zhì)量，系統排污水量較大且二次污染嚴重。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)考慮機械設備、電氣、儀表、土建等產(chǎn)生的總投資、占地、運行費用、維護費用，可以看出HEWPD系統的工程經(jīng)濟優(yōu)勢明顯。本工程改造前后工藝流程見(jiàn)圖2及圖3。

　　2.2 應用效果

　　通過(guò)HEWPD系統對煉鋼連鑄循環(huán)水進(jìn)行處理回用，大大減少了系統排污量，實(shí)現零排放，水質(zhì)改善效果明顯，改造前后系統進(jìn)出水水質(zhì)對比見(jiàn)表1。

　　2.3 經(jīng)濟技術(shù)分析

　　經(jīng)過(guò)該設備處理后出水水質(zhì)優(yōu)于改造前，完全滿(mǎn)足冶金行業(yè)煉鋼及軋鋼工藝濁環(huán)水系統設備用水要求，無(wú)需設置過(guò)濾器等設施。與高密度澄清池、化學(xué)除油器、稀土磁盤(pán)等典型水處理設施相比，本系統具有流程短、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)濟對比分析見(jiàn)圖4。從圖4可以看出，HEWPD工藝一次投資比傳統工藝略高，但在工程占地、土建投資、運行費用等方面具有明顯的優(yōu)勢。

　　3、結語(yǔ)

　　隨著(zhù)當今世界能源的日趨緊張，越來(lái)越多的水處理設備在節能降耗、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)域體現出優(yōu)異的性能和成效。HEWPD系統針對工程應用中出現的各種問(wèn)題，通過(guò)改進(jìn)結構，優(yōu)化系統，采用專(zhuān)用材料、專(zhuān)有技術(shù)和獨特工藝等多項措施，減少了設備耗能，降低了廢棄物排放量，提高了運行效率，達到了節能減排的目的，具有深遠的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。