污水處理系統(tǒng)中采用新型斜板沉淀器設(shè)計(jì)
1 工程簡(jiǎn)介
1.1 煙氣凈化設(shè)施對(duì)用水的要求
給水水量：400m3/h·爐×2爐
給水水壓：0.4MPa
給水水溫：≤50℃
給水水質(zhì)：懸浮物<100mg/l、PH=6.5～8.5、硬度<10dH
給水制度: 連續(xù)
1.2 煙氣凈化后排水的特性
排水水壓：無壓
排水水溫：≌62℃
排水含塵：～35g/kg
1.3 煙氣凈化污水處理系統(tǒng)工藝流程
1.4 新型污水處理設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)
高架流槽采用鋼制圓底矩形流槽，B=800mm，i=0.015，v=2.20m/s，h/B=0.26。
粗顆粒分離機(jī)采用2臺(tái)，型號(hào)為CFJ-600，單臺(tái)最大處理水量Q=1332m3/h，轉(zhuǎn)速1.8～8.5r/min，功率N=11kW。
新型斜板沉淀池采用4臺(tái)，型號(hào)為XXXB-250，單臺(tái)沉淀面積為73m2，設(shè)計(jì)表面負(fù)荷q=3.3m3/m2·h，設(shè)計(jì)出水懸浮物≤100mg/l。新型斜板沉淀池?zé)o需螺旋輸泥機(jī)。排泥采用重力排泥，壓力水輔助沖洗。排泥能力0.8m3/min（含水率60～70%），壓力水壓力0.3MPa。
加藥裝置采用4套，分別為FYZ-2/10/2/50-1型粉體（PAM）加藥裝置1套，JYW-3B型液體（陽離子）加藥裝置1套，JYW-3A型固體（Na2CO3）加藥裝置1套，JYW-2H型液體加藥裝置1套，均配有溶解槽或配制槽、儲(chǔ)液槽、主要附件、計(jì)量泵或藥劑投加泵。
1.5 污水處理系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)
目前兩座轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)，實(shí)測(cè)給水水量810～880m3/h，給水水壓0.85～0.82MPa，給水水溫40℃左右。粗顆粒分離機(jī)分離出的粗顆粒為污水中總煙塵含量的18～20%(重量比)。新型斜板沉淀池進(jìn)水懸浮物2000～3000mg/l（較少瞬時(shí)8000mg/l），出水懸浮物40～50mg/l（較少瞬時(shí)>100mg/l）。系統(tǒng)中投加了PAC凝聚劑和PAM助凝劑。
從以上運(yùn)行數(shù)據(jù)看，該工程轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)是成功的，工藝流程是合理的，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)。但煙氣凈化污水處理在工程設(shè)計(jì)中被認(rèn)為是鋼鐵廠所有污水處理難度較大的一種，主要是轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水的水質(zhì)與冶煉鋼種、鐵水含碳量的高低、加料情況、吹氧強(qiáng)度、吹煉時(shí)間、煙氣凈化方式等因素有關(guān)，在轉(zhuǎn)爐冶煉和煙氣凈化過程中，污水含塵量、溫度、煙塵粒度等也就不斷變化而增加了污水的處理難度。因此要成功地做好污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，確定合理的工藝流程和設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)，還要對(duì)主體工藝生產(chǎn)過程深入了解。
2 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化主體工藝生產(chǎn)過程
2.1 轉(zhuǎn)爐煙氣的產(chǎn)生與回收價(jià)值
轉(zhuǎn)爐煙氣的產(chǎn)生主要來自轉(zhuǎn)爐的吹煉過程鐵水中碳的氧化而產(chǎn)生的大量氣體，在吹煉中還要加入造渣劑如石灰及冷卻劑等。一般設(shè)計(jì)參考資料上表明，轉(zhuǎn)爐煙氣中CO的含量約為70%左右，含塵量為金屬爐料的1～2%，其主要成分是FeO、Fe2O3，顆粒粒徑大部分為10～30μm。而CO可通過凈化回收成為可燃燒的轉(zhuǎn)爐煤氣，氧化鐵粉可送燒結(jié)廠作高爐原料或采用炭化成球法作轉(zhuǎn)爐的冷卻劑，這就是轉(zhuǎn)爐煙氣凈化與回收的主要原因。
轉(zhuǎn)爐煙氣凈化與回收既變廢為寶、回收能源，也是減少環(huán)境污染的重要措施。據(jù)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，一般轉(zhuǎn)爐每煉一噸鋼，可回收CO含量60%左右的轉(zhuǎn)爐煤氣60nm3，含鐵量60%的氧化鐵粉塵10～20kg，蒸汽60～70kg。
2.2 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化的方式
轉(zhuǎn)爐煙氣凈化的方式有燃燒法和未燃法。燃燒法是將煙氣充分燃燒后凈化放散處理。未燃法是設(shè)法用可以升降的活動(dòng)煙罩和控制抽氣量的調(diào)節(jié)裝置，使煙氣在收集過程中盡量不燃燒或燃燒量處于低限，以回收煤氣，綜合利用。現(xiàn)在轉(zhuǎn)爐煙氣凈化的方式一般采用未燃法。
未燃法凈化與回收煤氣，不是在轉(zhuǎn)爐整個(gè)吹煉期都能回收，在吹煉初期即前燒期和吹煉末期既后燒期的數(shù)分鐘內(nèi)，煙氣發(fā)生量少且CO含量低，回收時(shí)間只取中間的一段既回收期，前后兩段煙氣與一定比例的空氣混合燃燒后凈化放散。
未燃法產(chǎn)生的污水由于煙氣中CO2難溶于水，對(duì)污水PH值影響較小，但冶煉中加入石灰粉料，使PH值增高呈堿性，煙塵粒度相對(duì)較粗，污水呈黑褐色，難以沉淀。
2.3 轉(zhuǎn)爐煙氣凈化的過程
在轉(zhuǎn)爐煙氣凈化的生產(chǎn)過程中，文氏管起著降低煙氣溫度與除去煙氣含塵的作用，是主要用水點(diǎn)。一級(jí)文氏管也稱降溫文氏管，主要是蒸發(fā)降溫和除去較粗的塵粒，使煙氣溫度從900℃降至72℃。二級(jí)文氏管也稱除塵文氏管，主要是噴水霧化除去細(xì)塵和冷凝降溫，為滿足除塵風(fēng)機(jī)的運(yùn)行要求，煙氣溫度需從65℃降至53℃。
從以上敘述不難得出，轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理中必須解決的關(guān)鍵問題：一是污水中含塵量即懸浮物的去除，二是污水溫度的降低，三是水質(zhì)穩(wěn)定。
3 污水處理系統(tǒng)工藝流程探討
3.1 設(shè)置粗顆粒分離機(jī)的必要性
轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水中含有一定量的粒徑較大的顆粒，據(jù)有關(guān)資料記載，有些顆粒粒徑大于1mm。下表為污水中懸浮物顆粒粒徑組成分析：粒徑(μm) >100 100-60 60-40 40-30 30-20 20-10 <10 %(重量) 8 7 10 15 24 20 16
粗顆粒分離機(jī)運(yùn)用先是在某工程中從國(guó)外引進(jìn)，主要去除污水中懸浮物粒徑≥60μm的顆粒，表中這部分顆粒占15%以上，運(yùn)行實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)也證實(shí)了這一點(diǎn)。
當(dāng)然，在有的轉(zhuǎn)爐煙氣凈化污水處理工程中沒有使用粗顆粒分離機(jī)，如黑龍江鋼鐵公司轉(zhuǎn)爐工程其實(shí)測(cè)出水懸浮物為50～72mg/l，處理效果也很好。但不去除粒徑≥60μm的這部分顆粒，將對(duì)后續(xù)沉淀設(shè)施增加了處理負(fù)荷，也增加了污泥脫水處理量，影響了沉淀設(shè)施出水水質(zhì)和增大了污泥處理系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。
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4、新型斜管沉淀器與傳統(tǒng)斜板沉淀器的優(yōu)勢(shì)
從結(jié)構(gòu)型式來說新型斜管沉淀器是由鋼結(jié)構(gòu)組裝而成，優(yōu)點(diǎn)是安裝時(shí)間短，而傳統(tǒng)斜板沉淀器是采用鋼砼框架結(jié)構(gòu)，組裝時(shí)間長(zhǎng)，難度大。
從組裝、安裝方面來說新型斜管沉淀器是單臺(tái)布置，整體性好。而傳統(tǒng)斜板沉淀器是組合布置整體性差，中間任意一臺(tái)檢修，旁邊兩臺(tái)的壓差使設(shè)備容易變形。
從設(shè)備基礎(chǔ)和土建施工方面來說新型斜管沉淀器只需做基礎(chǔ)至±0.100標(biāo)高止，周期短、工作量小，而傳統(tǒng)斜板沉淀器需做基礎(chǔ)及框架結(jié)構(gòu)，工期長(zhǎng)、難度大、周期長(zhǎng)、工作量大。
從設(shè)備安裝方面來說新型斜管沉淀器施工方便、工期短。而傳統(tǒng)斜板沉淀器施工困難，工期長(zhǎng)。
從設(shè)備投資費(fèi)用及建設(shè)工期來說新型斜管沉淀器一次性投資費(fèi)用少，全年運(yùn)行費(fèi)用低，建設(shè)工期為1/4工期。
新型斜管沉淀器是采用無動(dòng)力形式排泥，輔助設(shè)施只需電動(dòng)閥門及壓力水。而傳統(tǒng)斜板沉淀器則需要螺旋輸泥機(jī)、氣提裝置、壓縮空氣、電動(dòng)漿葉閥、電磁閥等設(shè)備，新型斜管沉淀器從而節(jié)省了電費(fèi)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)維護(hù)保養(yǎng)等費(fèi)用。傳統(tǒng)斜板沉淀器采用機(jī)械傳動(dòng)，故障率高，漿葉閥、氣提裝置、電磁閥維護(hù)頻率高。
從設(shè)備排泥及事故排泥來講新型斜管沉淀器設(shè)備正常排泥時(shí)采用重力及壓力水排泥系統(tǒng)，干凈徹底，事故排泥時(shí)采用手動(dòng)及自動(dòng)及壓力水助沖系統(tǒng)。而傳統(tǒng)斜板沉淀器設(shè)備正常排泥時(shí)采用螺旋輸泥機(jī)，設(shè)備磨損大，輔助設(shè)施多。事故排泥時(shí)只設(shè)置放空，很難排空。
從細(xì)顆粒分離來講新型斜管沉淀器采用細(xì)顆粒分離系統(tǒng)減少了沉淀的污泥量及藥耗。而傳統(tǒng)斜板沉淀器無細(xì)顆粒分離系統(tǒng)，全部進(jìn)入沉淀部分排泥量大、藥耗多。
從混合反應(yīng)部分來講新型斜管沉淀器增加了一次、二次混和反應(yīng)的時(shí)間，反應(yīng)充分。而傳統(tǒng)斜板沉淀器只有一次進(jìn)水槽簡(jiǎn)單的混合反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間短且不充分。
從沉淀部分來講新型斜管沉淀器采用六角蜂窩斜管，各沉淀空間互不相干，提高了處理效果。而傳統(tǒng)斜板沉淀器采用涂塑蓬布作為沉淀斜板，抗老化性能差使用壽命短，且容易結(jié)泥變形。
從沉淀面積來講新型斜管沉淀器沉淀面積大于1.5倍以上，更利于分離沉淀，處理效果好，斜管斜長(zhǎng)增長(zhǎng)，更利于懸浮物分離。而傳統(tǒng)斜板沉淀器斜板沉淀面積小，易變形不利于分離沉降，處理效果差，斜板斜長(zhǎng)短，不更利于懸浮物分離。
從清水集水系統(tǒng)來講新型斜管沉淀器采用周邊集水系統(tǒng)，出水更平穩(wěn)，抗沖擊性能好，出水效果好。而傳統(tǒng)斜板沉淀器采用單邊集水，出水流速不一，抗沖擊性能差，出水效果差。
從沉淀區(qū)材質(zhì)來講新型斜管沉淀器采用PPC乙丙共聚材質(zhì)，不變形，使用壽命3～5年。而傳統(tǒng)斜板沉淀器采用PE涂塑蓬布，易變形，使用壽命1～2年。
從填料清洗來講新型斜管沉淀器斜管的幾何強(qiáng)度高、不變形、便于清洗。而傳統(tǒng)斜板沉淀器斜板無幾何強(qiáng)度、自身容易變形及結(jié)泥，不便于清洗。
綜上所述新型斜管沉淀裝置不難看出，無論是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、處理水量、建設(shè)工期省50%以上、一次性投資費(fèi)用省25%左右、動(dòng)力消耗全年省、藥劑消耗省、輔助設(shè)施、設(shè)備維護(hù)、設(shè)備性能、處理效果等，都大大優(yōu)于目前市場(chǎng)上的斜板沉淀器，是斜板沉淀器的更新?lián)Q代產(chǎn)品。是真正解決轉(zhuǎn)爐除塵污水最有效，最成功的方法。
這種新型斜管沉淀裝置不僅在爐除塵污水具有很好的效果，同樣對(duì)于濁度在10000mg/L以下的洗煤廢水具有同樣的效果。
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