去除軋鋼廢水中SS工藝
1 前言
國內(nèi)軋鋼廠對軋鋼廢水中懸浮物(SS)的去除常采用三級處理。在軋制過程中，軋機(jī)的冷卻水、沖洗水等廢水，匯集在鐵皮溝中流入一次沉淀池(或旋流井)，經(jīng)初沉后，由泵打入二次沉淀池(平流池、斜板池或輻射沉淀池)處理，通過油水分離，再進(jìn)入機(jī)械壓力過濾器(或高梯度電磁過濾器)過濾。其二級和三級處理后的泥漿水送往污泥脫水裝置，經(jīng)污泥脫水回收。
該工藝主要問題是：工藝流程長，處理構(gòu)筑物占地面積大，投資費(fèi)用高，污泥含水率高，需污泥脫水裝置脫水，不能連續(xù)作業(yè)。針對軋鋼廢水中懸浮物主要是氧化鐵皮和鐵屑等磁性顆粒的特點(diǎn)，利用永磁分離裝置，使廢水中SS經(jīng)過磁力分離后得到的污泥含水率低，無需一整套污泥脫水裝置，便能得到綜合利用。
2 試驗(yàn)裝置、系統(tǒng)和結(jié)果
2.1試驗(yàn)裝置
試驗(yàn)裝置為連續(xù)式磁性顆粒去除器。軋鋼廢水由進(jìn)水口進(jìn)入流體通道，廢水中磁性SS被去除器本體內(nèi)Nd-Fe-B永磁塊組合體吸附在面板上，隨磁塊移動至頂端分離導(dǎo)向板，由于SS在分離導(dǎo)向板上與磁塊組合體距離的增加，磁力減弱而脫離磁場且經(jīng)噴淋管沖洗后被分離。處理后的廢水由出水口流出。
2.2試驗(yàn)系統(tǒng)
在某鋼鐵公司型鋼分廠一次沉淀池的排水口設(shè)置水泵，將含氧化鐵皮和鐵屑的廢水由水泵打入試驗(yàn)系統(tǒng)，先進(jìn)入流量箱，隨后進(jìn)入模擬鐵皮溝，模擬鐵皮溝內(nèi)設(shè)置旁通閥，使廢水進(jìn)入連續(xù)式磁性顆粒去除器本體，將廢水中SS分離。通過測定各種試驗(yàn)條件下進(jìn)出口廢水中SS的濃度，得出試驗(yàn)工況下SS的捕獲率。
2.3 試驗(yàn)條件和結(jié)果
根據(jù)理論分析，磁性懸浮顆粒的最小捕獲粒徑比≥3πμhv/(kHwHnl)。
式中，μ-液體介質(zhì)的動力粘滯系數(shù);
h-磁通道寬度;
l-磁通道長度;
v-磁通道內(nèi)液體介質(zhì)的流速;
k-懸浮顆粒的磁化系數(shù);
Hw-懸浮顆粒所在的外磁場強(qiáng)度;
Hn-懸浮顆粒內(nèi)部磁場強(qiáng)度。
由此，進(jìn)行一系列條件試驗(yàn)，包括：
1)改變進(jìn)口廢水中SS濃度與捕獲率關(guān)系試驗(yàn)。由于軋鋼周期試驗(yàn)中進(jìn)口廢水SS濃度在154～6090 mg/L范圍變化，經(jīng)處理后出口SS濃度為68～350 mg/L，平均出口濃度為161 mg/L。當(dāng)進(jìn)口廢水SS濃度>1000 mg/L時(shí)，平均捕獲率為96%;當(dāng)進(jìn)口廢水SS濃度為500～1000 mg/L時(shí)，平均捕獲率為78%;進(jìn)口廢水SS濃度時(shí)，通過改變磁通道和處理水量，平均捕獲率達(dá)52%(見表1)。
表1 改變進(jìn)口廢水中SS濃度與捕獲率的關(guān)系試驗(yàn)結(jié)果
進(jìn)口廢水SS濃度(mg/L)進(jìn)口廢水SS平均濃度(mg/L)出口廢水SS濃度(mg/L)出口廢水SS平均濃度(mg/L)
經(jīng)一級磁性顆粒去除器處理154～609086768～350161
經(jīng)二級磁性顆粒去除器處理88～3901548.4～76.846.2
2)磁塊組合體移動線速度影響試驗(yàn)。
3) 調(diào)節(jié)流體通道寬度、流量、流速與捕獲率的關(guān)系試驗(yàn)。
4)噴淋強(qiáng)度對SS的分離效果試驗(yàn)結(jié)果表明，噴淋強(qiáng)度對SS的分離效果影響不大，一般在6～8 L/min范圍內(nèi)。
5)磁塊組合體分布密度影響試驗(yàn)表明，試驗(yàn)表面磁場強(qiáng)度>0.18T，磁性顆粒的捕獲率均較高。
6)本體抬升角度影響試驗(yàn)表明，抬升角度在35～55。為宜，在一定的流體通道下，流速大、處理水量大，捕獲率會下降。
3 軋鋼廢水SS處理新工藝
在上述半生產(chǎn)性試驗(yàn)基礎(chǔ)上，用二級連續(xù)式磁性顆粒去除器代替軋鋼廢水傳統(tǒng)三級處理中的旋流井、平流池和壓力過濾器等大型構(gòu)筑物及其污泥脫水濃縮裝置。有廢水需要處理的單位，也可以到污水寶項(xiàng)目服務(wù)平臺咨詢具備類似污水處理經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)。
新工藝與傳統(tǒng)工藝相比，以年產(chǎn)螺紋鋼15萬噸的某軋鋼廢水處理系統(tǒng)為例，按老工藝處理需投資320萬元，如按本文提出的工藝和設(shè)備處理，僅需100萬元，設(shè)備占地面積比原來減少80%，廢水處理后循環(huán)率達(dá)90%以上。因此新工藝具有投資少，占地面積少，運(yùn)行費(fèi)用低，無需專門的污泥脫水裝置，可連續(xù)作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)。
4 結(jié)語
通過試驗(yàn)證實(shí)，以連續(xù)式磁場顆粒去除器為主要處理設(shè)備的新工藝替代傳統(tǒng)的軋鋼廢水三級處理工藝是可行的。第1級連續(xù)式磁性顆粒去除器放置于鐵皮溝中，處理較大的氧化鐵皮和鐵屑;在第2級連續(xù)式磁性顆粒去除器中，通過調(diào)整流體通道和處理水量，調(diào)整磁塊組合體結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步處理廢水中的磁性SS，使其達(dá)標(biāo)排放或經(jīng)除油、冷卻處理后循環(huán)使用。
連續(xù)式磁性顆粒去除器也能應(yīng)用于機(jī)床潤滑冷卻液回收系統(tǒng)中。
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