陶瓷工業(yè)廢水的凈化回用工程.doc
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陶瓷工業(yè)廢水的凈化回用工程 胡經(jīng)緯 (沈陽航空工業(yè)學(xué)院 安全工程系,遼寧 沈陽 110034) 摘要:采用集成了變速波紡板混凝反應(yīng)、縱向波紋斜板沉淀分離、自反沖過濾三種單元反應(yīng)于一體的JS-25型高效陶瓷廢水凈水器處理陶瓷工業(yè)廢水并得以回用,采用WL380-C型螺旋卸料沉降離心機(jī)進(jìn)行陶泥回收,收到了較好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。對陶瓷廢水高效凈水器提高反應(yīng)效率、縮短反應(yīng)時(shí)間、改善沉淀污泥分離效果等技術(shù)措施進(jìn)行了分析,并對試運(yùn)行中出現(xiàn)的問題和改進(jìn)辦法進(jìn)行了介紹。 關(guān)鍵詞:陶瓷;廢水;混凝反應(yīng);斜板沉淀;高效凈水器 中圖分類號(hào):X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:C 文章編號(hào):1000-4602(2001)07-0052-04 1 工程概況 在生產(chǎn)陶瓷的過程中會(huì)產(chǎn)生一部分泥漿廢水,廢水中的懸浮物主要是粒徑<150μm的固體顆粒比例很大。由于各陶瓷廠管理水平差異較大,車間布局乃至排水管道、溝渠的坡度、長短不同,造成各廠之總排水口陶瓷廢水落石出的懸浮物濃度普遍為1000~1104 mg/L左右,淤塞市政管道,污染水體,必須治理。 沈陽陶瓷廠用水量為100104 t/a,以自備深井水源為主。排水量為80104 t/a,其中屬污染較重的陶瓷工業(yè)廢水為20104 t/a,主要污染物為懸浮物,濃度為500~1000 mg/L。 針對該廠的廢水水質(zhì),提出以陶瓷廢水高效凈水器和陶泥螺旋卸料沉降離心機(jī)為主體設(shè)備的綜合治理方案,除了能夠使污染物得到治理以外,還可以使寶貴的水資源、陶瓷泥漿回用于生產(chǎn)。 經(jīng)與廠方共同確認(rèn),進(jìn)入廢水處理站的的廢水量Q=25m3/h,SS=500~1000mg/L。 陶瓷廢水處理流程見圖1。 2 處理機(jī)理 高效陶瓷廢水凈水器由通常稱之為一無化凈水器的設(shè)備發(fā)展而來,依陶瓷廢水的性質(zhì)和特點(diǎn),其結(jié)構(gòu)尺寸、運(yùn)行參數(shù)有所變化,但是混凝反應(yīng)、斜板沉淀和雙層濾池的機(jī)理相同。 2.1 凈水器的混凝土機(jī)理 陶瓷軟質(zhì)料以高嶺土為主,經(jīng)石磨機(jī)(俗稱水碾子)中碎和濕式球磨機(jī)微碎處理后,在水中分散為微米級(jí)負(fù)電荷膠體。廢水中膠體顆粒雖然作布朗運(yùn)動(dòng),但彼此并不能碰撞、接觸、聚集而沉降,主要原因在于它們帶有同性電荷、膠體微粒間的靜電斥力和水化膜。即使不受這種凝聚穩(wěn)定性的影響,由于固體顆粒在水中的沉降速度遵從斯托克斯定律,大量直徑為2~5μm的固體顆粒的沉降速度也是極其緩慢的。一旦加入絮凝劑電解質(zhì),壓縮膠體結(jié)構(gòu)的雙電層,就會(huì)導(dǎo)致膠粒間相互凝聚脫穩(wěn),分散污泥形成礬花,粒徑加大到肉眼可見的毫米級(jí),才能大大改善沉降性能。根據(jù)混凝機(jī)理,電解質(zhì)的凝聚能務(wù)大約與離子價(jià)數(shù)的六次方成正比。要達(dá)到同樣凝聚效果,1價(jià)、2價(jià)、3價(jià)正離子投加量之經(jīng)約為729:64:1;要使負(fù)電荷膠體脫穩(wěn),所需高價(jià)正離子遠(yuǎn)比低價(jià)正離子有效。只是必須注意,如果三價(jià)鋁鹽等高價(jià)正離子投加量過多,由于物理化學(xué)諸多作用影響,使膠核表面吸附過多正離子,同樣會(huì)使膠體帶有同性電荷,需重新穩(wěn)定,從而不能形成易沉降的礬花,影響懸浮物去除效果。 2.2 變速波紋板混凝反應(yīng)器 常規(guī)混凝反應(yīng)構(gòu)筑物的反應(yīng)時(shí)間需20min,容積較大,難以實(shí)現(xiàn)小型化、設(shè)備化。變速波形板反應(yīng)采用兩兩相對的正弦波形楹約束水流,其加工工藝保證了水流通道貌岸然忽寬忽窄,流速忽急,不斷產(chǎn)生渦流,加強(qiáng)了混凝反應(yīng)的效果。同時(shí),水在反應(yīng)器渦流,加強(qiáng)了混凝反應(yīng)的效果。同時(shí),水在反應(yīng)器中,由開始流經(jīng)等寬度的波形板所形成的單通道,進(jìn)而擴(kuò)大為雙通道,到最后的四通道,使水流平均流速按V0→0.5V0→0.25V0規(guī)律變化,此乃使懸浮物顆粒經(jīng)混凝反應(yīng)所形成的礬花能夠隨首進(jìn)程逐漸長大而不致破壞的重要技術(shù)措施(見圖2)。 陶瓷廢水高效凈水器的體積只有常規(guī)混凝反應(yīng)構(gòu)筑物的25%~30%,相對于平面布置的重力流構(gòu)筑物而言,由于采用了壓力流,使之能按立體化、小型化、設(shè)備化設(shè)計(jì)制造,并便于室內(nèi)安裝。 沈陽陶瓷廠高效凈水器的處理水量為25m3/h,混凝反應(yīng)器在正常負(fù)荷下停留時(shí)間為6min,而通??梢栽谶^負(fù)荷20%的工況下即Q=30m3/h下運(yùn)行,停留時(shí)間為5min,出水亦可保證正常。變速混凝反應(yīng)器制造尺寸為2.25m0.45m2.4m,與斜板沉淀器和自反沖過濾器集成為“一元化”凈水器,十分緊湊。 2.3 縱向波紋斜板沉淀器 將斜板加式成縱向平直、橫向成正弦波形狀,安裝傾角為60。布水管在下,集水管在上,為逆向流斜板沉淀。通常逆向流動(dòng)的水流與泥流界面相互紊動(dòng)有使分離效率降低的弊端,而縱向波紋弧面向兩側(cè)更低處滑動(dòng),泥流復(fù)合運(yùn)動(dòng)的結(jié)果是偏向波紋板兩側(cè)波谷向下流動(dòng),進(jìn)而被收集到斜板組兩側(cè)凹槽下面垂直相對的集泥槽中。布水管居中均勻布水,與污泥各行其道,互不相擾,巧妙地提高了分離效果。 集泥槽下的集泥斗設(shè)計(jì)成左右不對稱而且偏向兩側(cè)的形狀用以接受沉降污泥,從而較大地縮短了排泥管長度,減小了阻力(見圖3)。 2.4 自反沖雙層濾池 凈水器前端并列四個(gè)雙層濾池,由排列有序的進(jìn)水閥和排污閥操作,布水裝置由穿孔管和多孔布水板兩次勻速,在四個(gè)濾池同時(shí)順流過濾過程中,可以充分發(fā)揮濾層作用。 自反沖過程是關(guān)閉需要反沖的濾池進(jìn)水閥門,在開啟該濾池排污閥門的同時(shí),關(guān)閉凈水器的總出水閥門。這樣,其他三個(gè)正在順流過濾的濾池底部凈水區(qū)的凈水只能反方向通過反沖濾池,攜帶大量污泥由排污管排出。每格小池反沖洗時(shí)間為3~5min左右,排污管出水清如凈水時(shí)即可轉(zhuǎn)換閥門,繼續(xù)沖洗另外的濾池。通常情況下每班反沖一次,反沖過程方、快捷、徹底。 利用雙層濾料過濾技術(shù),級(jí)配合理的雙層濾料可以大大增加濾層的含污率,減少反沖次數(shù),提高過濾速度,減小設(shè)備體積。用簡單的蝶閥操作可以實(shí)現(xiàn)自反沖,使多格濾池實(shí)行交替反沖、連續(xù)工作,從而省卻了反沖水箱及反沖泵等配套設(shè)備。 3 技術(shù)對策 3.1 絮凝劑用量 陶瓷泥漿生產(chǎn)工藝在中碎工序添加了增濃劑,泥漿分散均勻了,廢水卻因此更難民沉降。采用煤杯試驗(yàn)方法,或者用成型多杯試驗(yàn)儀器,確定絮凝劑的投加量,是陶瓷廢水處理工藝長期穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。經(jīng)過篩選測試,確定該廠廢水的聚合氯化鋁投加量在20~30mg/L范圍內(nèi),通常可以使出水SS<20mg/L,滿足回用于濕磨工序用水水質(zhì)的要求;如果處理水直接排放,懸浮物指標(biāo)按遼寧省第二級(jí)第三類水域(SS<150mg/L) 標(biāo)準(zhǔn),聚合氯化鋁按加藥量下限10~15mg/L投加即可。需要說明的是試運(yùn)行期間曾經(jīng)試驗(yàn)不添加絮凝劑,即便使用凈水器,出水也十分混濁,SS遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過150mg/L,可見陶瓷廢水細(xì)微固體顆粒確實(shí)具有很強(qiáng)的凝聚穩(wěn)定性和穿透能力。 3.2 排氣閥門和視盅 陶瓷廢水反應(yīng)器的波紋板用2mm厚PVC板熱塑成型、焊接制造,水流屬于壓力流,水流通道為折返式垂直向,立式設(shè)計(jì),占地面積小。為避免運(yùn)行中空氣聚集在反應(yīng)器上部,阻塞水流通道,采取了兩項(xiàng)技術(shù)措施:一是陶瓷廢水泵采用液下泵,減少進(jìn)水管吸入空氣的條件;二是在反應(yīng)室頂部法蘭蓋水流折返位置高能 有四組視盅和閥門,用以每次設(shè)備啟動(dòng)之前的注水排氣,視盅的設(shè)置便于觀察操作。 3.3 取樣閥、注水閥的排泥閥 由于反應(yīng)呂波紋板由2mm厚PVC板焊接制造,兩側(cè)水位差若超過一定高度,波紋板承受不了靜水壓力而開裂破損,因此運(yùn)行前應(yīng)該使波紋板反應(yīng)器內(nèi)外同步充水。檢修時(shí),如果需要放空設(shè)備中的水,也需要反應(yīng)器內(nèi)外各部位同步排水,為此采取三項(xiàng)技術(shù)措施: ① 浮子流量計(jì)設(shè)置在凈水器出水口之后,水質(zhì)清澈,便于觀察;而且浮子流量計(jì)之后的出水管設(shè)置高度要求超過凈水器最高點(diǎn)高度,以便設(shè)備停機(jī)時(shí)保持滿水位;在出水干管最高點(diǎn)高DN25取樣管之外,還要求凈水器每次停機(jī)的同時(shí)打開該閥門,吸入空氣,破壞虹吸。否則,虹吸形成會(huì)急劇排出設(shè)備中的水,凈水器后部形成較高真空度進(jìn)而造成反應(yīng)器塑料波紋板損壞。 ② 在波紋板反應(yīng)器各水室之間的間隔板上設(shè)置了反方向的逆止閥片,由凈水器尾部連出的DN20注水管閥一組,可以逆向向反應(yīng)器各水室、斜板沉淀器同步注水,并且在達(dá)到沉淀池出水水位后,將同時(shí)向雙層濾池注水(見圖4)。 ③ 如果需要排空凈水器,必須從反應(yīng)器前幾個(gè)水室單獨(dú)接出 水排泥閥,與注水閥同步排水。否則,只開注水閥單獨(dú)排水,反應(yīng)器前幾個(gè)水室的水被逆止閥片阻斷,PVC波紋板也會(huì)遭到損壞。 3.4 避免超壓運(yùn)行 陶瓷廢水高效凈水器設(shè)計(jì)工作壓力≤0.04MPa,浮子流量計(jì)按大于1.5倍工作流量選用40m3/h的規(guī)格設(shè)置于出水端,便于觀察浮子位置。但其對設(shè)備帶來的超壓危險(xiǎn)卻是我們始料不及的,如在試運(yùn)行階段,操作工人在水泵啟動(dòng)之后,開啟凈水器出水閥門過快,造成調(diào)節(jié)流量計(jì)項(xiàng)端,阻斷水流,造成設(shè)備超壓,外殼開裂損壞。對此,首先補(bǔ)充了操作規(guī)程:要求運(yùn)行人員操作浮子流量計(jì)前的出水閥門時(shí)應(yīng)緩慢平穩(wěn)開啟,而且保證處理水量不得超過30m3/h。另外,把反應(yīng)室前端普通壓力表改為電接點(diǎn)真空壓力計(jì),設(shè)定設(shè)備運(yùn)行壓力和真空度上下限值,將電接點(diǎn)控制信號(hào)引入液下水泵電控系統(tǒng),在真空度或者壓力值達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)立即自動(dòng)停泵,保證安全運(yùn)行。此項(xiàng)改時(shí)減輕了運(yùn)行人員啟動(dòng)設(shè)備時(shí)的顧慮,確保操作安全。 4 結(jié)論 采用集成變速波紋板混凝反應(yīng)、縱向波紋斜板沉淀分離、自反沖過濾三種單元反應(yīng)于一體的JS—25型高效陶瓷廢水凈水器處理沈陽陶瓷廠工業(yè)廢水并得以回用,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。顯然,在新建廠、新建生產(chǎn)線時(shí)同步進(jìn)行配套處理和回用設(shè)計(jì),易于做到布局更為合理。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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