太钢冶炼综合废水集炼铁烧结煤气洗涤炼钢连铸等生产工艺用水为一体,并混有厂区少量生活污水,是典型的钢铁工业综合废水,其含有大量的悬浮物有机物胶体金属离子和无机盐,水质指标变化幅度较大其废水处理工程采用了压力溶气气浮(DAF)技术,并于2000年投入使用然而自投用以来,DAF一直未连续稳定运行,存在的

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压力溶气气浮在钢铁企业综合废水处理中应用

2015-12-22 15:44 来源: 参考消息

太钢冶炼综合废水集炼铁、烧结、煤气洗涤、炼钢、连铸等生产工艺用水为一体,并混有厂区少量生活污水,是典型的钢铁工业综合废水,其含有大量的悬浮物、有机物、胶体、金属离子和无机盐,水质指标变化幅度较大。其废水处理工程采用了压力溶气气浮(DAF)技术,并于2000 年投入使用。然而自投用以来,DAF 一直未连续稳定运行, 存在的主要问题是:气浮池出水水质达不到工序控制指标(油≤5mg/L), 导致后工序纤维球过滤器运行负荷增大、频繁反冲洗;设备选型与实际工艺现状不匹配,如释放器堵塞现象严重,池面没有微气泡溢出;气浮泵进水管设置的手动型射流吸气阀,既影响溶气罐的“气水比”调控操作又增加气浮泵的冲击负荷。2007 年在单套DAF 装置试验性改造的基础上,对冶炼废水处理的气浮系统从设备、工艺、设施等方面进行了优化性改造,实现了设备稳定运行、工序水质指标达标。笔者介绍了DAF 在钢铁工业综合废水 中处理的应用情况,以期为国内同行提供参考。

1 工艺流程简介

1.1 废水处理工艺流程

来自各生产单位的工业废水经管道或暗涵等最终汇入总废水明渠,进入污水处理系统。首先经机械格栅去除较大的杂物、漂浮物,经渣浆泵提升至中心配水井, 第一次投加PAC 和PAM;4 座辐流沉淀池的出水经方形明渠自流汇合进入机械反应池,在反应池前端再次投加PAC 和PAM, 经充分搅拌混合后进入12 格气浮池。气浮池出水经水泵加压送至纤维球过滤器处理后,进入厂区回用水池循环使用。废水处理工艺流程如图1 所示。

1.2 水质指标废水处理系统水质指标见表1。

2 气浮系统

压力溶气气浮适用于处理低浊度、高色度、有机物含量高、含油量高的废水,其特点是:水力负荷高,气浮池紧凑,产生的气泡不仅微细、力度均匀、密集度大,而且上浮稳定,对液体扰动微小。本工程中气浮系统的工艺流程见图2。

2.1 主要设计参数

气浮池共12 格,分为6 个气浮单元,每2 个气浮池构成1 个气浮单元,配1 套气浮回流泵、1 套压力溶气罐2 格气浮池。系统总处理水量3 500 m3/h,单格气浮池处理水量约300 m3/h。单个池子尺寸18 m×5.5 m×2.5 m, 有效水深2.0 m, 停留时间为35 min,回流比40%,溶气罐压力0.50 MPa,释放的气泡D 20~40 μm。

2.2 主要设备

气浮系统的主要设备包括压力溶气系统、溶气释放系统、气浮池和刮泥刮渣机等,其主要设备及工艺技术参数见表2。

3 主要工艺参数的调整、优化

如何保障气浮装置的稳定运行和提高工业废水中油、有机物的去除率,一直是DAF 在实际运用中必须解决的主要问题。其中加强工艺管理,调整优化设备、设施参数是主要手段之一。

3.1 回流比的选择

回流比是指经气浮设施处理后的溶气水量与待处理水量的比值。原设计回流比为40%,由于设计的回流比较高,即气浮泵的流量大,因此实际运行中出现:气浮池的处理负荷增加、HRT 缩短、回流气浮泵的电机功率相应增大等问题。为此通过调节每格气浮池内8 套释放器支管DN 50 阀门的开度,将回流比由40%降低为18%~22%, 即每格气浮池的回流水量由100 m3/h 降低为45~55 m3/h, 不仅保障了气浮的处理效果,还有效减少了电能消耗,6 套气浮单元至少可节约电费5.83 万元/a。

3.2 空气的导入方式

原设计采用射流吸气方式, 并在气浮泵的进水管道上安装DN 50 射流式吸气阀。按照这一吸气方式, 运转中水泵利用负压将常压状态下的空气裹挟导入,在叶轮的离心旋转下,将气体打碎、溶解,进而形成饱和溶气。然而在运行中发现,由于是在水泵的进水管导入空气, 所以直接对水泵的稳定运转产生了负面影响,致使水泵检修较为频繁,轴承运转寿命不足2 个月。另外气浮泵的每次开停,都必须调整吸气阀的开度,操作比较繁琐,而吸气阀的开度大小,将决定回流水中空气的溶解度。

调整优化时,将生产现场管道中的压缩空气(压力值≥0.5 MPa)通过D=20 mm 的管道直接引入气浮装置的溶气罐,不仅有效减缓了气浮泵的振幅,使轴承运转寿命大于4 个月, 而且便于生产运行的管理,简化了操作环节。

3.3 溶气罐结构和气水比的调控

原有溶气罐内部无附属部件或填料, 外部未设置液位等检测仪器。水相和气相在溶气罐内的混合,即气水比的调控效果差。溶气罐内水位高低是影响气浮效果的重要因素。水位太高,缩小了水气接触的有效容积,溶气效果不好;水位太低则缺乏必要的缓冲水深,气体会穿过水层进入气浮池形成大气泡,气浮效果也不佳。对溶气罐采取以下的优化改进:在溶气罐内部设置多孔隔板,并装填规格为D 75 mm×75 mm 阶梯环,材质为聚乙烯,填充厚度为0.6 m;在溶气罐罐体高度的1/2 处安装液位浮球开关, 在压缩空气管道上安装电磁阀。

隔板的设置和阶梯环的装填, 增加气水接触面积90 m2,改善了溶气罐内空气在水中的溶解。浮球液位开关和电磁阀相连锁,罐内液位高,电磁阀通,补入压缩空气;罐内液位低,电磁阀断,切断压缩空气。由此较为成功地解决了气水比调控问题。

3.4 接触区的结构设置

气浮池的接触区表面积和隔墙高度, 是影响气浮效果和出水水质的重要因素。含气絮凝体的水平分速度有限, 如果气浮池接触区表面积过大或隔墙的高度较高,当水平分速度为零时,含气絮凝体仍处于接触区的区域内,导致杂质的二次沉降。原气浮池设置的接触区容积偏大,停留时间约120 s;隔墙的高度较低,约1.2 m。

参照相关专业手册和成熟案例, 对气浮池的结构作出调整:缩小接触区容积, 水力停留时间≤60 s〔1〕;增加隔墙的高度,使其低于池内水面0.20~0.25 m。隔墙的顶部设置倾角45°导板,倾斜导板的宽度约120 mm。导板的设置,使气泡附着物出接触区前先折流上浮,从而提高气浮效果。

3.5 接触区泥砂沉积的影响

待处理废水在进入气浮池前,SS≤60 mg/L。随着运行周期的延长, 部分颗粒物或杂质沉积于接触区内,过流断面相应地减小,气泡附着物的合速度矢量更会向下偏转〔2〕。如此,部分絮状物的上升速率减弱。针对这一现象,要增强气浮效果,尽可能地增大接触区的过流截面, 使出该区的水流在水平方向上的速度值降低,合速度逼近垂直方向。对密度大的杂质和悬浮物含量较高的来水, 应强化前工序的预沉处理,控制气浮池的进水SS≤40 mg/L,气浮池的进水流速控制在0.1 m/s 以下。

接触区与分离区的原有隔墙, 其底部与砼池底为一体浇筑成型。改进的钢制隔墙底部与池底预留约100 mm 间隙,便于接触区内的积泥排泄,保障了接触区容积和过流截面。同时修订岗位操作规程,将原有气浮池底部积泥清理周期由1 次/季度调整为1 次/月。

3.6 释放器的选型

废水处理系统最初采用TJ 型释放器,出口通道易被水中的杂质堵塞,影响气浮效果,释放器的清理工作较为频繁。改进后全部采用D=50 mm 的TV 型释放器,并安装在距进水端池壁≤200 mm、池底部≤200 mm 处。TV 型释放器具有的优点:当出现堵塞时,接通压缩空气即可使下盘下移,增大水流通道而使堵塞物排出。

4 优化后气浮处理出水效果

优化后气浮处理出水效果达到了要求的控制指标,结果见表3。

5 结论

(1)在对钢铁企业废水的处理中,采用部分回流加压气浮法可有效提高油、COD 去除率, 系统运行稳定,满足回用水质要求。

(2)通过对溶气罐的改进,增加隔板、装填阶梯环、浮球液位开关和电磁阀等,溶气效果得到提高,自动调整气、水混合比,便于生产操作、稳定运行。

(3)泵后进气方式优于泵前进气,可延长气浮泵运转周期;在保障气浮池出水水质指标前提下,适当降低回流比,节省电能消耗。

原标题:压力溶气气浮在钢铁企业综合废水处理中应用

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