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污水处理系统中采用新型斜板沉淀器设计

发布时间:2009-12-17 10:26:49  中国污水处理工程网

        1 工程简介

        1.1 烟气净化设施对用水的要求

        给水水量:400m3/h·炉×2炉

        给水水压:0.4MPa

  给水水温:≤50℃

  给水水质:悬浮物<100mg/l、PH=6.5~8.5、硬度<10dH

  给水制度: 连续

  1.2 烟气净化后排水的特性

  排水水压:无压

  排水水温:≌62℃

  排水含尘:~35g/kg

  1.3 烟气净化污水处理系统工艺流程

        1.4 新型污水处理设备设计参数

  高架流槽采用钢制圆底矩形流槽,B=800mm,i=0.015,v=2.20m/s,h/B=0.26。

  粗颗粒分离机采用2台,型号为CFJ-600,单台最大处理水量Q=1332m3/h,转速1.8~8.5r/min,功率N=11kW。

  新型斜板沉淀池采用4台,型号为XXXB-250,单台沉淀面积为73m2,设计表面负荷q=3.3m3/m2·h,设计出水悬浮物≤100mg/l。新型斜板沉淀池无需螺旋输泥机。排泥采用重力排泥,压力水辅助冲洗。排泥能力0.8m3/min(含水率60~70%),压力水压力0.3MPa。

  加药装置采用4套,分别为FYZ-2/10/2/50-1型粉体(PAM)加药装置1套,JYW-3B型液体(阳离子)加药装置1套,JYW-3A型固体(Na2CO3)加药装置1套,JYW-2H型液体加药装置1套,均配有溶解槽或配制槽、储液槽、主要附件、计量或药剂投加

   1.5 污水处理系统运行实测数据

  目前两座转炉生产,实测给水水量810~880m3/h,给水水压0.85~0.82MPa,给水水温40℃左右。粗颗粒分离机分离出的粗颗粒为污水中总烟尘含量的18~20%(重量比)。新型斜板沉淀池进水悬浮物2000~3000mg/l(较少瞬时8000mg/l),出水悬浮物40~50mg/l(较少瞬时>100mg/l)。系统中投加了PAC凝聚剂和PAM助凝剂。

  从以上运行数据看,该工程转炉烟气净化污水处理系统设计是成功的,工艺流程是合理的,达到了设计的预期目标。但烟气净化污水处理在工程设计中被认为是钢铁厂所有污水处理难度较大的一种,主要是转炉烟气净化污水的水质与冶炼钢种、铁水含碳量的高低、加料情况、吹氧强度、吹炼时间、烟气净化方式等因素有关,在转炉冶炼和烟气净化过程中,污水含尘量、温度、烟尘粒度等也就不断变化而增加了污水的处理难度。因此要成功地做好污水处理系统设计,确定合理的工艺流程和设备设计参数,还要对主体工艺生产过程深入了解。

   2 转炉烟气净化主体工艺生产过程

   2.1 转炉烟气的产生与回收价值

  转炉烟气的产生主要来自转炉的吹炼过程铁水中碳的氧化而产生的大量气体,在吹炼中还要加入造渣剂如石灰及冷却剂等。一般设计参考资料上表明,转炉烟气中CO的含量约为70%左右,含尘量为金属炉料的1~2%,其主要成分是FeO、Fe2O3,颗粒粒径大部分为10~30μm。而CO可通过净化回收成为可燃烧的转炉煤气,氧化铁粉可送烧结厂作高炉原料或采用炭化成球法作转炉的冷却剂,这就是转炉烟气净化与回收的主要原因。

  转炉烟气净化与回收既变废为宝、回收能源,也是减少环境污染的重要措施。据国内生产实测数据,一般转炉每炼一吨钢,可回收CO含量60%左右的转炉煤气60nm3,含铁量60%的氧化铁粉尘10~20kg,蒸汽60~70kg。

   2.2 转炉烟气净化的方式

  转炉烟气净化的方式有燃烧法和未燃法。燃烧法是将烟气充分燃烧后净化放散处理。未燃法是设法用可以升降的活动烟罩和控制抽气量的调节装置,使烟气在收集过程中尽量不燃烧或燃烧量处于低限,以回收煤气,综合利用。现在转炉烟气净化的方式一般采用未燃法。

  未燃法净化与回收煤气,不是在转炉整个吹炼期都能回收,在吹炼初期即前烧期和吹炼末期既后烧期的数分钟内,烟气发生量少且CO含量低,回收时间只取中间的一段既回收期,前后两段烟气与一定比例的空气混合燃烧后净化放散。

  未燃法产生的污水由于烟气中CO2难溶于水,对污水PH值影响较小,但冶炼中加入石灰粉料,使PH值增高呈碱性,烟尘粒度相对较粗,污水呈黑褐色,难以沉淀。

   2.3 转炉烟气净化的过程

  在转炉烟气净化的生产过程中,文氏起着降低烟气温度与除去烟气含尘的作用,是主要用水点。一级文氏也称降温文氏,主要是蒸发降温和除去较粗的尘粒,使烟气温度从900℃降至72℃。二级文氏也称除尘文氏,主要是喷水雾化除去细尘和冷凝降温,为满足除尘风机的运行要求,烟气温度需从65℃降至53℃。

  从以上叙述不难得出,转炉烟气净化污水处理中必须解决的关键问题:一是污水中含尘量即悬浮物的去除,二是污水温度的降低,三是水质稳定。

   3 污水处理系统工艺流程探讨

   3.1 设置粗颗粒分离机的必要性

  转炉烟气净化污水中含有一定量的粒径较大的颗粒,据有关资料记载,有些颗粒粒径大于1mm。下表为污水中悬浮物颗粒粒径组成分析:粒径(μm) >100 100-60 60-40 40-30 30-20 20-10 <10 %(重量) 8 7 10 15 24 20 16

  粗颗粒分离机运用先是在某工程中从国外引进,主要去除污水中悬浮物粒径≥60μm的颗粒,表中这部分颗粒占15%以上,运行实测数据也证实了这一点。

  当然,在有的转炉烟气净化污水处理工程中没有使用粗颗粒分离机,如黑龙江钢铁公司转炉工程其实测出水悬浮物为50~72mg/l,处理效果也很好。但不去除粒径≥60μm的这部分颗粒,将对后续沉淀设施增加了处理负荷,也增加了污泥脱水处理量,影响了沉淀设施出水水质和增大了污泥处理系统的运行费用。


  4、新型斜沉淀器与传统斜板沉淀器的优势

  从结构型式来说新型斜沉淀器是由钢结构组装而成,优点是安装时间短,而传统斜板沉淀器是采用钢砼框架结构,组装时间长,难度大。

  从组装、安装方面来说新型斜沉淀器是单台布置,整体性好。而传统斜板沉淀器是组合布置整体性差,中间任意一台检修,旁边两台的压差使设备容易变形。

  从设备基础和土建施工方面来说新型斜沉淀器只需做基础至±0.100标高止,周期短、工作量小,而传统斜板沉淀器需做基础及框架结构,工期长、难度大、周期长、工作量大。

  从设备安装方面来说新型斜沉淀器施工方便、工期短。而传统斜板沉淀器施工困难,工期长。

  从设备投资费用及建设工期来说新型斜沉淀器一次性投资费用少,全年运行费用低,建设工期为1/4工期。

  新型斜沉淀器是采用无动力形式排泥,辅助设施只需电动阀门及压力水。而传统斜板沉淀器则需要螺旋输泥机、气提装置、压缩空气、电动浆叶阀、电磁阀等设备,新型斜沉淀器从而节省了电费及传动机构维护保养等费用。传统斜板沉淀器采用机械传动,故障率高,浆叶阀、气提装置、电磁阀维护频率高。

  从设备排泥及事故排泥来讲新型斜沉淀器设备正常排泥时采用重力及压力水排泥系统,干净彻底,事故排泥时采用手动及自动及压力水助冲系统。而传统斜板沉淀器设备正常排泥时采用螺旋输泥机,设备磨损大,辅助设施多。事故排泥时只设置放空,很难排空。

  从细颗粒分离来讲新型斜沉淀器采用细颗粒分离系统减少了沉淀的污泥量及药耗。而传统斜板沉淀器无细颗粒分离系统,全部进入沉淀部分排泥量大、药耗多。

  从混合反应部分来讲新型斜沉淀器增加了一次、二次混和反应的时间,反应充分。而传统斜板沉淀器只有一次进水槽简单的混合反应,反应时间短且不充分。

  从沉淀部分来讲新型斜沉淀器采用六角蜂窝斜,各沉淀空间互不相干,提高了处理效果。而传统斜板沉淀器采用涂塑蓬布作为沉淀斜板,抗老化性能差使用寿命短,且容易结泥变形。

  从沉淀面积来讲新型斜沉淀器沉淀面积大于1.5倍以上,更利于分离沉淀,处理效果好,斜斜长增长,更利于悬浮物分离。而传统斜板沉淀器斜板沉淀面积小,易变形不利于分离沉降,处理效果差,斜板斜长短,不更利于悬浮物分离。

  从清水集水系统来讲新型斜沉淀器采用周边集水系统,出水更平稳,抗冲击性能好,出水效果好。而传统斜板沉淀器采用单边集水,出水流速不一,抗冲击性能差,出水效果差。

  从沉淀区材质来讲新型斜沉淀器采用PPC乙丙共聚材质,不变形,使用寿命3~5年。而传统斜板沉淀器采用PE涂塑蓬布,易变形,使用寿命1~2年。

  从填料清洗来讲新型斜沉淀器斜的几何强度高、不变形、便于清洗。而传统斜板沉淀器斜板无几何强度、自身容易变形及结泥,不便于清洗。

  综上所述新型斜沉淀装置不难看出,无论是产品结构、处理水量、建设工期省50%以上、一次性投资费用省25%左右、动力消耗全年省、药剂消耗省、辅助设施、设备维护、设备性能、处理效果等,都大大优于目前市场上的斜板沉淀器,是斜板沉淀器的更新换代产品。是真正解决转炉除尘污水最有效,最成功的方法。

  这种新型斜沉淀装置不仅在炉除尘污水具有很好的效果,同样对于浊度在10000mg/L以下的洗煤废水具有同样的效果。

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