熱軋廢水處理工藝中污泥脫水系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)

王旭旦，楊靖，許國峰,王德賓

（首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司動(dòng)力作業(yè)部，河北遷安064404）

供排水

熱軋廢水處理工藝中污泥脫水系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)

王旭旦，楊靖，許國峰,王德賓

（首鋼遷安鋼鐵有限責(zé)任公司動(dòng)力作業(yè)部，河北遷安064404）

介紹了熱軋廢水的特點(diǎn)及某鋼廠1580mm熱軋現(xiàn)應(yīng)用的一種濁環(huán)水處理工藝，對(duì)該工藝在實(shí)際運(yùn)行過程中，污泥處理系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行了詳細(xì)分析，并提出有效的改造措施，最后對(duì)稀土磁盤凈化技術(shù)與臥螺離心機(jī)兩種工藝的污泥處理方式進(jìn)行比較，得出最優(yōu)的處理方法。

熱軋廢水；污泥脫水系統(tǒng)；稀土磁盤凈化技術(shù)；臥螺離心機(jī)

1 熱軋廢水的特點(diǎn)

熱軋濁環(huán)水主要為軋制過程提供直接冷卻水，冷卻過程中與軋件、軋機(jī)、輥道等直接接觸，水溫高且水量大，在軋制和檢修過程中，大量的氧化鐵皮、潤滑油、液壓油及其它一些雜質(zhì)進(jìn)入水體，造成水體污染，一般經(jīng)過沉淀，除油，過濾，冷卻等物理方法處理后循環(huán)利用。從熱軋廢水處理過程中分離出來的泥漿即熱軋污泥，熱軋泥漿外觀呈水，油，渣相互包容的黑褐色稠泥狀，與其他含有污泥相比，熱軋污泥因含氧化鐵粉粒，密度較大，且呈顆粒狀，易形成“油泥團(tuán)”，具體的成分隨熱軋所扎鋼種的不同而有差別。對(duì)熱軋污泥進(jìn)行綜合處理和利用，解決其在生產(chǎn)過程中的存放，運(yùn)輸問題，對(duì)消除二次污染具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 熱軋廢水處理工藝及污泥脫水

2.1 熱軋廢水處理工藝

首鋼遷鋼1580mm熱軋機(jī)組廢水處理工藝見圖1，含氧化鐵皮水經(jīng)軋機(jī)和輥道下的氧化鐵皮溝自流入一次鐵皮沉淀池（旋流沉淀池），對(duì)氧化鐵皮進(jìn)行初步稱沉淀分離，經(jīng)沉淀后的水一部分經(jīng)泵加壓送去沖氧化鐵皮，另一部分則通過提升泵組送往管道混合器，在混合器中通過投藥裝置加入水處理藥劑并充分混合。在旋流井中增設(shè)4臺(tái)盤式浮油回收機(jī)，去除水中浮油。廢水在輸送管道中經(jīng)過一定時(shí)間的反應(yīng)，聚合氯化鋁使非鐵磁性物質(zhì)和油類與鐵磁性物質(zhì)產(chǎn)生絮凝。反應(yīng)后軋鋼廢水進(jìn)入稀土磁盤分離凈化設(shè)備，利用高強(qiáng)永磁將廢水中的絮團(tuán)懸浮物打撈分離出來，經(jīng)稀土磁盤分離出來的泥漿，排至磁力壓榨脫水機(jī)，進(jìn)行連續(xù)脫水。經(jīng)稀土磁盤處理后的水進(jìn)入二次沉淀池（平流隔油池），沉淀池出水口安裝漂浮式圓盤除油機(jī)，以打撈熱軋濁環(huán)水表面的浮油。廢水溢流至吸水井后再經(jīng)提升泵組將處理后的水送至冷卻水塔進(jìn)行冷卻，降溫后軋鋼廢水即可循環(huán)使用。

圖1 熱軋廢水處理流程

該水處理工藝在傳統(tǒng)的沉淀過濾的基礎(chǔ)上增加了稀土磁盤水處理凈化技術(shù)，結(jié)合水處理藥劑的使用，能夠適應(yīng)熱軋薄板濁環(huán)水的處理。

2.2 熱軋污泥處理工藝

熱軋泥漿除了含有細(xì)顆粒的氧化鐵皮外，往往含有大量的油，當(dāng)采用板框壓濾機(jī)，帶式壓濾機(jī)或真空過濾機(jī)等帶有濾布的脫水設(shè)備時(shí)，一般濾布容易被堵塞，且濾布沖洗困難。一般需要采取預(yù)處理措施，此處主要通過稀土磁盤成套水處理裝置來完成泥漿脫水，可以省去濃縮池，降低投資。

稀土磁盤利用稀土釹鐵硼永磁材料，通過稀土磁盤的聚磁組合，實(shí)現(xiàn)工作空間的高磁場強(qiáng)度和高磁場梯度，使軋鋼廢水中鐵磁性物質(zhì)微粒及絮凝吸附在其上的非磁性物質(zhì)微粒和油渣，在磁場力作用下，克服流體阻力和微粒重力等外力，產(chǎn)生快速定向運(yùn)動(dòng)，吸附在稀土磁盤表面，從而將廢水中的懸浮物和油吸附分離出來，再通過隔磁卸渣裝置將稀土磁盤表面的吸附物卸下，刨入螺旋槽，經(jīng)非磁性的輸渣裝置輸出，從而實(shí)現(xiàn)軋鋼廢水的凈化和循環(huán)使用[1]，后續(xù)采用與之配套的磁力壓榨脫水機(jī)進(jìn)行脫水。磁力壓榨脫水機(jī)是利用稀土永磁吸筒的高強(qiáng)磁力為鋼鐵企業(yè)含水鐵磁性渣或磁性絮團(tuán)脫水而開發(fā)的專用設(shè)備。

稀土磁盤分離凈化技術(shù)成套設(shè)備主要包括：稀土磁盤機(jī)、磁力壓榨脫水機(jī)和加藥裝置等。稀土磁盤分離凈化廢水技術(shù)工藝流程簡述：

(1)當(dāng)流體流經(jīng)磁盤之間的流道時(shí)，流體中所含的磁性懸浮絮團(tuán)，受到強(qiáng)磁場力的作用，吸附在磁盤上，逐漸從流體中分離出來；

(2)磁盤以5.8 r/min的速度旋轉(zhuǎn)，讓懸浮物脫去大部份水份，運(yùn)轉(zhuǎn)到刮渣條時(shí)，形成隔磁卸渣帶，由刮渣輪刮入“螺旋輸送機(jī)”，渣被輸入渣池；

(3)卸渣后磁盤重新轉(zhuǎn)入流體，形成周而復(fù)始的廢水處理過程，達(dá)到廢水凈化、懸浮物回收、循環(huán)水回用的目的。

3 污泥脫水運(yùn)行過程中存在的問題分析及改進(jìn)措施

3.1 磁力壓榨機(jī)出泥含水率高的問題

3.1.1 磁力壓榨機(jī)結(jié)構(gòu)組成及工作原理

磁力壓榨脫水機(jī)主要由傳動(dòng)系統(tǒng)（電機(jī)、減速機(jī)、鏈輪、齒輪），脫水系統(tǒng)（磁力吸輥、彈性壓輥、卸渣板），進(jìn)出渣系統(tǒng)（渣槽、出渣槽）和機(jī)架四部分組成。

工作原理：含水率90%左右的鐵磁性泥渣從進(jìn)渣口進(jìn)入本機(jī)，流入半圓形機(jī)殼渣槽，此時(shí)鐵磁性物質(zhì)及絮團(tuán)被磁力吸筒吸附，并隨著磁力吸筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶出液面，此時(shí)部分水自行與渣分離，使渣的含水率下降，渣通過刮渣板傳遞到二級(jí)壓榨機(jī)構(gòu)，被彈性壓輥和擠壓，壓出渣中的含水份下降到40%以下，經(jīng)過脫水的渣，隨磁力吸筒向下轉(zhuǎn)動(dòng)并被卸渣板卸出，使之脫離吸筒落下。壓榨機(jī)濾液由渣槽底部的排液孔外排到濾液池。設(shè)備有溢流管，如遇到過載情況，多余的鐵磁性泥渣可通過溢流管溢出。

3.1.2 問題分析

稀土磁盤機(jī)出來的濕渣用12臺(tái)磁力壓榨機(jī)脫水，污泥含水率高，給污泥外運(yùn)造成困難。且壓榨機(jī)故障較多，備件及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高。

初步分析推斷，造成上述的主要原因是現(xiàn)有稀土磁盤凈化成套設(shè)備在處理熱軋廢水的適應(yīng)性存在問題，磁力壓榨機(jī)脫水與熱軋生產(chǎn)線軋制的鋼種有關(guān)，經(jīng)過長期實(shí)踐檢驗(yàn)，每次生產(chǎn)軋線不同鋼種時(shí)，對(duì)磁力壓榨機(jī)出泥含水率進(jìn)行檢測，無較大波動(dòng)，而且考察其他鋼廠稀土磁盤凈化水處理工藝應(yīng)用實(shí)例，同樣無此規(guī)律，因此排除上述原因。

后期，在更換磁力壓榨機(jī)壓輥時(shí)發(fā)現(xiàn)，每次更換成新壓輥后，發(fā)現(xiàn)出泥較干，可以達(dá)到外運(yùn)條件，但使用時(shí)間較短，一般使用一周后壓榨機(jī)出泥有會(huì)較稀，為此，我們對(duì)磁力壓榨機(jī)的結(jié)構(gòu)原理、壓輥材質(zhì)特性進(jìn)行分析研究。

磁力壓榨機(jī)所用的彈性壓輥材質(zhì)為一種特種復(fù)合材料，形狀呈圓筒形海綿，松軟但富有有彈性，具有很好的吸水性能。但是這種材質(zhì)在實(shí)際運(yùn)行中，如果稀土磁盤出來的濕渣絮凝效果不好，細(xì)小雜質(zhì)顆粒進(jìn)入磁力壓榨機(jī)后會(huì)很快侵入到彈性壓輥的孔隙中，進(jìn)而導(dǎo)致壓輥的吸附性能降低，處理效率下降，壓榨量同樣減少，大量污泥隨濾液流走，壓出的渣含水率也會(huì)增大。

圖2 熱軋泥處理系統(tǒng)改造前后污泥含水率對(duì)比

3.1.3 解決措施及處理效果

熱軋濁環(huán)水在進(jìn)入稀土磁盤之前，先后投加了聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺，使水中的磁性懸浮雜質(zhì)與非磁性物質(zhì)微粒及油渣形成絮凝團(tuán)，利于稀土磁盤去除水中雜質(zhì)，但是這些絮凝團(tuán)，隨著水流不斷運(yùn)動(dòng)以及進(jìn)過稀土磁盤機(jī)吸附刨刮后，會(huì)產(chǎn)生破碎現(xiàn)象。針對(duì)解決上述問題，我們決定將稀土磁盤流出的濕渣在進(jìn)入磁力壓榨機(jī)脫水之前，即在稀土磁盤螺旋刮渣口再進(jìn)行一次絮凝劑投加，使得雜質(zhì)顆粒再次絮凝，形成大顆粒磁性絮團(tuán)，進(jìn)而提高磁力壓榨機(jī)的脫水效率。

經(jīng)過改造后，磁力壓榨機(jī)壓出渣中的含水份下降到40%以下，而且設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，彈性壓輥的更換周期明顯延長，達(dá)到了預(yù)期效果。圖2為系統(tǒng)改造前后一段時(shí)間污泥含水率的變化效果圖。

3.2 平流隔油池積泥處理

3.2.1 問題分析

在現(xiàn)有的熱軋濁環(huán)水處工藝流程中，平流隔油池的積泥問題也較為嚴(yán)重，該構(gòu)筑物的主要作用是去除濁環(huán)水表面的浮油，另外還有調(diào)節(jié)池的作用，但未設(shè)計(jì)排泥系統(tǒng)，長期運(yùn)行，池底污泥會(huì)不斷增多，泥層不斷增厚，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致隔油池溢流出水?dāng)y帶固體懸浮物，難以保證系統(tǒng)水質(zhì)穩(wěn)定性。

平流隔油池底泥，主要來自稀土磁盤處理后的濁環(huán)水，流經(jīng)平流隔油池水中殘留懸浮雜質(zhì)自然沉降產(chǎn)生，該污泥主要是不帶有磁性的膠體絮凝團(tuán)，比重較輕，沉降速度慢，但是當(dāng)流經(jīng)平流隔油池時(shí)，有一定的水力停留時(shí)間，膠體絮凝團(tuán)會(huì)不斷增大而自然沉淀到池底。而且此污泥不含有磁性，不能通過現(xiàn)有工藝中磁力壓榨機(jī)進(jìn)行脫水處理，因此，平流隔油池底泥的處理需要引進(jìn)一套污泥脫水設(shè)備。

3.2.2 LW型螺旋卸料沉降離心機(jī)的應(yīng)用及效果

LW型螺旋卸料沉降離心機(jī)（臥螺離心機(jī)）主要由主電機(jī)、副電機(jī)（或渦輪制動(dòng)器、限矩保護(hù)裝置）、差速器、螺旋體、轉(zhuǎn)鼓、主軸承、機(jī)座、機(jī)罩及傳動(dòng)裝置等部件組成。

工作原理：懸浮液經(jīng)進(jìn)料管從螺旋體出料口進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓，在高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用下，比重較大的固相顆粒沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，與轉(zhuǎn)鼓做相對(duì)運(yùn)動(dòng)的螺旋葉片不斷地將沉積在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上的固相顆粒刮下并推出排渣口。分離后的清液經(jīng)液層板開口溢流出轉(zhuǎn)鼓。螺旋體與轉(zhuǎn)鼓之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)（即差轉(zhuǎn)速）是通過差速器來實(shí)現(xiàn)的，其大小由副電機(jī)來控制，從而實(shí)現(xiàn)了離心機(jī)對(duì)物料的連續(xù)分離過程。

由于平流池底泥屬于長期運(yùn)行的積累，需周期性處理，處理量小，根據(jù)底泥的特性，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際及運(yùn)行成本，需要選擇一種占地面積小，自動(dòng)化程度高，脫水效果好，設(shè)備維護(hù)方便的污泥脫水設(shè)備。

經(jīng)過研究，LW型螺旋卸料沉降離心機(jī)（臥螺離心機(jī)）脫水設(shè)備成為最佳選擇。處理系統(tǒng)配套有自制污泥調(diào)節(jié)池，加藥設(shè)備等。設(shè)備安裝調(diào)試運(yùn)行后，達(dá)到了預(yù)期效果，平流隔油池的底泥得到了及時(shí)清理。

臥螺離心機(jī)脫水系統(tǒng)流程見圖3。

圖3 臥螺離心機(jī)脫水系統(tǒng)流程圖

4 磁力壓榨機(jī)與臥螺離心機(jī)對(duì)比

臥螺離心脫水機(jī)、磁力壓榨機(jī)都為常見的污泥脫水設(shè)備，臥螺離心機(jī)與磁力壓榨機(jī)共同的特點(diǎn)是處理效果好，系統(tǒng)占地面積小。

磁力壓榨機(jī)脫水系統(tǒng)無配套附屬設(shè)備設(shè)施，處理運(yùn)行電耗低，投資小，但是一般適用于鋼鐵冶金企業(yè)，處理污泥帶有一定的磁性，這樣處理效果會(huì)更佳。

臥螺離心機(jī)屬于高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備，轉(zhuǎn)速在500耀2800 r/min，因此對(duì)物料濃度要求較高，避免設(shè)備旋轉(zhuǎn)扭矩過大，處理效率會(huì)大大降低。目前廣泛應(yīng)用市政污水處理，焦化固、液、油三相分離等領(lǐng)域。

可見，稀土磁盤凈化技術(shù)能夠在熱軋廢水處理中全面推廣應(yīng)用。

5 結(jié)語

首鋼遷鋼1580mm熱軋廢水處理工藝系統(tǒng)經(jīng)過不斷的技術(shù)改進(jìn)，系統(tǒng)優(yōu)化，很好的解決了平流隔油池底泥的處理與磁力壓榨機(jī)出泥含水率高的問題，在此過程中，更好的掌握了熱軋廢水、污泥的特性，更深的了解了磁力壓榨機(jī)、臥螺離心機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理，并且根據(jù)污泥的特性，選擇合適的脫水設(shè)備，為設(shè)備選型積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1]倪明亮,湯志鋼,葛加坤.稀土磁盤分離凈化設(shè)備:中國，CN00222525.5.2000-03-20.

[2]王紹文，錢雷，鄒元龍等編著.鋼鐵工業(yè)廢水資源回用技術(shù)與應(yīng)用.北京：冶金工業(yè)出版社，2008年.

[3]李元白，張杰主編.水質(zhì)工程學(xué)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005年.

Optim ization of Sludge Dewatering System in the W astewater Treatm ent Process for Hot Rolling M ill

WANG Xuri,YANG Jing,XU Guofeng,WANG Debin
(The Power Supply Dept.of Shougang Qianan Iron and Steel Company,Qianan,Hebei 064404,China)

The characteristics of hot rolling wastewater and the treatment process of tur原bid circulating water at a 1580mm hot rolling mill of some steelmaking works are introduced. Existing problems in the sludge treatment system during actual operation of the process are analyzed in detail,effective transformation measures are put forward and,finally,the two sludge treatment processes of rare-earth magnet purification and screw centrifuge are com原pared,to obtain the optimal treatment method.

hot rolling wastewater;sludge dewatering system;rare-earth magnet purifica原tion;screw centrifuge

X77

B

1006-6764（2014）04-0046-04

2013-11-05

王旭旦（1984-），男，2008年畢業(yè)于東北電力大學(xué)給水排水工程專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事給排水技術(shù)、設(shè)備管理工作。