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钢厂废水水处理方案

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钢厂废水水处理方案

编辑:小五 来源:美高梅水处理 日期:2016-08-17 浏览次数:
选择钢铁厂废水水处理方案尤为重要,水处理方案是否合理直接影响到整个水处理系统、处理出水水质、运行稳定性、建设投资、运行成本等相关问题。所以,大家在选择钢铁厂废水水处理方案时必须结合实际生产情况,考虑全方位因素,来选择合适自己的污水处理方案,达到水处理效果最佳、运行成本最低、后期维护方便等特点。

国内外对于钢厂废水的处理主体工艺是采用混凝、沉淀等物理方法去除,并且处理效果稳定,方法简单。废水中的大部分油,通过集油管及絮凝沉淀去除,暂时硬度采用最常用的石灰软化法去除。水处理方案采用以混合、絮凝、沉淀为主体的处理工艺对钢厂废水进行处理,可以满足钢厂回收利用的要求。

1、钢厂回用水水处理方案:

根据回用水质指标提供合理的废水处理工艺技术和系统配置,以满足钢厂废水处理回用水质要求,基本工艺流程如下:

废水处理构筑物及设备均设置在处理厂内,处理厂布置顺水流方向,依次为格栅、调节池/一级提升泵房、接触絮凝沉淀池、清水池及送水泵房,并配套建设相应的加药和污泥浓缩及脱水处理等设施。

钢厂废水处理工艺流程:废水经细格栅可截留大量的氧化铁皮和水中较大的悬浮物,然后通过重力流进入调节池,待水质均衡后再经一级潜水污水泵提升至配水井,流量分配均匀的废水经列管式混合器进入接触絮凝沉淀池,浮油经集油管后排入浮油池。沉淀池出水通过重力流进入清水池,送水泵从清水池吸水送至各用水点。接触絮凝沉淀池排泥至污泥浓缩池,浓缩后污泥通过污泥泵提升至污泥脱水机间进行脱水,泥饼外运,浓缩池上清液排入调节池,回收利用。加药系统包括石灰、混凝剂、二氧化氯3种辅助药剂,并采用加酸系统调节出水pH值。

2.工艺系统配置及技术参数

2.1格栅工作原理
:钢铁废水中含有大量的漂浮物、氧化铁皮和悬浮物等杂质,为保证后续处理工艺设备正常运行,以减轻后续处理构筑物的负荷,设置一道细格栅,格栅是由一组平行的栅条组成,安装在废水进水渠的端部,当传动系统带动链轮作匀速定向旋转时,整个耙齿链自下而上运动,并携带固体杂物从液体中分离出来,流体则通过耙齿的栅隙中流出,整个工作状态连续运行。

细格栅的作用:废水经细格栅可截留大量的漂浮物、氧化铁皮和悬浮物,它可以实现连续清除各种形状细小杂物的目的。

2.2调节池/一级提升泵房工作原理:废水经过格栅机处理后进入调节池,它在调节水量和水质的同时通过集油管将水中的浮油去除。
 
2.3配水井工作原理:为使进入接触絮凝沉淀池的流量分配均匀,保证处理效果均匀,在接触絮凝沉淀池前端设置配水井1座。

技术参数:配水井设计停留时间2min,配水井尺寸2.4×2.4×6.5m,配水井出水母管设置石灰投加点,并预留二氧化氯投加点,用以杀除藻类。

运行控制:废水通过潜水污水泵提升至配水井,并在配水井进水母管上设置电磁流量计、浊度仪、pH仪表,在线显示水质及水量情况。
 
2.4接触絮凝沉淀池组成:废水经配水井均匀分配至接触絮凝沉淀池,它为主体工艺构筑物,共分为2组,每组处理水量为500m3/h。单组平面尺寸为14.34×7m。接触絮凝沉淀池由列管式混合器、翼片隔板絮凝池及接触絮凝沉淀池等部分组成。

混合:采用DN600的列管式混合器1台,整体由不锈钢制作,安装在接触絮凝沉淀池进水管上,采用法兰连接,水头损失0.5m,混合时间3s,混凝剂投加在列管式混合器前端加药管处。

优点:列管式混合器是利用水流通过列管产生高频漩涡,使数种物料充分混合,它混合效果好,可节约药剂20%~30%,运行费用低。

 
絮凝:采用竖向流翻腾式絮凝池,池中设翼片隔板絮凝设备,本设备整体由UPVC制成,用托架膨胀螺栓固定。絮凝池设计流速分为3级:一级流速0.12m/s、二级流速0.09 m/s、三级流速0.06 m/s,共分15格,絮凝时间9分钟,絮凝池及配水区尺寸6.34m×7.00m×4.75m。

优点:翼片隔板絮凝设备是利用边界层脱离理论和颗粒碰撞的惯性效应,在絮凝池中顺水流方向布置隔板,垂直水流方向设置翼片,使水流产生大量的微涡旋,为药剂和水中颗粒的充分接触提供了微水动力学条件,并产生密实的矾花,设计时可进行水力分级和流态的控制得到理想的絮凝效果,絮凝时间短,仅需9分钟,构造简单,施工方便,管理维修简单,对原水水量和水质的变化适应性较强,絮凝效果稳定。

排泥:絮凝池排泥采用重力斗式排泥, 采用DN200排泥管,每根排泥管管端设手动蝶阀、电动蝶阀一个,快开排泥。絮凝池排泥根据原水悬浮物,通过PLC设定时间实现自动排泥,一般一周排泥一次。

过渡段:在絮凝池后设置过渡段,采用导流墙和配水花墙进行配水。过渡段平面尺寸为1.9×7.0m,配水花墙过孔流速为0.06m/s,单孔直径为150mm。

沉淀:沉淀池采用异向流接触絮凝沉淀池,池中设置接触絮凝沉淀设备,托架/压管尼龙绳捆绑固定,本设备系乙丙共聚材质,斜板间距为25mm。本设备安装倾角为60度,上升流速2.5mm/s,沉淀区尺寸为8.0m×7.0m×4.75m。采用4根穿孔集水槽集水,以保证出水均匀, 再汇集到总出水渠中。

优点:接触絮凝沉淀设备主要原理是利用沉淀机理和接触絮凝过滤网捕作用来完成沉淀池中颗粒的分离过程。斜板的材质为乙丙共聚,它具有外部美观,表面光滑,有利于排泥,表面负荷高,上升流速大,极限负荷可达到18m3/m2·h,布水均匀,沉淀效果好等特点。

排泥:沉淀池排泥采用刮泥小车,在配水花墙一侧设置排泥斗,刮泥小车通过钢丝绳牵引定期将池底污泥刮入泥斗,然后根据时间设定通过静水压力排至污泥浓缩池,也可根据原水悬浮物通过PLC设定时间实现定期排泥,一般情况下沉淀池每天排泥2~3次,每6~8小时排泥一次,大约6个月大排泥一次。

集油管:考虑到长期运行,沉淀池水面可能会有少量浮油、浮渣,可通过设在沉淀池前端的集油管将浮油排至浮油池,集油管的通径为200mm。

出水水质:经接触絮凝沉淀池后的出水能够满足回用水标准。按经验能够稳定达到以下出水指标:

优点:经接触絮凝沉淀池处理后废水中的SS有很高的去除率,废水浊度范围在2000NTU以下时沉淀池出水浊度在1NTU左右,废水在10000NTU以下时沉淀池出水在5NTU左右; COD去除率达70~90%;BOD去除率达60~80%;油在2mg/L以下;同时通过石灰软化法去除水中暂时硬度。沉淀池对水质、水量的变化有很强的适应性,抗冲击负荷能力强,运行稳定。因此可省去滤池,减少大量初投资及运行费用,本工艺采用最优的工艺设计,使得出水水质好,占地面积小,节省工程投资,操作维护方便,运行管理费用低,设备使用寿命长,自动化程度高。

2.5清水池及送水泵房工作原理:为调节水量在接触絮凝沉淀池后设置清水池,池内设有导流墙、溢流管、放空管及通风装置,清水池设置为半地下式。

技术参数:清水池蓄水容积按960m3设计。为方便检修,清水池设置为2格,并联运行。清水池平面尺寸14.3×10.7m,有效水深为3.5m。清水池内设有液位计,可实现高低液位报警功能,与送水泵联动。

送水泵房:在清水池附近设置送水泵房,采用半地下式结构,送水泵采用自灌式,从清水池吸水送至用水点,送水泵及反冲洗水泵布置于送水泵房内,平面尺寸9.0×9.0m,共设置3台送水泵(2用1备,1变频),单台泵的性能参数为Q=600m3/h,H=30m,可以根据出水管网压力调节流量,同时根据用水点的用水要求对送水泵实行变频控制,以满足恒压供水的要求。

排污:送水泵房集水坑内设置2台(1用1备)排污泵,性能参数为Q=8m3/h,H=10m。

2.6加药间及药库加药系统:加药系统包括混凝剂投加、石灰投加、消毒及加酸调节pH值等几部分。


混凝剂:混凝剂选用液态聚合氯化铝(PAC),设计混凝剂最大投加量15mg/L,日常投加量6~15 mg/L,配制浓度为10%,每日配制2次。混凝剂储存量按5天考虑,设置2个5m3的混凝剂储液罐储存混凝剂原液,通过2台(1用1备)计量泵向系统投加混凝剂,计量泵主要性能参数为Q=60L/h,P=0.3MPa。

加药点:混凝剂的投加点在列管式混合器前端加药管上。通过流量信号按比例投加。

石灰:采用投加生石灰去除废水中的暂时硬度,使其满足回用水水质要求。石灰投加系统采用全封闭式,石灰投加系统由石灰料仓、传送器、石灰制备池、计量泵及附属阀门管道组成。适合于熟石灰、生石灰及石灰石等各种石灰粉料的连续计量投加,同时可有效的避免粉尘并能够实现全自动控制。石灰软化系统已经广泛应用于市政给水、废水处理及冶金行业软化水处理。

因现暂时没有废水中暂时硬度的含量资料,无法进行详细的工艺设计,先按已往的经验进行初步常规设计。石灰乳最大投加量为130mg/L,石灰有效成分为90%,全套系统按145Kg/h考虑,投加浓度为5%。

硫酸:由于系统中投加石灰,pH值会有所升高,因此通过投加H2SO4的方法调节pH值及降低碱度。投加点在清水池进水总管上,通过清水池进水管路上的pH显示计控制投加量。

H2SO4投加量4.9mg/L,浓度为98%。硫酸储罐容积按5天考虑, 设置2个0.6m3的H2SO4储液罐,交替使用,采用2台耐酸计量泵(1用1备)投加H2SO4,其主要性能参数为Q=8L/h,P=0.3MPa。

PLC系统通过pH信号控制加酸系统,调整pH值,实现加酸量的自动控制。

二氧化氯:消毒采用二氧化氯,采用2台(1用1备)二氧化氯发生器,最大投加量按3.0mg/l考虑,二氧化氯发生器的有效产气量为3000g/h。二氧化氯的投加点在清水池进水总管上,同时预留杀藻的投加点。

优点:二氧化氯气体具有强烈的氧化作用,余氯保持时间长,投加量少,接触时间短,消毒效果非常显著,使用安全可靠。

2.7浮油池由调节池及接触絮凝沉淀池撇出的浮油被收集进浮油池,其尺寸为2.0×2.0×1.5m。池内设搅拌机以防止杂物沉积,池内浮油通过排油泵排至污泥浓缩池,浮油池内设有液位控制装置以保护搅拌机和排油泵。

2.8污泥脱水系统工艺流程:污泥处理的目的在于降低污泥含水率,减少污泥体积,以便最终处置。污泥处理包括污泥浓缩和污泥脱水两个阶段。

接触絮凝沉淀池底部沉降的泥排至污泥浓缩池,然后再由污泥泵送入脱水机进行脱水,脱水后的泥饼运至指定的堆泥场。浓缩池上清液通过重力流进入调节池。

技术参数:污泥浓缩池是污泥处理系统中的主要构筑物,浓缩池的处理污泥量为472m3/d(含水率按98.5%计),本工程设置2座浓缩池,单池直径为7m,有效水深为3m,设计浓缩时间为12h,浓缩后污泥含水率达97%以下,池内设置中心传动刮泥机。浓缩后的污泥通过污泥泵送至板框压滤机脱水,脱水后含固率达40%以上。

污泥泵:污泥泵共设2台,单台泵的性能参数Q=12m3/h,P=0.8MPa。

板框压滤机:污泥脱水设备采用板框压滤机2套,交替使用,压滤机每天工作时间16h,过滤压力为0.7MPa。

优点:板框压滤机构造简单,过滤推动力大,脱水效果好,经脱水后污泥含水率较低,通常在60%以下,每台压滤机配套独立的自控系统,效率较高。

运行控制:接触絮凝沉淀池自动排泥时,污泥浓缩池进泥阀门开启,二组沉淀池轮流排泥,待全部排泥完毕后,浓缩池进泥阀门关闭,开始进行污泥浓缩,当达到浓缩时间12h后污泥泵自动开启,向板框压滤机输送污泥,浓缩池完成一个工作周期。
 
根据厢式压滤机的工作周期定时关闭污泥泵,然后压滤机进行分离、排出滤液和泥饼及滤布清洗的过程,完成一个脱水周期。

3.主体工艺技术概况及优点

3.1“湍流凝聚接触絮凝沉淀水处理技术”概况本处理工艺采用“湍流凝聚接触絮凝沉淀水处理技术”。本技术是传统絮凝沉淀技术的发展与创新,根据微水动力学原理、胶体物理化学理论,融合流体边界层及边界层分离、澄清池接触絮凝理论,提出的新的混凝沉淀机理,是水处理技术中混凝沉淀部分的新工艺技术。本技术(混合、絮凝、沉淀)已经经过多年科学实践及相关的实际工程论证,是行之有效的成熟的技术。由本技术研制开发了列管式混合设备、翼片隔板絮凝设备、接触絮凝沉淀设备等国内领先的新型设备。

列管式混合设备在设计中引入了流体微水动力学原理来控制混合微观过程和宏观过程,在相同的水头损失下,大大提高了列管式混合设备混合效果。研究结果表明:列管式混合设备比一般混合器的混合效率和混合效果高一倍以上,且混合快速,水头损失小、混合效果好,安装、维护简单。它的主要原理是使水流通过列管时,在边界层的作用下,产生系列涡旋,并在其后的空间衰减,产生高频涡流,从而使混凝剂复杂的水解产物与原水中的胶体颗粒得到充分混合。列管式混合设备采用不锈钢材质,具有外型美观,安装方便、混合快速高效、低能耗等特点。
 
翼片隔板絮凝设备主要原理是利用边界层脱离理论和颗粒碰撞的惯性效应,在絮凝池中沿水流方向设置隔板,垂直水流方向设置翼片,水流流经翼片和隔板时将产生高频谱涡旋,增加颗粒碰撞次数,提高有效碰撞率。翼片隔板絮凝设备为药剂与水中的颗粒充分接触提供良好的微水动力学条件,在絮凝池末端可产生密实的易沉淀的矾花颗粒。设计中按照不同的原水水质和用水规模,按照絮凝要求进行水力分级和流态控制,控制水中微涡旋(耗能涡旋)在水中的产生、分布密度及发生的频率,可得到理想的絮凝效果。由于强化了絮凝过程,在水质难处理期,仍可达到理想的絮凝效果。对微污染水质,只要污染不是很严重,应用絮凝沉淀工艺完全能够达到处理要求。翼片隔板絮凝设备采用UPVC材质,具有外形美观、安装方便、絮凝效果好、低能耗、絮凝时间短等特点。

接触絮凝沉淀设备主要原理是利用沉淀机理和接触絮凝过滤网捕的作用来完成沉淀池中颗粒的分离过程。在接触絮凝沉淀设备中,下部设有整流段,其主要作用是使水流在整个斜板中流动时阻力均衡、防止偏流。絮凝后的水流流入接触絮凝斜板区后,首先流入整流段整流,然后进入斜板区,在斜板区,絮凝后的矾花可以在重力作用下沉淀,沉淀后的污泥沿斜板表面下滑至整流段,在斜板沉淀区和整流段间会形成悬浮泥渣层,只有尺度和密度足以克服整流段上向水流顶托作用的絮体才能够脱离沉淀区完成沉淀过程。这样形成的悬浮泥渣层本身具有自动更新的能力。这样既利用了沉淀机理,又融入了接触絮凝机理,可获得更佳的处理效果。本设备采用乙丙共聚材质,表面光滑利于排泥,具有上升流速大,表面负荷高,沉淀效果好、安装方便等特点。

3.2“湍流凝聚接触絮凝沉淀水处理技术”的优点

(1)处理效率高、占地面积小

由于湍流凝聚接触絮凝沉淀水处理技术中的混合、絮凝、沉淀部分都相应的采用了高效的处理设备,使整体技术与传统工艺技术相比具有混合高效、充分,絮凝时间短的特点,仅需9分钟。沉淀池上升流速大,这样就缩短了水在处理构筑物中的停留时间,使处理效率提高,池体占地面积较其它工艺小,在相同水量的情况下,由于经过高效的混合絮凝沉淀工艺,使得沉后出水非常理想,大大降低接触絮凝沉淀池的土建投资,同时可省去滤池,因此节省大量的土建投资,较其它常规水处理工艺节省占地近40~50%,同时节省基建投资30%以上。

(2)处理水质好、水质效益可观

湍流凝聚接触絮凝沉淀水处理技术是以混合和絮凝过程有效控制设备形式,利用湍流涡旋控制原理和边界层理论,使得混合效率高,药剂利用充分,絮凝形成的矾花粒度好,尺度合适,密度大,沉淀既利用了浅池沉淀原理,又增加和强化了接触絮凝沉淀及过滤网捕作用,小颗粒泄漏少,沉后水浊度低,针对钢厂的废水,经混合絮凝沉淀工艺处理后,沉后出水SS稳定在3mg/l左右,CODCR的去除率在70~90%之间,BOD5的去除率在60~80%之间,油在2mg/l以下,所以可省去滤池,节省大量投资及运行费用,由于沉后出水水质好,延长设备使用寿命,水质效益可观。为钢厂各用水系统的稳定运行提供了更加有效的保障。
 
(3)抗冲击负荷能力强、适用水质广泛

由于混合充分、絮凝效果好及絮凝池、沉淀池均利用接触絮凝过滤网捕作用,因此本技术抗冲击负荷能力强。当水量、水质有些变化时,湍流凝聚接触絮凝沉淀水处理技术中的接触絮凝斜板沉淀设备加强了接触絮凝作用,使得沉淀池按2.5mm/s的上升流速设计时尚有很大潜力,此时沉淀设备斜板区的絮体粒子动态悬浮区充分发挥作用达到去除水中粒子的目的。另外本工艺无需通过污泥回流来控制絮凝沉淀效果,即可达到理想的出水水质,抗冲击负荷能力强。且此项工艺设备对处理低温低浊水、高浊水、微污染水来说都是非常有效的,并在中水回用项目中得到广泛应用。
 
(4)制水成本低、经济效益显著
 
由于采用先进的混合、絮凝、沉淀设备,比常规工艺节省投药量;主体设备采用优质材料加工而成,因此使用年限长,降低投资折旧率;混合、絮凝、沉淀部分机械设备少,节省大量电费;本工艺操作简单,可减少管理人员,降低运行管理费;设备整体水头损失小,取水泵的运转扬程降低,降低了水泵的经常运行费用。

(5)调试启动方便、操作简单
 
本工艺设备运行初期不需复杂的启动调试,工艺设备安装完毕后,投药正常,1小时即可得到理想的出水水质。
 
(6)施工简便、设备使用年限长
 
本工艺池体为矩形,便于施工。主要设备采用优质材料加工制作,延长设备的使用寿命。

总之,本方案具有处理效率高,水质好,投资省,制水成本低等特点,因此废水经过本处理工艺以后,完全能够满足出水水质及水量的要求。

4.运行成本

4.1运行成本分析钢厂废水处理系统运行成本包括人工费用、药剂费用、电费、设备折旧费用及维护费用。总处理水量为1000m3/h,运行成本如下:

操作人员7人,人工费用每人每月1500元。人工吨水成本为0.0146元/吨水。

4.2.药剂费用

混凝剂采用液态聚合氯化铝,投加量按平均10mg/l计算,每天混凝剂的使用量为0.24吨,混凝剂价格为1500元/吨。每日混凝剂费为360元。

加酸投加量按平均2.0mg/L计算,每天硫酸的使用量为0.048吨,硫酸价格为1200元/吨。每日硫酸费为57.6元。

消毒采用二氧化氯,投加量按平均2.0mg/L计算,每天氯酸钠的使用量为0.0264吨,氯酸钠价格为4200元/吨。每日氯酸钠费为110.88元。每天盐酸的使用量为0.0528吨,盐酸价格为800元/吨。每日盐酸费为42.24元。

去除硬度采用石灰,投加量为130mg/L,每天石灰的使用量为3.12吨,石灰价格为500元/吨。每日石灰费为1560元。

合计每日的药剂费用为2130.72元,药剂吨水总成本为0.0888元/吨水。

注:净水材料、净水药剂价格以咨询价格为主,价格会有浮动,美高梅水处理有限企业批发销售为一体的企业,详情可咨询:15838227230。

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