新型磁化斜板澄清器在鋼鐵工業濁環水中的應用研究

王 莉

(中冶東方工程技術有限公司 水務事業部，山東 青島266555)

0 概述

目前，可持續發展戰略和循環經濟上升為國家強制行為，全社會環保意識也得到加強。鋼鐵工業是各工業部門中的用水大戶之一，在工業用水中冷水約占70%～80%，隨著鋼鐵工業的高速發展以及國家對環境保護的重視，對用水的要求也越來越高，加強對用水、節水的管理，降低生產成本、降低生產新水耗量、保護環境、防止污染也愈發得到重視，如何不斷提高水處理技術水平，將高新科技帶入鋼鐵工業水處理技術，引起了社會各界的廣泛重視。

煉鋼和軋鋼作為鋼鐵工業的用水大戶，其濁環水的主要污染物是懸浮物和油。多年來，我國在濁環水處理技術作了大量改進，由平流沉淀池發展為化學除油器，再到后來的稀土磁盤凈化設備，同時設有過濾設備污泥脫水設備。

平流沉淀池主要利用重力沉淀技術，其沉淀負荷小、停留時間長、沉降效率低、占地面積大，需設提升泵和過濾設備。化學除油器主要通過在濁環水中添加除油絮凝劑及絮凝劑，經化學反應，油和懸浮物得以去除，其特點是藥劑耗量大、重力出水和污泥量大，需設提升泵和污泥處理設施。稀土磁盤凈化設備通過投加磁絮凝劑和助凝劑，利用永磁或電磁吸附濁環水中的鐵磁性物質，使濁環水得以凈化，該設備對油的去除效率偏低，且為重力出水，需設提升泵和除油設施。

上述處理技術普遍特點是工藝流程長、占地面積大，耗能高，且由于需要設單獨的過濾設施或除油設施，增加了操作的復雜性。

在總結上述技術特點的基礎上，本文介紹一種新型磁化斜板澄清器，將常規的沉淀和過濾設施合為一體，由無壓改為有壓，并利用永磁技術，增強處理效果。

下面，主要對該設備介紹如下：

1 工作原理

磁化斜板澄清器是多元化集成技術組成，集藥磁、吸附、除油、斜板沉淀、過濾凈化、余壓利用等多技術于一體的承壓式廢水凈化處理設備。廢水經加藥混合后通過磁絮凝器進入反應區，經過磁化處理后的廢水，在磁場和藥劑的雙重作用下，鐵磁性細小顆粒和非鐵磁性的懸浮粒子相互吸引形成大顆粒，進入斜板沉淀區加速沉淀，沉淀后水進入澄清區，泥漿沉降至儲泥區，通過排泥管排出。依據斜板的淺層理論，水流在板間具有較大的濕周，較小的水力半徑，從而降低了雷諾數，增大了弗羅德數，降低了水的紊亂程度，提高了水流穩定性，增大了沉淀容積利用系數，對沉淀極為有利。此時水流處于層流狀態，顆粒的沉降不受水流的干擾，提高了沉降的穩定性，增加了沉淀面積，縮短了污泥顆粒的沉淀距離，減少了沉淀時間，大大提高了顆粒的沉淀效率。

經斜板沉淀后的上清液通過中心筒喇叭口流經布水器均勻進入過濾層，通過濾料層截留水中的懸浮物、膠體物、氧化鐵皮等。濾后水經清水區出水管排出，可直接供用戶使用。濾料層過濾介質采用石英砂濾料，卵石為支墊層，石英砂濾料具有強度高，壽命長，處理流量大，出水水質穩定可靠等顯著優點。

過濾層截留的污染物需要定期進行反洗，先經壓縮空氣進氣管均勻布氣，疏松濾料層濾料，再經反洗進水管進水，進一步清洗濾料中殘留物。反洗排水通過反洗排水管排出。

2 設備組成

磁化斜板澄清器是一種圓形鋼結構件組成設備，由磁絮凝區，反應區、斜板澄清區、儲泥區、過濾區等組成。

磁絮凝器安裝于廢水進水管道上，為管式磁絮凝器，該設備結構簡單，操作方便，不耗電。對含鐵磁性廢水具有凝聚、絮凝作用，并具有阻垢、溶垢作用。藥劑投加在進水管道上，與廢水混合后流入反應區，通過斜板沉淀后，澄清水通過中心管流入過濾區，污泥沉降于儲泥區。反應區設置在斜板區下方，儲泥區上方，構造為圓筒形。斜板設置在中心管周，構造為圓筒形。污泥沉降至儲泥區，儲泥區結構為圓錐形。經斜板澄清后水通過中心管流至過濾區，截留細小微粒懸浮物及膠體物。過濾區構造為圓筒形，上部為布水區，中間為濾料層，下部為清水區。

該設備上部為沉淀區，下部為過濾區。頂部設有排氣口、排油口、安全閥口。底部設有清水出口、反洗進水口、反洗排水口、壓縮空氣進口。為便于斜板和濾料的裝卸，在設備頂部和過濾區分別設有人孔。

具體詳見設備附圖1：

圖1 磁化斜板澄清器設備簡圖

3 技術特點

磁化斜板澄清器是多元化集成技術組成，集藥磁、除油、吸附、斜板沉淀、過濾凈化、余壓利用等多技術于一體的廢水凈化處理設備。

該設備具有如下特點：

1）采用藥磁混凝、凝聚、斜板澄清、過濾等技術組成，具有結構簡單、投資省、操作方便、占地面積小、處理效率高、自動化程度高、適用范圍廣等優點。

2）采用藥磁混凝技術，在藥劑和磁場的雙重作用下，含鐵磁性的廢水通過磁場時，懸浮粒子在磁場中被磁化后，使磁化粒子在剩磁作用下相互吸引，團聚成大的磁聚體，同時濁水中的油在藥劑的作用下，與磁聚體發生絮凝反應，形成大的絮凝體，加快自然沉降速度。

3）采用斜板沉淀技術，根據淺層沉降原理，增大沉淀面積、縮短沉淀時間、改善水力條件、減小沉淀容積，克服了普通沉淀池沉淀效率低、停留時間長、占地面積大等缺點。

4）采用過濾技術，可進一步去除濁水中的細小懸浮物、膠體物質和油類，提高出水水質。

5）采用承壓技術，整個設備為承壓設備，出水余壓可以利用，可減少提升泵組，經濟節能。

6）氣水反洗技術的利用，利用上升空氣泡的振動可有效地將附著于濾料表面的污染物擦洗下來，再用水反洗，更有效清除濾層中所截留的污染物，使濾料恢復過濾能力。

7）特殊的結構形式設計，通過沉淀區和過濾區的合理空間布局，有效減少占地面積。

8）頂部排氣閥、安全閥的設計，實現自動排氣和泄壓，保證設備安全運行。

9）頂部排油口的設計，根據密度差原理，廢水中殘存的部分浮油聚集頂部，通過定期打開排油口，有效排除浮油。

10）全自動化控制程序的應用，可實現全程無人操守，減輕勞動強度，改善環境。

4 結束語

4.1 新型磁化斜板澄清器與常規沉淀濾池相比，具有占地面積少、出水水質好、處理能力強、自動化程度高、易操作、投資省等優點，是一種集藥磁混凝、凝聚、斜板澄清、過濾等技術于一體的廢水凈化處理設備。因此，該工藝實屬目前所倡導的節能環保型水處理工藝，具有廣闊的應用前景。

4.2 該設備的研究已經取得了階段性的成果，目前，已經在申報專利。但該設備的一些具體設計參數和結構形式等，還有待在實踐過程中驗證并逐漸優化。

［1］王笏曹，主編.鋼鐵工業給水排水設計手冊[S].北京：冶金工業出版社，2002.

［2］王紹文，鄒文龍，楊曉莉，等，編.冶金工業廢水處理技術及工程實例[M].北京：化學工業出版社，2009.