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微孔过滤器在小型转炉除尘污水处理系统的应用

发布日期:2018-02-11 作者:包头污水处理 点击:

  小型转炉除尘污水处理系统,例如斜板式沉淀与磁过滤相结合,旋流式与辐射式沉淀相结合等方式,占地面积大,设施和操作复杂,而且处理中均采用加药沉淀,敞开式运行,因此工作环境差,处理后污水中悬浮物含量高,污水不能直接返回循环使用。

  

  乌兰浩特钢铁总厂(简称乌钢)移植化工企业废液处理用微孔过滤器,改进并首次应用于小型转炉除尘污水处理系统,开发成不需加药沉淀即可达到悬浮物去除率高、滤后水水质稳定而且可以返回循环使用的一步过滤法。该法流程及设备简单,占地面积小;由于设备整体封闭,作业环境好;运行费用低,一次性投资少。自1994年11月投产以来,取得了较好的生产和经济效果,为小型转炉除尘污水处理开辟了一条新途径。

  

  1微孔过滤法污水处理系统的设置和工作原理乌钢现有5t氧气顶吹转炉两座,烟气净化采用完全燃烧法,两级文氏管全湿除尘。产生污水270m3/h,悬浮物平均含量为3730.7mg/L,悬浮物成分见表1。经显微镜观察,悬浮物全部为球形粒子,粒度为0.01~1.50μm,其中<0.30μm的占90>

  

  新污水处理系统工艺流程见图1。污水经地下排水渠道引入处理站吸水池,经泵提升用管道输送进入微孔过滤器,以内压方式过滤,滤后清水经管道引入循环水站,冷却后再供给烟气净化系统循环使用。从过滤器下排的污泥经流槽引入收集池,进一步晾晒脱水再利用。

  

  微孔过滤器由一个密闭的筒体内装入若干组微孔管组成。微孔管由聚乙烯为主要原料的颗粒状材料经高温烧结成型,壁上布满一定规格的微孔(图2),微孔透气透水。微孔管一端封闭,一端开口。污水经管道由筒体腰部的圆周环管输入筒内,在一定压力下从微孔管外围通过微孔,将悬浮物留在管壁外,清水进入管中并由开口端流出,滤后积留在筒内悬浮物通过底部阀门定期排出,从而完成污水过滤任务。

  

  微孔过滤法污水处理系统的设备包括污水泵、微孔过滤器和供微孔清洗用气的空气压缩机。此外,过滤站内装有玻璃钢槽,用于过滤管的酸洗处理。污水吸水池设置叶片式搅拌器,用于搅拌污水,以防止污泥沉积堵塞管道。循环水站设置中温玻璃钢冷却塔,以冷却滤后清水。冬季冷却塔停用,滤后清水经采暖器冷却。过滤站外设污泥收集池。

  

  由于微孔过滤器在国内小型转炉除尘污水处理应用尚无先例,而照搬化工行业设备原型及操作规程又不妥,因此结合乌钢条件反复进行了试验和改进。对滤管气洗和酸洗,泄水,排泥,运行压力,微孔孔径及破坏机理等都进行了探讨,并找出了生产上可行的规律及相应的操作规程。

  

  1.1过滤器的选型

  

  合适的过滤器选型是指具有足够的总过滤面积,而总过滤面积要和生产产生的污水量相适应,从而才能满足生产的需要。

  

  1.2改进布水管路

  

  原化工废液用过滤器污水进口和泄水口均设在罐体下部,单口进水,单孔泄水。由于进水速度较大,使近处滤管受到冲击,过滤管外壁滤饼不易形成。限压操作后,罐内污水沉淀效果不好,在停机泄水过程中,又造成悬浮物沉降倒罐。针对这种情况,把污水的进口位置改在罐体腰部,按一定角度设几个进口;同时,在罐体下部适当位置设置几个泄水口,由上到下顺序排列。这样,进水时防止了水流对临近滤管的冲击,又使污水形成旋流,悬浮物沉淀到罐体底部,提高了污泥回收效果;泄水时自上而下,分层泄水,保证了沉积浓缩在下锥体部分的污泥不因泄水而流失。

  

  1.3排泥和过滤管微孔的再生

  

  过滤器在运行过程中,积留在罐内的污泥量逐渐增加,需要定期排放,从过滤开始到停机排泥称为一个过滤周期。

  

  在一个过滤周期中,填充在过滤管微孔内的悬浮物密度越来越大,管壁外形成的悬浮物滤层也不断加厚,过滤能力逐渐变差,因此在一个过滤周期结束时,需要清除管壁外的泥层和微孔内的沉积物,使微孔过滤能力恢复再生。

  

  (1)机械再生法即采用压缩空气的吹洗法本试验做过“正吹”,“反吹”对比试验。“正吹”是让压缩空气由管外向管内吹,结果使微孔堵塞现象加重;而“反吹”效果很好,能够把微孔内的悬浮物吹出来。当“反吹”控制在一定的气体压力下时,若吹气次数和时间合适,将获得良好的微孔再生效果。

  

  (2)化学再生法当过滤管用几个周期后,机械再生效果会变差,这说明微孔堵塞严重,此时可以用化学法处理过滤管,即用浓度为3~5的稀盐酸浸泡,使盐酸与沉积在微孔中的悬浮物进行充分的化学反应,生成溶于水的盐。由于悬浮物主要成

  

  经短时间酸洗及清水浸泡后,过滤管恢复如初,过滤效果与新管无异。酸洗用过的废液,成分以Fe-Cl3为主,而且浓度很低,对水质没有影响,可以直接排回吸水池。

  

  过滤管从开始使用到酸洗处理时的期间称为一个酸洗周期,过滤管的使用寿命约为10个酸洗周期。

  

  过滤式污水处理系统投产以来,乌钢转炉除尘污水全部经该法处理,滤后清水全部循环使用,循环率达到91。滤后清水悬浮物含量在18mg/L以下,去除率达99.5。

  

  2影响过滤效果的主要参数

  

  2.1过滤管微孔孔径

  

  微孔过滤器工作过程是污水通过微孔的过滤过程,因此其孔径是影响过滤效果的重要参数。把<40μm和>40μm两种孔径的过滤管组装在同一过滤器进行对比试验,其结果如下。

  

  (1)孔径大小对过滤能力的影响在同等工作压力下,两组过滤管水流量差别不明显,当使用过12个过滤周期后,孔径较大的过滤管组流量逐渐大于孔径较小的过滤管组。

  

  (2)孔径大小对过滤管强度的影响微孔管工作是在一定压力下进行的,管壁的强度要承受内外的压力差。对破裂过滤管的分析表明,破裂除与工作压力过高有关外,主要与制造尺寸,微孔分布和内在质量有关。孔径大小虽然影响过滤管强度,但试验的两种孔径在使用条件下强度差别不明显。

  

  (3)孔径大小对再生效果的影响在反吹压力、次数和时间相同时,孔径大的反吹清洗容易,微孔再生效果好,而且随过滤周期增加使用效果越来越好。

  

  (4)孔径大小对过滤效果的影响观察两组过滤管滤出水清浊程度,均清澈透明,几乎无差别。取样分析表明,悬浮物含量分别为5mg/L和18mg/L,管径都在可用范围内。

  

  孔径的选择要综合上述诸因素考虑,在生产允许的情况下,孔径宜选上限,因此乌钢现行设备中过滤管选择了试验中孔径较大的一种。

  

  2.2运行压力控制

  

  在过滤管工作中,由于泵不断向罐内输入污水,使罐内形成一定的压力,称为工作压力,罐内允许达到的最高工作压力称为额定工作压力,其确定与下列因素有关。

  

  (1)过滤管强度额定工作压力应与过滤管的最高抗压强度相适应。当采用≥40μm孔径的过滤管时,工作压力上升到0.20MPa以上,将导致过滤管出现破裂现象;达到0.25MPa以上,破裂现象加剧。因此,额定工作压力不应大于过滤管产生破裂的压力。

  

  (2)过滤周期和过滤能力过滤周期应与生产周期相适应,通常定为24h或48h,以便赶在白班进行排泥和过滤管清洗。在过滤周期内,过滤能力呈下降趋势,工作压力呈上升趋势。污水输供量过大,将加大过滤工作负荷,使工作压力快速上升,会过早地达到额定工作压力,因此应控制合适的污水输供量。

  

  对管壁附着滤饼是使过滤能力下降的主要原因之一。污泥滤饼靠罐内工作压力吸附在外管壁上,当工作压力突然降至零时,瞬间有部分污泥滤饼脱落。根据这种现象,摸索出如图3所示的间歇供水制度,有效地控制工作压力的上升,提高其过滤能力,延长过滤周期,而且对系统正常运行无影响。

  

  (3)微孔再生当工作压力达到0.20~0.30MPa时,过滤管反吹处理的效果不好,即使反吹次数增加到6次,仍然得不到好的效果。究其原因是因工作压力过大,使微孔中悬浮物沉积密度过大,清理强度达不到要求,导致微孔再生不好,并缩短了酸洗周期。

  

  (4)排泥当工作压力高于正常压力时,管外壁泥饼形成得较好,含水率在35左右,但停机放水时泥饼脱落流失难以控制,不利于污泥回收,又使污水悬浮物增加。在正常工作压力时,克服了上述不足,但污泥含水率较高,达到48。由表2可见,选择正确的工作压力是获得良好运行效果的关键。

  

  在目前生产采用的工作压力下,过滤系统运行效果较好,但污泥含水率较高,达到48。今后拟加强排泥操作的试验和研究,以求降低污泥含水率。

  

  3结论

  

  (1)微孔过滤式污水处理系统流程和设备简单,构筑物少,占地面积小,运行费和一次性投资少。

  

  (2)过滤系统封闭运行,无噪音和泥浆外溅,操作和维护简单,劳动强度低,作业环境好。

  

  (3)不需加药沉淀,污水悬浮物去除率可达99.5,滤后水质稳定,悬浮物含量低,可直接返回循环使用。


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