高效固液分离装置及在煤气洗涤废水处理中的应用

第30卷第l期2010年2月东北电力大学学报JournalOfNortheastDianliUniversityVo1．30。No．1Feb．，2010文章编号：1005—2992(2010)01—0039—05高效固液分离装置及在煤气洗涤废水处理中的应用蒋剑平，王聪(东北电力学院龙源水处理工程技术有限责任公司，吉林吉林132013)摘要：利用水中造粒技术设计的高效固液分离装置，针对冶金行业的煤气洗涤废水进行处理回用的研究。考察了投药量、强制搅拌转速、原水浊度对出水浊度的影响。研究结果表明：在相同的控制条件下即上升流速为15m／h时，使用聚合氯化铝(PAC)为混凝剂，投加量为40mg／L，聚丙烯酰胺(PAM)为絮凝剂，投加量为1．2mg／L，强制搅拌速度为40r／min，总水力停留时间只有10min的条件下，处理水的浊度可达到5NTU以下。该装置运行状态稳定，适用于悬浮物含量高的废水，污泥含水率低，无需浓缩设备，能满足连续处理和间歇处理的需要。关键词：水中造粒；结团絮凝；固液分离；浊度中图分类号：X75文献标识码：A高炉洗煤气水是钢铁企业的主要工业废水之一，具有水量大、水温高、悬浮物含量高等特点。在洗涤煤气过程中，细小固体杂质(亦称瓦斯泥)进入水中，水温升高瓦斯泥中的一些矿物质被微量溶解于水中，煤气中的酚、氰等有害物质也部分溶入水中，使水体受到污染。我国上世纪五六十年代建设的炼铁厂普遍为生铁高炉，煤气洗涤废水的处理多采用平流沉淀池或斜管沉淀池，废水处理效果很差，很少循环使用。据报道，我国钢铁企业每年共产生高炉煤气洗涤水约4．58×108t，排放量达到2．73×108t，而排放合格率仅为24％¨。面对Et益加剧的水源污染和水资源短缺问题，如何研究和开发更加高效的水处理技术已成为水处理领域重要的研究课题。1高效固液分离装置近几十年来，一种新型高效的固液分离技术——水中造粒技术得到了广泛的研究。尤其是以污泥脱水、高浊度原水、高浓度废液的固液分离的研究引起了国内外水处理界的关注。水中造粒技术是以絮凝动力学为原理的一种水处理技术，此工艺通过控制物理化学条件、动力平衡条件使洗煤废水中的煤泥颗粒形成结构紧密的颗粒状絮凝体——结团絮凝体，通过提高絮凝体的密度来实现固液的高速分离，从而达到高效去除悬浮物的目的。此工艺可省去预处理构筑物，处理后的水进质可达到澄清要求，水力停留时间短，表面负荷高，处理效果好。图1为高效固液分离装置的主体设备示意图。设备内部主要分为4个部图1收稿日期：2OlO—l2一l8作者简介：蒋剑平(1979一)，男，东北电力学院龙源水处理工程技术有限责任公司助理工程师，主要从事水处理方向研究水40东北电力大学学报第30卷分。内筒1为造粒凝聚区；2为分离区；外筒3为环状集泥区；4为集水装置。设备底部为进水口，原水在前段水力混合管道内通过合理控制助凝剂和混凝剂的投加顺序、投量和混合条件，对废水中的微小粒状污染物进行微脱稳后，从底部进入主体装置。装置内部设有搅拌叶片，通过中心轴安装于设备顶部的搅拌电机驱动，利用预先形成的大粒度、高密度颗粒悬浮层，实现微小颗粒在母体表面的逐一附着式结合模式，形成高浓度、大粒径的颗粒，完成自我造粒过程。水流向上，悬浮层增长高出堰口后，随着断面扩大流速降低，团粒在重力作用下与水完成分离过程：水流向上，悬浮层与进水中固体物量相当的悬浮层增长部分在重力作用下越过1区落入2区。处理水则通过位于分离区上方的集水装置收集处理水，集水方式为锯齿堰集水，然后从出水管流出。分离的污泥定时从底部污泥排放口排出。2试验系统2．1试验系统该试验系统主要由水力混合管道、高效固液分离装置及附属设备(包括水泵、配水箱、加药装置等)三大部分构成。现场试验的处理流程如图2所示。配水箱配制的废水经水泵、水力混合管道进洗煤人高效固液分离装置底部。在水泵吸水管端通过定量加入无机混凝剂和有机高分子絮凝剂，经水泵混合后在水力管道中完成图2试验处理流程示意图水回用微絮凝，然后在装置中完成造粒、分离过程。处理水从装置的顶部流出。分离的污泥定时从装置底部的污泥排放口排出。2．2试验条件控制试验用原水是由某铁合金厂瓦斯泥与自来水配制而成。混凝剂为液体聚合氯化铝(PAC)，AI0有效含量lO％，稀释10倍后投加。絮凝剂为聚丙烯酰胺(PAM)，分子量为500万，投加浓度为0．1％。试验装置处理能力为0．1m／h，配制进水浊度为500～1000NrrU，1区上升流速为15rrdh，装置总水力停留时间约为10rain，其中造粒区停留时间为6rain。3结果与讨论3．1理论分析在结团絮凝悬浮层中存在着运动平衡和物料平衡。运动平衡指的是结团体在竖直方向受重力，浮力及上升水流冲击力作用而达到平衡，即结团体悬浮层的上升速度等于水流上升速度与絮体颗粒拥挤沉速之差，可用下式