太鋼冶煉綜合廢水集煉鐵?燒結?煤氣洗滌?煉鋼?連鑄等生產工藝用水為一體,并混有廠區少量生活污水,是典型的鋼鐵工業綜合廢水,其含有大量的懸浮物?有機物?膠體?金屬離子和無機鹽,水質指標變化幅度較大?其廢水處理工程采用了壓力溶氣氣浮(DAF)技術,并于2000 年投入使用?然而自投用以來,DAF 一直未連續穩定運行, 存在的主要問題是:氣浮池出水水質達不到工序控制指標(油≤5mg/L), 導致后工序纖維球過濾器運行負荷增大?頻繁反沖洗;設備選型與實際工藝現狀不匹配,如釋放器堵塞現象嚴重,池面沒有微氣泡溢出;氣浮泵進水管設置的手動型射流吸氣閥,既影響溶氣罐的“氣水比”調控操作又增加氣浮泵的沖擊負荷?2007 年在單套DAF 裝置試驗性改造的基礎上,對冶煉廢水處理的氣浮系統從設備?工藝?設施等方面進行了優化性改造,實現了設備穩定運行?工序水質指標達標?筆者介紹了DAF 在鋼鐵工業綜合廢水 中處理的應用情況,以期為國內同行提供參考?

　　1 工藝流程簡介

　　1.1 廢水處理工藝流程

　　來自各生產單位的工業廢水經管道或暗涵等最終匯入總廢水明渠,進入污水處理系統?首先經機械格柵去除較大的雜物?漂浮物,經渣漿泵提升至中心配水井, 第一次投加PAC 和PAM;4 座輻流沉淀池的出水經方形明渠自流匯合進入機械反應池,在反應池前端再次投加PAC 和PAM, 經充分攪拌混合后進入12 格氣浮池?氣浮池出水經水泵加壓送至纖維球過濾器處理后,進入廠區回用水池循環使用?廢水處理工藝流程如圖1 所示?

　　1.2 水質指標廢水處理系統水質指標見表1?

　　2 氣浮系統

　　壓力溶氣氣浮適用于處理低濁度?高色度?有機物含量高?含油量高的廢水,其特點是:水力負荷高,氣浮池緊湊,產生的氣泡不僅微細?力度均勻?密集度大,而且上浮穩定,對液體擾動微小?本工程中氣浮系統的工藝流程見圖2?

　　2.1 主要設計參數

　　氣浮池共12 格,分為6 個氣浮單元,每2 個氣浮池構成1 個氣浮單元,配1 套氣浮回流泵?1 套壓力溶氣罐2 格氣浮池?系統總處理水量3 500 m3/h,單格氣浮池處理水量約300 m3/h?單個池子尺寸18 m×5.5 m×2.5 m, 有效水深2.0 m, 停留時間為35 min,回流比40%,溶氣罐壓力0.50 MPa,釋放的氣泡D 20~40 μm?

　　2.2 主要設備

　　氣浮系統的主要設備包括壓力溶氣系統?溶氣釋放系統?氣浮池和刮泥刮渣機等,其主要設備及工藝技術參數見表2?

　　3 主要工藝參數的調整?優化

　　如何保障氣浮裝置的穩定運行和提高工業廢水中油?有機物的去除率,一直是DAF 在實際運用中必須解決的主要問題?其中加強工藝管理,調整優化設備?設施參數是主要手段之一?

　　3.1 回流比的選擇

　　回流比是指經氣浮設施處理后的溶氣水量與待處理水量的比值?原設計回流比為40%,由于設計的回流比較高,即氣浮泵的流量大,因此實際運行中出現:氣浮池的處理負荷增加?HRT 縮短?回流氣浮泵的電機功率相應增大等問題?為此通過調節每格氣浮池內8 套釋放器支管DN 50 閥門的開度,將回流比由40%降低為18%~22%, 即每格氣浮池的回流水量由100 m3/h 降低為45~55 m3/h, 不僅保障了氣浮的處理效果,還有效減少了電能消耗,6 套氣浮單元至少可節約電費5.83 萬元/a?

　　3.2 空氣的導入方式

　　原設計采用射流吸氣方式, 并在氣浮泵的進水管道上安裝DN 50 射流式吸氣閥?按照這一吸氣方式, 運轉中水泵利用負壓將常壓狀態下的空氣裹挾導入,在葉輪的離心旋轉下,將氣體打碎?溶解,進而形成飽和溶氣?然而在運行中發現,由于是在水泵的進水管導入空氣, 所以直接對水泵的穩定運轉產生了負面影響,致使水泵檢修較為頻繁,軸承運轉壽命不足2 個月?另外氣浮泵的每次開停,都必須調整吸氣閥的開度,操作比較繁瑣,而吸氣閥的開度大小,將決定回流水中空氣的溶解度?

　　調整優化時,將生產現場管道中的壓縮空氣(壓力值≥0.5 MPa)通過D=20 mm 的管道直接引入氣浮裝置的溶氣罐,不僅有效減緩了氣浮泵的振幅,使軸承運轉壽命大于4 個月, 而且便于生產運行的管理,簡化了操作環節?

　　3.3 溶氣罐結構和氣水比的調控

　　原有溶氣罐內部無附屬部件或填料, 外部未設置液位等檢測儀器?水相和氣相在溶氣罐內的混合,即氣水比的調控效果差?溶氣罐內水位高低是影響氣浮效果的重要因素?水位太高,縮小了水氣接觸的有效容積,溶氣效果不好;水位太低則缺乏必要的緩沖水深,氣體會穿過水層進入氣浮池形成大氣泡,氣浮效果也不佳?對溶氣罐采取以下的優化改進:在溶氣罐內部設置多孔隔板,并裝填規格為D 75 mm×75 mm 階梯環,材質為聚乙烯,填充厚度為0.6 m;在溶氣罐罐體高度的1/2 處安裝液位浮球開關, 在壓縮空氣管道上安裝電磁閥?

　　隔板的設置和階梯環的裝填, 增加氣水接觸面積90 m2,改善了溶氣罐內空氣在水中的溶解?浮球液位開關和電磁閥相連鎖,罐內液位高,電磁閥通,補入壓縮空氣;罐內液位低,電磁閥斷,切斷壓縮空氣?由此較為成功地解決了氣水比調控問題?

　　3.4 接觸區的結構設置

　　氣浮池的接觸區表面積和隔墻高度, 是影響氣浮效果和出水水質的重要因素?含氣絮凝體的水平分速度有限, 如果氣浮池接觸區表面積過大或隔墻的高度較高,當水平分速度為零時,含氣絮凝體仍處于接觸區的區域內,導致雜質的二次沉降?原氣浮池設置的接觸區容積偏大,停留時間約120 s;隔墻的高度較低,約1.2 m?

　　參照相關專業手冊和成熟案例, 對氣浮池的結構作出調整:縮小接觸區容積, 水力停留時間≤60 s〔1〕;增加隔墻的高度,使其低于池內水面0.20~0.25 m?隔墻的頂部設置傾角45°導板,傾斜導板的寬度約120 mm?導板的設置,使氣泡附著物出接觸區前先折流上浮,從而提高氣浮效果?

　　3.5 接觸區泥砂沉積的影響

　　待處理廢水在進入氣浮池前,SS≤60 mg/L?隨著運行周期的延長, 部分顆粒物或雜質沉積于接觸區內,過流斷面相應地減小,氣泡附著物的合速度矢量更會向下偏轉〔2〕?如此,部分絮狀物的上升速率減弱?針對這一現象,要增強氣浮效果,盡可能地增大接觸區的過流截面, 使出該區的水流在水平方向上的速度值降低,合速度逼近垂直方向?對密度大的雜質和懸浮物含量較高的來水, 應強化前工序的預沉處理,控制氣浮池的進水SS≤40 mg/L,氣浮池的進水流速控制在0.1 m/s 以下?

　　接觸區與分離區的原有隔墻, 其底部與砼池底為一體澆筑成型?改進的鋼制隔墻底部與池底預留約100 mm 間隙,便于接觸區內的積泥排泄,保障了接觸區容積和過流截面?同時修訂崗位操作規程,將原有氣浮池底部積泥清理周期由1 次/季度調整為1 次/月?

　　3.6 釋放器的選型

　　廢水處理系統最初采用TJ 型釋放器,出口通道易被水中的雜質堵塞,影響氣浮效果,釋放器的清理工作較為頻繁?改進后全部采用D=50 mm 的TV 型釋放器,并安裝在距進水端池壁≤200 mm?池底部≤200 mm 處?TV 型釋放器具有的優點:當出現堵塞時,接通壓縮空氣即可使下盤下移,增大水流通道而使堵塞物排出?具體參見污水技術資料更多相關技術文檔。

　　4 優化后氣浮處理出水效果

　　優化后氣浮處理出水效果達到了要求的控制指標,結果見表3?

?　　5 結論

　　(1)在對鋼鐵企業廢水的處理中,采用部分回流加壓氣浮法可有效提高油?COD 去除率, 系統運行穩定,滿足回用水質要求?

　　(2)通過對溶氣罐的改進,增加隔板?裝填階梯環?浮球液位開關和電磁閥等,溶氣效果得到提高,自動調整氣?水混合比,便于生產操作?穩定運行?

　　(3)泵后進氣方式優于泵前進氣,可延長氣浮泵運轉周期;在保障氣浮池出水水質指標前提下,適當降低回流比,節省電能消耗?