臥螺離心機在處理石棉廢水中的應用

摘要:隔膜電解法制燒堿產(chǎn)生的石棉廢水通常采用混凝沉降加過濾來去除石棉絨;也可用離心機分離回收方法進行處理,但目前未見有相關的介紹和報導,前者處理流程較長,操作程序較多,不易采用自動控制。我們采用了結構緊湊、進水濃度范圍大、操作簡單、易于實現(xiàn)自動控制的臥式螺旋卸料沉降離心機處理石棉廢水,取得了令人滿意的效果,出水濃度達到國家和地方的排放標準。
　　關鍵詞:臥螺離心機;石棉廢水;處理
　　1　石棉廢水的來源
　　隔膜電解法制燒堿,要消耗大量的石棉,這些石棉作為隔膜應用于電解槽的陰極網(wǎng),每產(chǎn)一萬噸隔膜燒堿約消耗1.6噸的石棉。當維修電解槽的陰極網(wǎng)時,用高壓水沖沖出使石棉脫落,被剝落的石棉連同廢水排入環(huán)境,成為污染環(huán)境的危險廢物。我公司每年約消耗十噸石棉,石棉廢水產(chǎn)生量和污染物濃度見表1。
              
　　2　石棉的性質和危害
　　隔膜用的石棉是含鎂的硅酸鹽,其主要成份為:Ｍｇ3Ｃａ(ＳｉＯ3)4或Ｈ4Ｍｇ3Ｓｉ2Ｏ9,纖維富有彈性,化學性質不活潑,具有耐酸、耐堿、耐熱的性能[1]。長期吸入接觸石棉者可引起石棉肺或肺癌等。國際癌癥研究中心(ＩＡＲＣ)已確認為致癌物[2]。
　　3　石棉廢水的處理方法
　　3.1　混凝沉降加過濾法[3]
　　石棉廢水可用此流程處理使出水達到排放標準,但此流程較長,占地多,操作較繁。我們希望能夠找到一個操作簡單,直接回收的方法。
　　3.2　直接離心分離法
　　衡量石棉在水中能否通過離心很好地被分離由兩個基本因素決定,就是在水中的沉降速度和離心機的分離因素。為此,我們在實驗室內分別做了兩個試驗。
　　3.2.1　廢水沉降速度測試
　　自然沉降測試的原理,是由混合物的比重不同,容器中的懸浮液經(jīng)過沉降一段時間后將逐漸分層。懸浮液的重相下沉到容器底部,而輕相則浮在上部,輕重相之間形成某種的分界面。分層的速度受到組成懸浮液輕重相密度差的影響,密度差越大,分層的速度越快。因此在實驗過程中,測試的設備選用了直徑20.5ｃｍ,高100ｃｍ的裝置測定石棉廢水自然沉降速度。先將廢水混合均勻,倒入實驗裝置中至80ｃｍ高處,開始記錄時間,同時觀察和記錄固液介面的沉降高從實驗測定沉降速度的曲線圖分析:在開始的5ｍｉｎ內,固液介面高度很快從80ｃｍ降到24ｃｍ處,20ｍｉｎ后曲線基本處于平穩(wěn)狀態(tài)。測試結果石棉絨在廢水中有很好的沉降速度,可利用離心機沉降分離。
     3.2.2　廢水離心分離試驗
    離心沉降分離的原理,是利用懸浮液或固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點,在離心力場的作用下迅速沉降分層,實現(xiàn)液-固分離目的[4]。離心分離機分離性能的重要指標是分離因數(shù),它表示被分離物料在轉鼓內所受的離心力與其重力的比值,分離因數(shù)越大,通常分離也越迅速,分離效果越好。
    分離因素計算公式[5]:
   Ｆｒ=ω2ｒ/ｇ其中
   ω———轉鼓角速度,ｒａｄ/ｓ
   ｒ———細顆?；剞D半徑,ｍ
   ｇ———重力加速度,9.8ｍ/ｓ2
    在實驗室我們選用了轉速4000ｒ/ｍｉｎ,回轉半徑0.1ｍ,分離因素1790的800型的電動離心沉淀器分離石棉廢水。
    試驗過程:取已分離了粗大顆粒的石棉廢水(ＳＳ3100ｍｇ/Ｌ),放入離心試管中,置于離心機內,開啟電源,運行40ｓ后關機,測定離心清液的ＳＳ濃度;另取相同濃度的石棉絨廢水加入ＦｅＳＯ4·7Ｈ2Ｏ,令其水中濃度400ｍｇ/Ｌ,攪拌后以同樣操作進行試驗,并測定離心清液ＳＳ濃度。
     試驗結果討論:由于條件所限未能應用分離因素更大的離心機進行試驗,但本試驗用分離因素為1790的離心機試驗結果仍表明,用離心機處理石棉廢水是可行的,只要分離因素足夠或加入絮凝劑,完全可以通過直接使用離心法處理石棉廢水,實現(xiàn)達標排放。
    在實驗過程中加入絮凝劑的作用,是由于廢水中存在微細的石棉幼絨和其它金屬氫氧化物等雜質(如顆粒直徑小于1μｍ的溶膠),這些微粒帶負電荷,由于同性相斥,不易凝聚成大顆粒,以本身重量產(chǎn)生沉降非常困難,因而會形成較為穩(wěn)定的懸浮液,若能利用與懸浮微粒帶相反電荷的化學藥劑吸附中和這些微粒的表面上的電荷,使表面電位減少,膠體微粒的穩(wěn)定狀態(tài)因此被破壞而發(fā)生凝集而加速沉降,如用Ａｌ2(ＳＯ4)3、ＦｅＣｌ3、ＦｅＳＯ4等作絮凝劑[6]。因此,我們選用了可在堿性條件下應用的ＦｅＳＯ4作為絮凝劑。
    4　離心機的選擇
    工業(yè)應用的離心機有過濾式離心機、沉降式離心機和分離機。過濾式離心機均要采用過濾介質(濾袋),運行過程中會因濾布阻塞而使生產(chǎn)能力下降,要清洗或更換濾袋才能恢復其生產(chǎn),而且是間歇式操作,生產(chǎn)不能連續(xù)進行,操作程序較多,不利于實現(xiàn)自控;而分離機僅適用于分離低濃度的懸浮液和乳濁液。因此,這兩類離心機都不在我們選擇之列。臥螺離心機不需過濾介質(濾袋)而是通過電機帶動無孔轉鼓及同心安裝的輸料螺旋,以一定的差速同向高速旋轉。物料由進料管連續(xù)引入輸料螺旋內筒,加速后進入轉鼓,在離心力作用下,較重的固相物沉積在轉鼓壁上形成沉渣層。輸料螺旋將沉積的固相物連續(xù)不斷地推至轉鼓錐端,經(jīng)排渣口排出轉鼓及機外。較輕的液相物則形成內層液環(huán),由轉鼓大端溢流口連續(xù)溢出轉鼓,經(jīng)排液口排出機外。進水、排水、排泥連續(xù)進行。它克服了過濾式離心機的缺點,能在全速運轉下,連續(xù)進料、分離和卸料。具有結構緊湊、連續(xù)操作、運轉平穩(wěn)、適應性強、生產(chǎn)能力大、方便實現(xiàn)自動控制和維修方便等特點?；谏鲜龇治?我們選擇了臥螺離心機的工作過程。
    按試驗情況分析,必須選擇分離因素大于1790的離心機才能將石棉絨從廢水中分離并使排水達到國家和地方排放標準。結合我公司石棉廢水的狀況和臥螺離心機的系列產(chǎn)品,我們選擇了型號為ＬＷ380-886-Ｃ11型的臥螺離心機.
    5　工藝流程及說明
    5.1　工藝流程
    5.2　工藝流程說明
    石棉廢水自排水溝流入集水池中,集水池頂部設網(wǎng)眼為5×5ｍｍ的平面人工格柵,除去粗渣。廢水由砂漿泵抽入臥螺離心機,固體物在離心機轉鼓內壁上堆積被螺旋推向轉鼓的小端,脫水后從排渣口排出;清水從離心機轉鼓大端的溢流孔流出。進水、排水、排泥連續(xù)進行。集水池可設液位高低位自動控制,用時間繼電器控制開機時先用清水洗滌離心機10ｍｉｎ后再進料,系統(tǒng)采用慢動電磁閥使開啟時逐漸開大電磁閥,逐漸加大進料流量,直至達到要求的流量,使離心機能平穩(wěn)起動運行。整個系統(tǒng)的運行可通過ＰＬＣ實現(xiàn)全自動控制。
    分離出的清水含有ＮａＯＨ,送去鹽水工段化鹽和沉淀Ｍｇ2+之用,實現(xiàn)綜合利用和石棉廢水零排放。
    5.3　運行結果測試及結論
    在加入絮凝劑的情況下,該型離心機在其操作范圍2～5ｍ3/ｈ情況下,都可以使出水濃度達到國家和地方的排放標準,但在不加絮凝劑的情況下,流量在4～5ｍ3/ｈ出水處理效果迅速降低,所以實際運行時取3ｍ3/ｈ流量為宜。
    6　結　論
    用ＬＷ380-886-Ｃ11型的臥螺離心機處理石棉廢水在絮凝劑ＦｅＳＯ4·7Ｈ2Ｏ(濃度400ｍｇ/Ｌ)的存在下,以3ｍ3/ｈ的進水流量,可實現(xiàn)連續(xù)進水、出水、出渣,實現(xiàn)穩(wěn)定運行,出水ＳＳ達到國家和地方的標排放標準。分離出的水和其中的堿回用于鹽水工段化鹽,實現(xiàn)綜合利用和零排放。