雙流雙速過濾器在冶金水處理中的應(yīng)用

　1、前言　　自張馬屯礦井廢水引入濟(jì)鋼生產(chǎn)供水管網(wǎng)系統(tǒng)后,已成為濟(jì)鋼生產(chǎn)用水的主要水源。該工程對(duì)濟(jì)鋼水資源的綜合利用、替代深井地下水和濟(jì)南市的“節(jié)水保泉”工作具有重大意義。原工藝流程是礦井廢水經(jīng)加壓泵站直接進(jìn)入20 000 m³蓄水池,然后由原有的加壓泵站供生產(chǎn)水系統(tǒng)各用戶。由于礦井廢水在采礦、回填生產(chǎn)過程以及提升輸送過程中進(jìn)入一定量的雜物,導(dǎo)致水質(zhì)較差、懸浮物較高;另外由于該水源因采礦過程中的機(jī)械泄漏、采礦工人的生活污染以及在大氣中暴露時(shí)間長(zhǎng)等原因,導(dǎo)致油、藻類和細(xì)菌等指標(biāo)超標(biāo)。經(jīng)化驗(yàn)分析懸浮物含量約為30～70 mg/L,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原有深井地下水源。如不進(jìn)行處理,必將給循環(huán)水系統(tǒng)帶來了重大危害,不僅會(huì)因生產(chǎn)水質(zhì)SS含量超標(biāo)、堵塞水處理設(shè)施及用水設(shè)備,危及安全生產(chǎn),而且還會(huì)造成循環(huán)水濃縮倍數(shù)的下降、循環(huán)利用率降低,導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升,不利于生產(chǎn)的持續(xù)發(fā)展。因此,必須對(duì)礦井水進(jìn)行預(yù)處理,以保證生產(chǎn)補(bǔ)充水的需要。　2、改造方案及主要工藝參數(shù)　　從水質(zhì)化驗(yàn)對(duì)比分析來看,張馬屯礦井廢水僅在細(xì)菌含量和懸浮物2項(xiàng)指標(biāo)超過原有系統(tǒng),因此重點(diǎn)是對(duì)該水的處理。目前在國(guó)內(nèi)外類似水質(zhì)的處理多采用加強(qiáng)前期預(yù)處理的措施,即采用介質(zhì)過濾器和活性碳過濾器來控制水中的懸浮物和微生物,并配以水質(zhì)穩(wěn)定劑來保證水質(zhì)。對(duì)張馬屯礦井廢水的處理,需要在進(jìn)蓄水池前增設(shè)預(yù)處理過濾器,凈化礦井廢水水質(zhì),但由于是在老系統(tǒng)中改造,設(shè)計(jì)和施工受限于現(xiàn)場(chǎng)管網(wǎng)和場(chǎng)地。　　2.1 改造方案　　改造方案包括6臺(tái)雙流雙速自沖洗過濾器,設(shè)計(jì)過濾水量1 800 m³/h,對(duì)張馬屯礦井水進(jìn)行全過濾。配置了2臺(tái)加藥機(jī),定時(shí)定量向大水池添加分散殺菌滅藻劑。反沖洗水排入高爐煤氣洗滌溝,作為煤氣洗滌水系統(tǒng)的補(bǔ)水,處理后循環(huán)利用。　　2.2 雙流雙速自沖洗過濾器　　雙流雙速自沖洗過濾器的主要工藝參數(shù)如下:下向流平均濾速10 m/h、平向流平均濾速5 m/h、反沖洗強(qiáng)度12 L(/m².s)、反沖洗歷時(shí)4 min、終期水頭損失1.7 m、進(jìn)水懸浮物<100 mg/L、出水懸浮物<5mg/L、進(jìn)水壓力l.0 MPa。　　2.2.1 工作原理來水經(jīng)過分配進(jìn)入過濾器,自上而下經(jīng)粗濾料層過濾后,經(jīng)二次布水由四周向中間流經(jīng)輕質(zhì)細(xì)濾料層,到出水箱中出水(出水水箱也為反沖洗水箱)。由于濾層截流進(jìn)水中的懸浮物,濾料層水頭損失逐漸增加,使得虹吸管中水位上升,當(dāng)水位上升到虹吸輔助管內(nèi)水射器時(shí),由于水的作用將虹吸管內(nèi)的空氣帶走,形成負(fù)壓,當(dāng)負(fù)壓達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí),發(fā)生虹吸現(xiàn)象,使水箱中的水反向流經(jīng)濾層,從而對(duì)濾層進(jìn)行反洗,當(dāng)水箱內(nèi)水位下降到反洗自動(dòng)終止器時(shí),空氣漏入虹吸管內(nèi),系統(tǒng)真空將破壞,反洗過程自動(dòng)終止,過濾器重新開始工作。　　由于某種原因反洗時(shí)間過長(zhǎng)或無法自動(dòng)終止時(shí),可手動(dòng)打開真空破壞閥,使外界空氣進(jìn)入系統(tǒng),終止反洗過程。反洗強(qiáng)度過弱濾料不能有效翻騰,難以達(dá)到清洗目的;而反洗強(qiáng)度過強(qiáng),則容易使濾料亂層或造成濾料損夫,通過調(diào)節(jié)器來控制反洗強(qiáng)度。　　2.2.2技術(shù)特點(diǎn)普通過濾器多采用同速過濾,粗濾料不能發(fā)揮其高濾速的特點(diǎn),細(xì)濾料也不能發(fā)揮其低濾速下高粘附凝聚的能力,因而導(dǎo)致整體的過濾效率偏低。雙流雙速自沖洗過濾器,采用粗濾料下向流、細(xì)濾料平向流的布水結(jié)構(gòu),充分發(fā)揮不同濾料的特點(diǎn),使它們的優(yōu)缺點(diǎn)得以互補(bǔ),提高設(shè)備的處理能力并得到較好的濾后水質(zhì),主要特點(diǎn):1)變速過濾的平向流技術(shù):采用輕質(zhì)細(xì)濾料使其發(fā)揮低速的優(yōu)點(diǎn),采用最優(yōu)化理論增加單位體積的過濾面積,降低濾速,集水克服了平向流濾床易流化的缺陷。2)速過濾的下向流技術(shù):采用粗濾料使其發(fā)揮高濾速的優(yōu)點(diǎn),使得在同一濾器中不同濾料不同濾速。3)下向流和平向流之間采用一種特殊的二次布水結(jié)構(gòu),使得布水均勻,自動(dòng)反沖洗采用虹吸原理來實(shí)現(xiàn)。　　由于礦井水中的懸浮物不易沉淀,與沉淀池相比,選擇比較先進(jìn)的雙層濾料雙流雙速自沖洗過濾器以及對(duì)有機(jī)物過濾效果較好的活性炭過濾器吸附工藝,既能有效地去除水中懸浮物及有機(jī)物,還具有效率高、投資少、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。　3、運(yùn)行效果　　該項(xiàng)目投運(yùn)后,基本上解決了張馬屯礦井廢水水質(zhì)不符合生產(chǎn)補(bǔ)水要求的狀況,降低了所有補(bǔ)水系統(tǒng)在循環(huán)使用中的水質(zhì)超標(biāo)問題,提高了濟(jì)鋼各循環(huán)水體的循環(huán)利用率,運(yùn)行效果良好,過濾后的水質(zhì)完全達(dá)到預(yù)期目的,進(jìn)出水水質(zhì)化驗(yàn)對(duì)比見表1。

　4、結(jié)語　　該設(shè)備投運(yùn)至今,運(yùn)行良好,故障率較低,具有投資省、占地少、效率高等諸多優(yōu)點(diǎn),具有較高的推廣價(jià)值。集中對(duì)補(bǔ)水水源進(jìn)行處理后,生產(chǎn)成本大幅度降低,直接效益130萬元/a,整個(gè)低溫水系統(tǒng)的水質(zhì)有明顯改善,確保了煉鐵、煉鋼、制氧等主要生產(chǎn)廠的生產(chǎn)水質(zhì)要求,延長(zhǎng)了各用水工藝設(shè)備的壽命。但該工藝的反沖洗排污水量較大,在工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮后續(xù)的綜合處理。