热轧废水处理工艺中污泥脱水系统的优化改进

王旭旦，杨靖，许国峰,王德宾

（首钢迁安钢铁有限责任公司动力作业部，河北迁安064404）

供排水

热轧废水处理工艺中污泥脱水系统的优化改进

王旭旦，杨靖，许国峰,王德宾

（首钢迁安钢铁有限责任公司动力作业部，河北迁安064404）

介绍了热轧废水的特点及某钢厂1580mm热轧现应用的一种浊环水处理工艺，对该工艺在实际运行过程中，污泥处理系统存在的问题进行了详细分析，并提出有效的改造措施，最后对稀土磁盘净化技术与卧螺离心机两种工艺的污泥处理方式进行比较，得出最优的处理方法。

热轧废水；污泥脱水系统；稀土磁盘净化技术；卧螺离心机

1 热轧废水的特点

热轧浊环水主要为轧制过程提供直接冷却水，冷却过程中与轧件、轧机、辊道等直接接触，水温高且水量大，在轧制和检修过程中，大量的氧化铁皮、润滑油、液压油及其它一些杂质进入水体，造成水体污染，一般经过沉淀，除油，过滤，冷却等物理方法处理后循环利用。从热轧废水处理过程中分离出来的泥浆即热轧污泥，热轧泥浆外观呈水，油，渣相互包容的黑褐色稠泥状，与其他含有污泥相比，热轧污泥因含氧化铁粉粒，密度较大，且呈颗粒状，易形成“油泥团”，具体的成分随热轧所扎钢种的不同而有差别。对热轧污泥进行综合处理和利用，解决其在生产过程中的存放，运输问题，对消除二次污染具有重要的现实意义。

2 热轧废水处理工艺及污泥脱水

2.1 热轧废水处理工艺

首钢迁钢1580mm热轧机组废水处理工艺见图1，含氧化铁皮水经轧机和辊道下的氧化铁皮沟自流入一次铁皮沉淀池（旋流沉淀池），对氧化铁皮进行初步称沉淀分离，经沉淀后的水一部分经泵加压送去冲氧化铁皮，另一部分则通过提升泵组送往管道混合器，在混合器中通过投药装置加入水处理药剂并充分混合。在旋流井中增设4台盘式浮油回收机，去除水中浮油。废水在输送管道中经过一定时间的反应，聚合氯化铝使非铁磁性物质和油类与铁磁性物质产生絮凝。反应后轧钢废水进入稀土磁盘分离净化设备，利用高强永磁将废水中的絮团悬浮物打捞分离出来，经稀土磁盘分离出来的泥浆，排至磁力压榨脱水机，进行连续脱水。经稀土磁盘处理后的水进入二次沉淀池（平流隔油池），沉淀池出水口安装漂浮式圆盘除油机，以打捞热轧浊环水表面的浮油。废水溢流至吸水井后再经提升泵组将处理后的水送至冷却水塔进行冷却，降温后轧钢废水即可循环使用。

图1 热轧废水处理流程

该水处理工艺在传统的沉淀过滤的基础上增加了稀土磁盘水处理净化技术，结合水处理药剂的使用，能够适应热轧薄板浊环水的处理。

2.2 热轧污泥处理工艺

热轧泥浆除了含有细颗粒的氧化铁皮外，往往含有大量的油，当采用板框压滤机，带式压滤机或真空过滤机等带有滤布的脱水设备时，一般滤布容易被堵塞，且滤布冲洗困难。一般需要采取预处理措施，此处主要通过稀土磁盘成套水处理装置来完成泥浆脱水，可以省去浓缩池，降低投资。

稀土磁盘利用稀土钕铁硼永磁材料，通过稀土磁盘的聚磁组合，实现工作空间的高磁场强度和高磁场梯度，使轧钢废水中铁磁性物质微粒及絮凝吸附在其上的非磁性物质微粒和油渣，在磁场力作用下，克服流体阻力和微粒重力等外力，产生快速定向运动，吸附在稀土磁盘表面，从而将废水中的悬浮物和油吸附分离出来，再通过隔磁卸渣装置将稀土磁盘表面的吸附物卸下，刨入螺旋槽，经非磁性的输渣装置输出，从而实现轧钢废水的净化和循环使用[1]，后续采用与之配套的磁力压榨脱水机进行脱水。磁力压榨脱水机是利用稀土永磁吸筒的高强磁力为钢铁企业含水铁磁性渣或磁性絮团脱水而开发的专用设备。

稀土磁盘分离净化技术成套设备主要包括：稀土磁盘机、磁力压榨脱水机和加药装置等。稀土磁盘分离净化废水技术工艺流程简述：

(1)当流体流经磁盘之间的流道时，流体中所含的磁性悬浮絮团，受到强磁场力的作用，吸附在磁盘上，逐渐从流体中分离出来；

(2)磁盘以5.8 r/min的速度旋转，让悬浮物脱去大部份水份，运转到刮渣条时，形成隔磁卸渣带，由刮渣轮刮入“螺旋输送机”，渣被输入渣池；

(3)卸渣后磁盘重新转入流体，形成周而复始的废水处理过程，达到废水净化、悬浮物回收、循环水回用的目的。

3 污泥脱水运行过程中存在的问题分析及改进措施

3.1 磁力压榨机出泥含水率高的问题

3.1.1 磁力压榨机结构组成及工作原理

磁力压榨脱水机主要由传动系统（电机、减速机、链轮、齿轮），脱水系统（磁力吸辊、弹性压辊、卸渣板），进出渣系统（渣槽、出渣槽）和机架四部分组成。

工作原理：含水率90%左右的铁磁性泥渣从进渣口进入本机，流入半圆形机壳渣槽，此时铁磁性物质及絮团被磁力吸筒吸附，并随着磁力吸筒转动带出液面，此时部分水自行与渣分离，使渣的含水率下降，渣通过刮渣板传递到二级压榨机构，被弹性压辊和挤压，压出渣中的含水份下降到40%以下，经过脱水的渣，随磁力吸筒向下转动并被卸渣板卸出，使之脱离吸筒落下。压榨机滤液由渣槽底部的排液孔外排到滤液池。设备有溢流管，如遇到过载情况，多余的铁磁性泥渣可通过溢流管溢出。

3.1.2 问题分析

稀土磁盘机出来的湿渣用12台磁力压榨机脱水，污泥含水率高，给污泥外运造成困难。且压榨机故障较多，备件及运行维护费用高。

初步分析推断，造成上述的主要原因是现有稀土磁盘净化成套设备在处理热轧废水的适应性存在问题，磁力压榨机脱水与热轧生产线轧制的钢种有关，经过长期实践检验，每次生产轧线不同钢种时，对磁力压榨机出泥含水率进行检测，无较大波动，而且考察其他钢厂稀土磁盘净化水处理工艺应用实例，同样无此规律，因此排除上述原因。

后期，在更换磁力压榨机压辊时发现，每次更换成新压辊后，发现出泥较干，可以达到外运条件，但使用时间较短，一般使用一周后压榨机出泥有会较稀，为此，我们对磁力压榨机的结构原理、压辊材质特性进行分析研究。

磁力压榨机所用的弹性压辊材质为一种特种复合材料，形状呈圆筒形海绵，松软但富有有弹性，具有很好的吸水性能。但是这种材质在实际运行中，如果稀土磁盘出来的湿渣絮凝效果不好，细小杂质颗粒进入磁力压榨机后会很快侵入到弹性压辊的孔隙中，进而导致压辊的吸附性能降低，处理效率下降，压榨量同样减少，大量污泥随滤液流走，压出的渣含水率也会增大。

图2 热轧泥处理系统改造前后污泥含水率对比

3.1.3 解决措施及处理效果

热轧浊环水在进入稀土磁盘之前，先后投加了聚合氯化铝、聚丙烯酰胺，使水中的磁性悬浮杂质与非磁性物质微粒及油渣形成絮凝团，利于稀土磁盘去除水中杂质，但是这些絮凝团，随着水流不断运动以及进过稀土磁盘机吸附刨刮后，会产生破碎现象。针对解决上述问题，我们决定将稀土磁盘流出的湿渣在进入磁力压榨机脱水之前，即在稀土磁盘螺旋刮渣口再进行一次絮凝剂投加，使得杂质颗粒再次絮凝，形成大颗粒磁性絮团，进而提高磁力压榨机的脱水效率。

经过改造后，磁力压榨机压出渣中的含水份下降到40%以下，而且设备运转稳定，弹性压辊的更换周期明显延长，达到了预期效果。图2为系统改造前后一段时间污泥含水率的变化效果图。

3.2 平流隔油池积泥处理

3.2.1 问题分析

在现有的热轧浊环水处工艺流程中，平流隔油池的积泥问题也较为严重，该构筑物的主要作用是去除浊环水表面的浮油，另外还有调节池的作用，但未设计排泥系统，长期运行，池底污泥会不断增多，泥层不断增厚，进而会导致隔油池溢流出水携带固体悬浮物，难以保证系统水质稳定性。

平流隔油池底泥，主要来自稀土磁盘处理后的浊环水，流经平流隔油池水中残留悬浮杂质自然沉降产生，该污泥主要是不带有磁性的胶体絮凝团，比重较轻，沉降速度慢，但是当流经平流隔油池时，有一定的水力停留时间，胶体絮凝团会不断增大而自然沉淀到池底。而且此污泥不含有磁性，不能通过现有工艺中磁力压榨机进行脱水处理，因此，平流隔油池底泥的处理需要引进一套污泥脱水设备。

3.2.2 LW型螺旋卸料沉降离心机的应用及效果

LW型螺旋卸料沉降离心机（卧螺离心机）主要由主电机、副电机（或涡轮制动器、限矩保护装置）、差速器、螺旋体、转鼓、主轴承、机座、机罩及传动装置等部件组成。

工作原理：悬浮液经进料管从螺旋体出料口进入转鼓，在高速旋转产生的离心力作用下，比重较大的固相颗粒沉积在转鼓内壁上，与转鼓做相对运动的螺旋叶片不断地将沉积在转鼓内壁上的固相颗粒刮下并推出排渣口。分离后的清液经液层板开口溢流出转鼓。螺旋体与转鼓之间的相对运动（即差转速）是通过差速器来实现的，其大小由副电机来控制，从而实现了离心机对物料的连续分离过程。

由于平流池底泥属于长期运行的积累，需周期性处理，处理量小，根据底泥的特性，结合现场实际及运行成本，需要选择一种占地面积小，自动化程度高，脱水效果好，设备维护方便的污泥脱水设备。

经过研究，LW型螺旋卸料沉降离心机（卧螺离心机）脱水设备成为最佳选择。处理系统配套有自制污泥调节池，加药设备等。设备安装调试运行后，达到了预期效果，平流隔油池的底泥得到了及时清理。

卧螺离心机脱水系统流程见图3。

图3 卧螺离心机脱水系统流程图

4 磁力压榨机与卧螺离心机对比

卧螺离心脱水机、磁力压榨机都为常见的污泥脱水设备，卧螺离心机与磁力压榨机共同的特点是处理效果好，系统占地面积小。

磁力压榨机脱水系统无配套附属设备设施，处理运行电耗低，投资小，但是一般适用于钢铁冶金企业，处理污泥带有一定的磁性，这样处理效果会更佳。

卧螺离心机属于高速旋转设备，转速在500耀2800 r/min，因此对物料浓度要求较高，避免设备旋转扭矩过大，处理效率会大大降低。目前广泛应用市政污水处理，焦化固、液、油三相分离等领域。

可见，稀土磁盘净化技术能够在热轧废水处理中全面推广应用。

5 结语

首钢迁钢1580mm热轧废水处理工艺系统经过不断的技术改进，系统优化，很好的解决了平流隔油池底泥的处理与磁力压榨机出泥含水率高的问题，在此过程中，更好的掌握了热轧废水、污泥的特性，更深的了解了磁力压榨机、卧螺离心机的结构及工作原理，并且根据污泥的特性，选择合适的脱水设备，为设备选型积累了经验。

[1]倪明亮,汤志钢,葛加坤.稀土磁盘分离净化设备:中国，CN00222525.5.2000-03-20.

[2]王绍文，钱雷，邹元龙等编著.钢铁工业废水资源回用技术与应用.北京：冶金工业出版社，2008年.

[3]李元白，张杰主编.水质工程学[M].北京：中国建筑工业出版社，2005年.

Optim ization of Sludge Dewatering System in the W astewater Treatm ent Process for Hot Rolling M ill

WANG Xuri,YANG Jing,XU Guofeng,WANG Debin
(The Power Supply Dept.of Shougang Qianan Iron and Steel Company,Qianan,Hebei 064404,China)

The characteristics of hot rolling wastewater and the treatment process of tur原bid circulating water at a 1580mm hot rolling mill of some steelmaking works are introduced. Existing problems in the sludge treatment system during actual operation of the process are analyzed in detail,effective transformation measures are put forward and,finally,the two sludge treatment processes of rare-earth magnet purification and screw centrifuge are com原pared,to obtain the optimal treatment method.

hot rolling wastewater;sludge dewatering system;rare-earth magnet purifica原tion;screw centrifuge

X77

B

1006-6764（2014）04-0046-04

2013-11-05

王旭旦（1984-），男，2008年毕业于东北电力大学给水排水工程专业，工程师，现从事给排水技术、设备管理工作。