新型磁化斜板澄清器在钢铁工业浊环水中的应用研究

王 莉

(中冶东方工程技术有限公司 水务事业部，山东 青岛266555)

0 概述

目前，可持续发展战略和循环经济上升为国家强制行为，全社会环保意识也得到加强。钢铁工业是各工业部门中的用水大户之一，在工业用水中冷水约占70%～80%，随着钢铁工业的高速发展以及国家对环境保护的重视，对用水的要求也越来越高，加强对用水、节水的管理，降低生产成本、降低生产新水耗量、保护环境、防止污染也愈发得到重视，如何不断提高水处理技术水平，将高新科技带入钢铁工业水处理技术，引起了社会各界的广泛重视。

炼钢和轧钢作为钢铁工业的用水大户，其浊环水的主要污染物是悬浮物和油。多年来，我国在浊环水处理技术作了大量改进，由平流沉淀池发展为化学除油器，再到后来的稀土磁盘净化设备，同时设有过滤设备污泥脱水设备。

平流沉淀池主要利用重力沉淀技术，其沉淀负荷小、停留时间长、沉降效率低、占地面积大，需设提升泵和过滤设备。化学除油器主要通过在浊环水中添加除油絮凝剂及絮凝剂，经化学反应，油和悬浮物得以去除，其特点是药剂耗量大、重力出水和污泥量大，需设提升泵和污泥处理设施。稀土磁盘净化设备通过投加磁絮凝剂和助凝剂，利用永磁或电磁吸附浊环水中的铁磁性物质，使浊环水得以净化，该设备对油的去除效率偏低，且为重力出水，需设提升泵和除油设施。

上述处理技术普遍特点是工艺流程长、占地面积大，耗能高，且由于需要设单独的过滤设施或除油设施，增加了操作的复杂性。

在总结上述技术特点的基础上，本文介绍一种新型磁化斜板澄清器，将常规的沉淀和过滤设施合为一体，由无压改为有压，并利用永磁技术，增强处理效果。

下面，主要对该设备介绍如下：

1 工作原理

磁化斜板澄清器是多元化集成技术组成，集药磁、吸附、除油、斜板沉淀、过滤净化、余压利用等多技术于一体的承压式废水净化处理设备。废水经加药混合后通过磁絮凝器进入反应区，经过磁化处理后的废水，在磁场和药剂的双重作用下，铁磁性细小颗粒和非铁磁性的悬浮粒子相互吸引形成大颗粒，进入斜板沉淀区加速沉淀，沉淀后水进入澄清区，泥浆沉降至储泥区，通过排泥管排出。依据斜板的浅层理论，水流在板间具有较大的湿周，较小的水力半径，从而降低了雷诺数，增大了弗罗德数，降低了水的紊乱程度，提高了水流稳定性，增大了沉淀容积利用系数，对沉淀极为有利。此时水流处于层流状态，颗粒的沉降不受水流的干扰，提高了沉降的稳定性，增加了沉淀面积，缩短了污泥颗粒的沉淀距离，减少了沉淀时间，大大提高了颗粒的沉淀效率。

经斜板沉淀后的上清液通过中心筒喇叭口流经布水器均匀进入过滤层，通过滤料层截留水中的悬浮物、胶体物、氧化铁皮等。滤后水经清水区出水管排出，可直接供用户使用。滤料层过滤介质采用石英砂滤料，卵石为支垫层，石英砂滤料具有强度高，寿命长，处理流量大，出水水质稳定可靠等显著优点。

过滤层截留的污染物需要定期进行反洗，先经压缩空气进气管均匀布气，疏松滤料层滤料，再经反洗进水管进水，进一步清洗滤料中残留物。反洗排水通过反洗排水管排出。

2 设备组成

磁化斜板澄清器是一种圆形钢结构件组成设备，由磁絮凝区，反应区、斜板澄清区、储泥区、过滤区等组成。

磁絮凝器安装于废水进水管道上，为管式磁絮凝器，该设备结构简单，操作方便，不耗电。对含铁磁性废水具有凝聚、絮凝作用，并具有阻垢、溶垢作用。药剂投加在进水管道上，与废水混合后流入反应区，通过斜板沉淀后，澄清水通过中心管流入过滤区，污泥沉降于储泥区。反应区设置在斜板区下方，储泥区上方，构造为圆筒形。斜板设置在中心管周，构造为圆筒形。污泥沉降至储泥区，储泥区结构为圆锥形。经斜板澄清后水通过中心管流至过滤区，截留细小微粒悬浮物及胶体物。过滤区构造为圆筒形，上部为布水区，中间为滤料层，下部为清水区。

该设备上部为沉淀区，下部为过滤区。顶部设有排气口、排油口、安全阀口。底部设有清水出口、反洗进水口、反洗排水口、压缩空气进口。为便于斜板和滤料的装卸，在设备顶部和过滤区分别设有人孔。

具体详见设备附图1：

图1 磁化斜板澄清器设备简图

3 技术特点

磁化斜板澄清器是多元化集成技术组成，集药磁、除油、吸附、斜板沉淀、过滤净化、余压利用等多技术于一体的废水净化处理设备。

该设备具有如下特点：

1）采用药磁混凝、凝聚、斜板澄清、过滤等技术组成，具有结构简单、投资省、操作方便、占地面积小、处理效率高、自动化程度高、适用范围广等优点。

2）采用药磁混凝技术，在药剂和磁场的双重作用下，含铁磁性的废水通过磁场时，悬浮粒子在磁场中被磁化后，使磁化粒子在剩磁作用下相互吸引，团聚成大的磁聚体，同时浊水中的油在药剂的作用下，与磁聚体发生絮凝反应，形成大的絮凝体，加快自然沉降速度。

3）采用斜板沉淀技术，根据浅层沉降原理，增大沉淀面积、缩短沉淀时间、改善水力条件、减小沉淀容积，克服了普通沉淀池沉淀效率低、停留时间长、占地面积大等缺点。

4）采用过滤技术，可进一步去除浊水中的细小悬浮物、胶体物质和油类，提高出水水质。

5）采用承压技术，整个设备为承压设备，出水余压可以利用，可减少提升泵组，经济节能。

6）气水反洗技术的利用，利用上升空气泡的振动可有效地将附着于滤料表面的污染物擦洗下来，再用水反洗，更有效清除滤层中所截留的污染物，使滤料恢复过滤能力。

7）特殊的结构形式设计，通过沉淀区和过滤区的合理空间布局，有效减少占地面积。

8）顶部排气阀、安全阀的设计，实现自动排气和泄压，保证设备安全运行。

9）顶部排油口的设计，根据密度差原理，废水中残存的部分浮油聚集顶部，通过定期打开排油口，有效排除浮油。

10）全自动化控制程序的应用，可实现全程无人操守，减轻劳动强度，改善环境。

4 结束语

4.1 新型磁化斜板澄清器与常规沉淀滤池相比，具有占地面积少、出水水质好、处理能力强、自动化程度高、易操作、投资省等优点，是一种集药磁混凝、凝聚、斜板澄清、过滤等技术于一体的废水净化处理设备。因此，该工艺实属目前所倡导的节能环保型水处理工艺，具有广阔的应用前景。

4.2 该设备的研究已经取得了阶段性的成果，目前，已经在申报专利。但该设备的一些具体设计参数和结构形式等，还有待在实践过程中验证并逐渐优化。

［1］王笏曹，主编.钢铁工业给水排水设计手册[S].北京：冶金工业出版社，2002.

［2］王绍文，邹文龙，杨晓莉，等，编.冶金工业废水处理技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2009.