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新型工艺设计

发布日期:2017-04-12  来源:选矿技术网  浏览次数:8447

     一、概述

    某集团公司含重属离子污水处理工程,在该工程工业废水中,含有大量、钻、等重金属离子,而且还含有大量的硫酸根和氯离子等盐份,其中氯离子浓度高达30067 mg/L,平均值为24582 mg/L。

    高浓度氯离子对一般的不锈钢腐蚀特别严重,针对工程的水质特点,设计采用涡流反应器絮凝池代替传统的机械絮凝池,有效地解决了该工程中氯离子腐蚀的难题。

    涡流反应器絮凝池是华东交通大学的老师受污水处理工艺中使用填料的启发,在网格混凝工艺基础上为提高絮凝效果而开发研制出来。涡流反应器处理效率高,结构简单,易于生产、运输、施工和管理,强度高,抗老化性好,而且使用寿命长,不易堵塞。由于涡流反应器采用ABS材料制造,因此较好地解决了本工程中氯离子对金属材料的腐蚀难题。

    二、涡流反应器的絮凝机理

    (一)微涡流凝聚

    脱稳胶体在微涡流作用下具有更多碰撞机会:

    1、涡流形成流层之间较大的流速差,造成了流层中携带微粒的相对运动,从而增加了微粒的碰撞机率;

    2、涡流的旋转作用形成离心惯性力,造成微粒的沿旋涡径向运动,从而增加了微粒的碰撞机率。以上两方面的作用都随涡流的尺寸减小而增大,微涡流是有利于凝聚的水力条件,因而具有更高的凝聚效率。

    (二)立体接触絮凝

    当混凝反应区放置了大量的涡流反应器后,由于反应器内流速相对较小,在上向水流区的涡流反应器内部形成絮体悬浮区,悬浮絮体对水流中的脱稳胶体产生絮凝作用。由于上向流区每个涡流反应器内都有悬浮絮体,总体积大,形成立体接触絮凝;涡流反应器内絮体成长质量高,成长过大的絮体在微涡流的作用卜会破碎成较小絮体从而保持絮凝能力(絮体过大会使总表面积减小,吸附能力下降),密实度较低的絮体在微涡流的作用下会破碎并重新絮凝成密实度较高的絮体,有利于沉淀分离。

    三、涡流反应器的结构与特点

    (一)涡流反应器的结构

    涡流反应器以ABS塑料为材料制成的多孔空心球体,表面开孔率为45%-65%,球体内外表面制成糙面,涡流反应器壁厚一般为2 mm左右,详见图1、图2。

 
图1  涡流反应器单体
 
 
图2  反应池中的涡流反应器
 

   (二)涡流反应器的工艺特点

    1、混凝效率高。微涡流混凝工艺创造了高效率的凝聚和絮凝水力条件,其混凝效率大大优于传统混凝工艺,也优于网格混凝工艺,可以大大地缩短反应时间,这就意味着与传统工艺相比,产水量可以提高1-2倍,占地少,投资省。

    2、水质、水量变化适应能力强。微涡流混凝工艺对水质、水量变化的适应性能较强,因为其混凝的水力条件不是主要依赖于水流的宏观速度,而是依赖涡流的形成,涡流的形成条件主要依赖于流速的变化量即涡流反应器的开孔率。另外,上向流微涡流混凝区积累了大量的活性絮体,它们对水量、水质的变化具有缓冲作用,在停水或池水放空期间,这些絮体不会沉积板结也不会排出池外,这使得微涡流絮凝池可以间歇工作。

    3、实施简便。涡流反应器无方向性,直接投入水中使用,相互堆积不堵塞壁孔,不需要固定安装。

    4、运行稳定、药耗低。

    涡流反应器内腔絮体能长期保持,涡流反应区外的絮体泥渣可以全部排除,因而排泥操作可以简化,运行更稳定。由于微涡流造成混凝剂高效扩散,提高了混凝剂利用率,同时涡流反应器腔内大量絮体活性得到充分利用,这使得微涡流混凝工艺的混凝剂消耗量明显低于传统工艺。

    5、长期使用、维护简便。涡流反应器用ABS塑料制造,使用寿命可达数十年。和网格混凝相比,涡流反应器壁孔不易堵塞,因为涡流反应器在水中处于半悬浮状态,其在水流作用下的旋转运动可使堵塞壁孔的漂浮物上升至水面,然后由人工清除。涡流反应器即使堵塞,也可能方便地从池中取出进行彻底清洗。

    四、工程工艺设计参数

    (一)设计水质

    本工程进出水设计水质要求详见表1。

表1  设计污水水质表
项目
进水水质,mg/L
出水水质
最高
最低
平均
pH
12
2
6.5
6-9
Ni
150
20.48
56.4
1
Co
35.22
1.68
17.1
1
Cu
54.15
1.61
21.9
1
Pb
2.78
0.55
1.67
1
Zn
19.30
3.87
11.58
5
Cd
2.3
0.12
1.21
0.1
总As
2.85
0.975
1.91
0.5
F
106.64
27.47
67.06
10
Cl
30067
19098
24582
 
SO42
44646
25524
35085
 
Na
47484
17990
32737
 
Ca
46.8
22.46
34.63
 
Mg
77
27.3
52.15
 
TDS
95480
66130
93060
 
SS
1520
417
968.5
150
COD
1040
530
785
150
86
26.4
54.8
10
 
    (二)工艺流程
 
     工艺流程见图3。
 
 
                                鼓风机、电石渣  NaOH、PAC、PFS、PAM   PAC、PAM
                                    ↓                 ↓                 ↓
               污水 → 隔油池 → 调节池 → 提升泵房 → 混合 → 一沉池 → 气浮池 →
                                                      反应池
               硫化钠、PAC、PFS、PAM         硫酸
                 ↓                           ↓
               混合反应池 → 二沉池 → 滤池 → 中和池 → 尾水池 → 水泵房 → 外排
                    ↓回流污泥↓                                            或回用
 
图3 工艺流程
 
    (三)涡流反应器
 
    涡流反应器设置在混合反应池内,一级混合反应池水力反应时间为12min。一级混合反应池有2个系列,每系列分3格,尺寸为2.8×2.8×4.5m,有效水深3.9 m,池内填充涡流反应器。涡流反应器体积为67m3,材质为ABS。考虑污泥回流量,设计流量为910m3/h。混合反应池内壁贴230×113×65mm的耐酸钢砖加强防腐,见图4。
 

图4   涡流反应池工程示意
 
    二级混合反应池水力反应时间为30min。二级混合反应池有2个系列,每系列共3格,其中2格尺寸为3.0×4.6×4.8m,另外1格尺寸为3.0×4.0×4.8m,有效水深3.9m。池内填充涡流反应器,涡流反应器体积为110m3,材质为ABS。设计流量为625m3/h。混合反应池内壁贴230×113×65mm的耐酸钢砖加强防腐。
 
    高浓度氛离子对一般的不锈钢腐蚀特别严重,采用ABS材质的涡流反应器,有效地解决了该工程中氯离子对反应池中金属搅拌器的腐蚀难题。
 
 
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