1、前言
自張馬屯礦井廢水引入濟鋼生產供水管網系統后,已成為濟鋼生產用水的主要水源。該工程對濟鋼水資源的綜合利用、替代深井地下水和濟南市的「節水保泉」工作具有重大意義。原工藝流程是礦井廢水經加壓泵站直接進入20
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m3蓄水池,然後由原有的加壓泵站供生產水系統各用戶。由於礦井廢水在採礦、回填生產過程以及提升輸送過程中進入一定量的雜物,導致水質較差、懸浮物較高;另外由於該水源因採礦過程中的機械泄漏、採礦工人的生活污染以及在大氣中暴露時間長等原因,導致油、藻類和細菌等指標超標。經化驗分析懸浮物含量約為30～70
mg/L,遠遠高於原有深井地下水源。如不進行處理,必將給循環水系統帶來了重大危害,不僅會因生產水質SS含量超標、堵塞水處理設施及用水設備,危及安全生產,而且還會造成循環水濃縮倍數的下降、循環利用率降低,導致生產成本上升,不利於生產的持續發展。因此,必須對礦井水進行預處理,以保證生產補充水的需要。 2、改造方案及主要工藝參數
從水質化驗對比分析來看,張馬屯礦井廢水僅在細菌含量和懸浮物2項指標超過原有系統,因此重點是對該水的處理。目前在國內外類似水質的處理多採用加強前期預處理的措施,即採用介質過濾器和活性碳過濾器來控制水中的懸浮物和微生物,並配以水質穩定劑來保證水質。對張馬屯礦井廢水的處理,需要在進蓄水池前增設預處理過濾器,凈化礦井廢水水質,但由於是在老系統中改造,設計和施工受限於現場管網和場地。
2.1 改造方案
改造方案包括6台雙流雙速自沖洗過濾器,設計過濾水量1 800 m3/h,對張馬屯礦井水進行全過濾。配置了2台加藥機,定時定量向大水池添加分散殺菌滅藻劑。反衝洗水排入高爐煤氣洗滌溝,作為煤氣洗滌水系統的補水,處理后循環利用。
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如下:下向流平均濾速10
m/h、平向流平均濾速5 m/h、反衝洗強度12 L(/m2.s)、反衝洗歷時4 min、終期水頭損失1.7 m、進水懸浮物<100
mg/L、出水懸浮物<5mg/L、進水壓力l.0 MPa。
2.2.1
工作原理來水經過分配進入過濾器,自上而下經粗濾料層過濾后,經二次布水由四周向中間流經輕質細濾料層,到出水箱中出水(出水水箱也為反衝洗水箱)。由於濾層截流進水中的懸浮物,濾料層水頭損失逐漸增加,使得虹吸管中水位上升,當水位上升到虹吸輔助管內水射器時,由於水的作用將虹吸管內的空氣帶走,形成負壓,當負壓達到設計值時,發生虹吸現象,使水箱中的水反向流經濾層,從而對濾層進行反洗,當水箱內水位下降到反洗自動終止器時,空氣漏入虹吸管內,系統真空將破壞,反洗過程自動終止,過濾器重新開始工作。
由於某種原因反洗時間過長或無法自動終止時,可手動打開真空破壞閥,使外界空氣進入系統,終止反洗過程。反洗強度過弱濾料不能有效翻騰,難以達到清洗目的;而反洗強度過強,則容易使濾料亂層或造成濾料損夫,通過調節器來控制反洗強度。
2.2.2技術特點普通過濾器多採用同速過濾,粗濾料不能發揮其高濾速的特點,細濾料也不能發揮其低濾速下高粘附凝聚的能力,因而導致整體的過濾效率偏低。雙流雙速自沖洗過濾器,採用粗濾料下向流、細濾料平向流的布水結構,充分發揮不同濾料的特點,使它們的優缺點得以互補,提高設備的處理能力並得到較好的濾后水質,主要特點:1)變速過濾的平向流技術:採用輕質細濾料使其發揮低速的優點,採用最優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:採用粗濾料使其發揮高濾速的優點,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採用一種特殊的二次布水結構,使得布水均勻,自動反衝洗採用虹吸原理來實現。
由於礦井水中的懸浮物不易沉澱,與沉澱池相比,選擇比較先進的雙層濾料雙流雙速自沖洗過濾器以及對有機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物,還具有效率高、投資少、佔地面積小等優點。 3、運行效果
該項目投運后,基本上解決了張馬屯礦井廢水水質不符合生產補水要求的狀況,降低了所有補水系統在循環使用中的水質超標問題,提高了濟鋼各循環水體的循環利用率,運行效果良好,過濾后的水質完全達到預期目的。
4、結語
該設備投運至今,運行良好,故障率較低,具有投資省、佔地少、效率高等諸多優點,具有較高的推廣價值。集中對補水水源進行處理后,生產成本大幅度降低,直接效益130萬元/a,整個低溫水系統的水質有明顯改善,確保了煉鐵、鍊鋼、制氧等主要生產廠的生產水質要求,延長了各用水工藝設備的壽命。但該工藝的反衝洗排污水量較大,在工藝設計時應考慮後續的綜合處理。
