稀土磁盘水处理方案技术经济比较

Posted 2023-01-12 技术经济比较

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文章针对日照钢铁集团公司2150热轧水处理工程浊环水处理方案选择，对传统沉淀过滤法和先进的稀土磁盘法进行了对比和分析，稀土磁盘法在效果、占地、投资和运行维护费用上有较多优势，最终选用该工艺。
日钢建设一座2150mm热轧带钢厂，年产量为500万t/a(卷取机出口)。主要设备为3座步进式加热炉、1架带立辊的二辊可逆式粗轧机、1架带立辊的四辊可逆式粗轧机、1台飞剪、1台中间坯热卷取箱、7架四辊精轧机、2台卷取机(另外预留一台)等。
日钢2150mm热轧带钢水处理工程建设与2150mm热轧带钢厂配套的水处理站，包括净循环水系统、浊循环水系统、层流冷却水系统及配套管网。工程浊循环水系统：设计总循环水16500m3/h，其中高压部分11000m3/h，低压部分5500m3/h，铁皮沟冲渣水量1500m3/h。使用后的水不仅水温升高，而且含有大量的氧化铁皮和废油。系统拟采用传统的旋流沉淀池预处理，经二次处理后回用，见表1。

1.二次处理工艺
钢铁企业热轧废水处理一次沉淀预处理通常采用旋流沉淀池去除较大颗粒的悬浮物。二次沉淀处理可选用平流沉淀池、化学除油器及稀土磁盘净化工艺。
1.1传统沉淀过滤水处理工艺流程
连铸、热轧浊循环水处理系统中的浊循环水主要的污染物为含铁皮颗粒的悬浮物、油(浮油及乳化油)、温升，为了去除上述的污染物，传统的净化处理工艺一般为铁皮溜槽———旋流沉淀———平流沉淀(或化学除油器)———过滤———冷却；其沉淀依靠是铁皮颗粒重力作用，依靠足够的沉淀时间才能完成(设计最小停留时间1h，去除80%的悬浮物)。一般平流沉淀后的循环水必须过滤处理，才能供用户使用；油的去除通过在沉淀时间内让油自然上浮，由于平流沉淀池的池面积大，漂浮起来的油不容易有效收集，乳化状态的油及无法有效收集的油和微细悬浮物形成无法沉淀的油泥，聚集在系统中，负荷均聚集到过滤器，致使过滤器滤料易板结。
传统沉淀过滤法工艺为：一级沉淀处理一般为旋流沉淀池，二级沉淀处理为平流沉淀池，表面负荷为一般为3～5m3/(m.2h)左右。三级过滤一般为压力快速过滤法。油上升到水面后，一般采用带式除油机、管式除油机、拖帕式除油机处理去除。二级沉淀和过滤器反冲水泥渣送脱水机处理，见图1。处理后指标：循环率95%、SS≤20mg/L、油≤5mg/L。

1.2稀土磁盘分离净化工艺流程
稀土磁盘分离净化技术是专注于冶金过程中的连铸和轧钢的浊环水处理过程，其工艺为旋流沉淀———稀土磁盘净化(主要作用去除悬浮物和油)———冷却，该设备利用稀土钕铁硼永磁材料的高强磁能积，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，产生的磁力是重力的600多倍。在该磁场力作用下，连铸、热轧浊循环水中的铁磁性物质微粒及通过微磁聚凝吸附于其上的非磁性物质微粒和乳化油，可克服流体阻力和微粒重力等机械外力，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，实现连铸、热轧浊循环水的净化和循环使用，见图2。

用稀土磁盘分离净化废水设备构筑的上述工艺流程，与传统的浊循环水处理长流程相比，具有工艺流程短，占地面积小，一次性投资省的优点。另外，设备适应能力强，废水悬浮物可在150～500mg/L范围内波动。采用与之配套的磁力压榨脱水机，可省去浓缩池，降低投资和设备运行费用。设备运行稳定、可靠。处理后指标：循环率95%、SS≤20mg/L、油≤5mg/L。
2.技术经济比较
经分析研究，就传统沉淀过滤处理流程与先进稀土磁盘分离净化处理流程中不相同的部分进行经济技术比较，即详细比较如下工艺段：传统方法中的平流沉淀池和过滤器工艺段(包括反冲水及渣处理部分)与稀土磁盘法中的稀土磁盘分离净化工艺段(包括渣脱水部分)。
日照钢铁集团公司2150mm热轧水处理工程浊环水处理的两种技术方案对比结果如表2(以处理量15000m3/h为例)。

3.方案确定
经上述经济比较，并结合日钢业主方需要，本工程浊循环水处理系统二次处理系统选用稀土磁盘处理工艺，从已有工程的运行势力来看，本处理工艺同样较为稳定可靠。
热轧浊循环水经旋流沉淀池沉淀后，用泵提升至稀土磁盘分离净化废水设备进行二级处理，去除水中的氧化铁皮和油。经处理后的水自流进入浊环调节池，在调节池出水处设置圆盘式除油机，将水中的浮油收集在油箱中；水经提升泵进入后续处理单元。稀土磁盘设备吸附的氧化铁皮及油通过隔磁卸渣装置卸入螺旋槽，经输渣装置输出，进入磁力压榨脱水机脱水，脱水后的泥进入渣池，滤液进入滤液池，池内设圆盘式除油机。为提高磁盘设备的处理效果，在旋流池吸水井及供水总管上投加微磁絮凝剂。投加在管道上的药剂采用管式静态混合器混合。
11套稀土磁盘分离净化废水设备、6套磁力压榨脱水机设在水处理站区域内磁盘设备车间，室外布置，车间顶设雨棚；5套圆盘式除油机设在浊环调节池内，1套圆盘式除油机设在滤液池内，1套圆盘式除油机设在层流冷却铁皮坑内，室外露天设置；2套微磁聚凝剂投加装置设在加药间内；1台管式静态混合器设在磁盘分离设备进水总管上，放于室外阀门井内。
4.结语
通过以上综合经济技术对比分析，传统平流沉淀方法水质不稳定，过滤器使用半年后，出水水质超过指标几倍，油泥达80mg/L以上，满足不了现代化生产要求，必须频繁更换滤料。同时隐性投资高、占地多、运行费用高，工艺流程长。先进稀土磁盘分离法处理效果稳定，比传统方法节省占地3000多m(2为企业的预留了发展空间)，直接节省投资近460万元，建成后年节约运行维护费用近136万元，同时缩短了工艺流程，减少了设备操作和检修维护管理工作量，减少了工人配置。在节约能源、环境保护、环境优化、清洁生产上，稀土磁盘净化工艺方法也有较大优势，可保证和提高整体装备技术水平，实现日照钢铁公司的可持续发展。稀土磁盘分离净化技术应用在冶金工业轧钢废水处理中已日趋成熟。本工程浊循环水二级处理工艺最终选定为稀土磁盘净化工艺。目前，该系统运行稳定。