化学除油法在济钢中厚板高压除磷水中的应用

Posted 2023-01-12 化学

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化学除油器除油法是以投加化学药剂，经混合反应使水中的油类、氧化铁皮等悬浮物通过絮凝、凝聚作用去除。济钢中厚板高压除磷水系统采用化学除油法将浊水中的乳化油、悬浮物进行处理，使出水含油量≤5mg/L，SS≤10mg/L，提高了出水水质和产品质量。
1 现状及问题分析
济钢中厚板厂是济钢股份有限公司的主体生产厂之一，设计年产量120万t。随着用户对钢板表面质量要求的不断提高，对高压除磷效果的要求越来越高。现有的高压除磷采用净环水，供水量为200m3/h，使用后的废水中常含有氧化铁皮、润滑油、浮油、乳化油、碳末、悬浮物等，悬浮物等杂质与乳化油颗粒结合后，含油量较高且粘滞性较大。由于原处理工艺落后，对该含油废水的处理效果一直不理想，易造成高压除磷喷嘴堵塞，影响除磷效果，降低了产品质量。
含油废水在产生过程中，由于油水之间剧烈的碰撞、剪切，水中的一些杂质和表面活性物质被吸附在油珠表面，形成固定的吸附层和移动的扩散层，组成了稳定的双电层和带电性。双电层的电位阻碍着油珠相互凝结，整个体系的总能量降低，使稳定胶体状态难以去除。传统的人工撇油、物理的钢带刮油、管带刮油等只能去除浮油，对乳化油的去除无济于事。化学除油法即是在化学除油池中采用加药设备向含油废水中依次投加破乳助凝剂和絮凝剂。破乳助凝剂可使水中乳化油的双电层、胶体的动电位降低，使水中的乳化油脱稳破乳。而后投加的絮凝剂可通过吸附架桥、压缩双电层等作用，使浊水破乳后的乳化油和水中悬浮物吸附后迅速下沉，最终形成密实、粗大的絮团而沉淀，通过排污达到除油和净化水质的目的。
2 改造方案
新设2台化学除油器，处理能力为200m3/h增设配套的搅拌机、加药设施，并对原有的过滤器进行维修，使其正常运行。工艺流程见图1。

2.1 设备配置
新设2台100m3/h方形立式化学除油器，进出水采用侧进侧出形式。设计进水SS≤300mg/L，含油量≤50mg/L；设计出水SS≤20mg/L，含油量≤5mg/L。池体为钢质Q235-B；池内填料为六角蜂窝型，PP材质，安装角度60°，采用单斗排泥形式。配套加药装置1套，内含搅拌桶、搅拌机、储液箱、计量泵、配管、阀门及电控部分。搅拌机选用不锈钢材质，功率1.5kW，其作用是使溶质和溶剂按比例投加后充分搅拌均匀；计量泵功率0.3kW，流量为0～250L/h。
2.2 化学除油器运行过程
投加的药剂共两种，分开投加：第一种是絮凝剂，属电解质类药剂，用管道混合器投加到化学除油器进水管道中，进行一级混合反应；第二种药剂是破乳剂，为高分子有机化合物，投入反应区，进行二级混合反应。经一、二级混合反应后的废水进入化学除油器的斜管沉淀区，水中油类及SS经药剂的絮凝、凝聚作用，形成大颗粒絮团沉降在下部排泥斗中；上部清水经溢流堰、出水管排出，经过滤后循环使用。下部污泥定期排出，每8h排1次，每次3～5min，经泥浆泵提升进入污泥浓缩池，再用泥浆泵将泥浆输送到板框压滤机进一步处理，压成的泥饼送到球团厂用作球团造球辅料。
2.3 药剂选择及投加
絮凝剂一般选择聚氯化铝、三氯化铁、聚硫酸铁等，称量后加入清水混合，配成2%～3%溶液，投加量为6～8mg/L。破乳剂选择阴离子型高分子絮凝剂，相对分子质量为800万～1500万，加水溶解后配成2%～3%溶液，投加量为10mg/L。3 改造后系统的运行状况
采用化学除油法，通过投加油絮凝剂的方法去除水中乳化油及悬浮物，按照试验数据定期向该系统投加药剂，经过半个多月的跟踪化验，水质标准完全满足高压除磷水的水质要求。处理后循环使用，只需补充20m3/h的新水。改造前SS平均260mg/L，含油量50mg/L；改造后，化学除油器处理效果非常理想(见表1)，符合生产工艺供水水质要求(SS≤50mg/L，含油量≤10mg/L)，达到了节约新水、保护环境的目的。

4 运行中应注意的问题
(1)本次加药是在线进行，因旋流池的水量受生产情况制约，波动较大，应根据实际情况及时调整加药量，确保除油效果。加药量的控制范围为3～15mg/L。试验证明，加药量不宜过大，否则不但浪费资金，而且形成的絮花大且松散，密度小，不易沉降，影响出水水质。
(2)药、水混合的均匀程度对水处理效果影响较大，混合均匀则药、水碰撞机会增多，处理效果好。因此，要严格按上述加药点分次加药，不能随意随地投加；搅拌装置要保持完好状态，使其发挥作用。
(3)排泥对处理效果影响较大，若排泥不及时，可造成排污口堵塞，影响油泥沉淀；若排泥过于频繁，易造成后续处理工序浓缩池、压滤机等设备的工作负荷过大，运行不经济。可通过测定污泥含水率制订排泥时间。根据运行经验，化学除油器外排污泥的含水率一般控制在90%～95%，若含水率过低，泥浆泵和管道易磨损、堵塞；而含水率过高则会影响压滤机的正常运行，也不经济。因此，要根据运行经验控制含水率，制定科学合理的污泥排泥时间，并严格执行，使废水、污泥处理工艺良性循环。
5 经济效益分析
化学除油器及加药设备购置费95万元，管道改造施工费15万元，投资共110万元。每天加药180kg，单价按1万元/t计，药剂费0.4元/m3，加上电费等，总处理成本为0.6元/m3。改造后可节水180m3/h，新水价格按10元/m3计，年经济效益为1400万元。
6 小结
实践证明，在中厚板高压除磷工艺中使用化学除油器净化水质是可取的，大大降低了浊水系统的悬浮物和含油量，提高了水质和浊水系统的循环利用率；减少了高压除磷水处理设备堵塞现象，保证了安全生产；外排水量减少，外排水水质指标提高，减少了污染，具有一定的社会效益。