鑄鋼件清砂及濕法除塵廢水處理工程設(shè)計(jì)

趙庚寧，賈　非，張壽通，劉　丹（.齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾 600；.大連交通大學(xué)，遼寧大連 608）

鑄鋼件清砂及濕法除塵廢水處理工程設(shè)計(jì)

趙庚寧1，賈非1，張壽通2，劉丹2
（1.齊齊哈爾軌道交通裝備有限責(zé)任公司，黑龍江齊齊哈爾 161002；2.大連交通大學(xué)，遼寧大連 116028）

結(jié)合工程實(shí)際，介紹了采用包含混凝與回流的水解酸化—好氧接觸氧化工藝來處理鑄鋼件清砂及濕法除塵廢水的工程設(shè)計(jì)實(shí)例，運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝能夠有效處理鑄鋼件清砂及濕法除塵廢水，出水水質(zhì)達(dá)到《GB8978—1996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》三級標(biāo)準(zhǔn)及集團(tuán)內(nèi)部要求（COD排放最高濃度不超過50.00 mg/L），回用污水達(dá)到水力清砂高壓水槍用水要求。

鑄鋼件清砂廢水；混凝；厭氧—好氧；工程設(shè)計(jì)

0　引言

濕法除塵廢水和水力清砂廢水是機(jī)加工企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的兩類廢水，水力清砂是指將高壓水經(jīng)管道輸送到噴槍形成高壓射流，高壓射流射向鑄件表面清除型殼的一種方法。該技術(shù)對鑄件無損傷，勞動條件好，勞動強(qiáng)度低，但是廢水產(chǎn)生量較大。濕法除塵是用含塵氣體與水或其它液體相接觸時(shí)，水滴和塵粒的慣性碰撞及其他作用把塵粒從氣流中分離出來。除塵廢水可循環(huán)利用，但需定期排放。清砂廢水和濕法除塵廢水都含有大量無機(jī)沙粒［1］，廢水呈現(xiàn)堿性，且有機(jī)物濃度較高［2］，廢水生化性較差. 如將此類高堿性的膠液直接外排，將嚴(yán)重堵塞下水道，污染河流［3，4，5］。

為了減少廢水排放，提高水資源利用效率，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)和企業(yè)節(jié)能減排目標(biāo)，擬將廢水進(jìn)行處理，達(dá)到當(dāng)?shù)睾推髽I(yè)內(nèi)部排放標(biāo)準(zhǔn)，并將其深度處理后作為高壓水槍和濕法除塵用水。

1　廢水來源、水質(zhì)水量

水力清砂廢水來源于車間采用高壓水清除鑄件表面水玻璃砂型殼的操作過程，濕法除塵廢水來源于對人工清砂過程中產(chǎn)生的粉塵進(jìn)行濕法除塵的操作過程。兩股廢水中的污染物主要是鑄件使用的水玻璃砂，其成分大致包含水玻璃（硅酸鈉）、丙烯碳酸酯、石英砂和甘油醋酸酯。因此，廢水中pH較高，懸浮物的濃度也很高，含有難于生物降解的甘油酯類有機(jī)物。經(jīng)模擬廢水的產(chǎn)生過程后測量，得到水質(zhì)指標(biāo)變化范圍見表1.

表1　水質(zhì)指標(biāo)

根據(jù)估算，水力清砂工段一天工作8 h（一班），共計(jì)產(chǎn)生廢水量大約200 t；除塵工段一天工作2班，廢水產(chǎn)生量大約20 t。因此，取變化系數(shù)1.4，則設(shè)計(jì)廢水處理量300 t/d，日運(yùn)行20 h，合15 t/h。

2　工藝設(shè)計(jì)

2.1廢水處理工藝的確定

根據(jù)廢水水質(zhì)、水量特征，需要重點(diǎn)選取能夠有效去除水中懸浮物和有機(jī)物的工藝。為此，本研究采取了混凝-生化-過濾處理工藝路線，并通過實(shí)驗(yàn)比較了幾種工藝的處理效果，選擇了厭氧水解—好氧生化作為主要的生物處理工藝，對混凝和生化條件進(jìn)行了優(yōu)化。該工藝不僅降低了對環(huán)境條件（如對pH、溫度、DO等）的要求，縮小了厭氧段所需容積，同時(shí)也可設(shè)置氣體的收集利用系統(tǒng)，從而節(jié)省基建費(fèi)用。污水處理工藝如圖1所示。

清砂廢水和除塵排放廢水，經(jīng)收集后進(jìn)入初沉池中，密度較大的沙粒沉至池底，上清液自流進(jìn)入集水池內(nèi)。集水池中污水經(jīng)提升進(jìn)入泥漿分離機(jī)進(jìn)行固液分離。分離后出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至適當(dāng)范圍，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)潛水泵，將調(diào)節(jié)池廢水提升至斜板沉淀槽前端反應(yīng)區(qū)，同時(shí)向進(jìn)水管道里加入聚合氯化鋁和陽離子有機(jī)混凝劑，在反應(yīng)區(qū)內(nèi)進(jìn)行均勻配水及加藥混合，水中膠體脫穩(wěn)絮凝后在斜板沉淀池的沉淀區(qū)沉淀后去除，斜板沉淀槽出水進(jìn)入生化處理單元。

圖1　污水處理工藝流程

實(shí)驗(yàn)證明，采用設(shè)置回流的水解酸化—好氧接觸氧化工藝處理效率最高。本項(xiàng)目采用上述工藝，并于生化池中填裝生化填料。廢水首先進(jìn)入水解酸化池，難降解有機(jī)物在此被水解酸化，提高了廢水的可生化性。之后進(jìn)入好氧接觸氧化池進(jìn)行好氧生物降解，去除了大部分有機(jī)物。出水進(jìn)入二級斜板沉淀池進(jìn)行固液分離，去除了水中脫落的生物膜和其他易沉降懸浮物后，出水流入中間水池。

為了進(jìn)一步去除水中殘余的污染物，尤其是難沉降懸浮雜質(zhì)，保證出水達(dá)到高壓水槍回用要求，本項(xiàng)目采用纖維球過濾器和精密過濾雙重過濾方式，最大程度的保證了高壓水槍用水安全.經(jīng)過濾后的污水進(jìn)入回用水池備用。

考慮到水質(zhì)可能出現(xiàn)波動，因此在總排口設(shè)置了活性炭吸附過濾罐，用以去除水中殘留的難降解有機(jī)物，保證出水完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

過濾罐的反沖洗廢水與生化池中剩余污泥均排至集水池或泥漿分離機(jī)進(jìn)水管道，最終將產(chǎn)生的污泥收集外運(yùn)。

2.2主要構(gòu)筑物

主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)見表2。

2.3主要設(shè)備

主要設(shè)備參數(shù)見表3。

表2　主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

表3　主要設(shè)備參數(shù)

2.4控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)PLC自動控制和手動控制兩種控制模式，自動監(jiān)測液位、pH等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行，本處理系統(tǒng)最大裝機(jī)功率50 kW。為保證回用水的安全，在回用水池設(shè)置水質(zhì)報(bào)警器，提示用水安全。

3　調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果

3.1工藝調(diào)試及運(yùn)行

本工藝中調(diào)節(jié)pH在7左右，混凝過程以聚合氯化鋁為混凝劑，陽離子聚丙烯酰胺為助凝劑，經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)試，確定陽離子聚丙烯酰胺的濃度為10 mg/L，聚合氯化鋁的含量為100 mg/L時(shí)絮凝達(dá)到最佳效果。如圖2、圖3所示。

經(jīng)過一段時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行，COD去除率基本上在85%以上，如圖4，出水水質(zhì)基本上在 40 mg/L以下，達(dá)到中水排放標(biāo)準(zhǔn)。水力清砂和濕法除塵廢水的可懸浮物含量大，可生化性能差，通過混凝處理可以出去大部分的懸浮物，通過厭氧處理可以大大改善廢水中有機(jī)物的可生化性，回流可以增加厭氧段的污泥濃度，提高處理效果。

圖2　PAC濃度與吸光度關(guān)系曲線

圖3　PAC濃度與COD去除率關(guān)系曲 線

圖4　原水經(jīng)混凝-厭氧-好氧（回流）工藝COD變化

圖5　混凝-厭氧-好氧（回流）工藝AO段COD去除率

3.2運(yùn)行費(fèi)用

污水處理站設(shè)兼職人員2名，不用額外支出人工費(fèi)。PAC加藥濃度為100 mg/L，陽離子PAM加藥濃度為10 mg/L。PAC價(jià)格2 000元/t，PAM價(jià)格20 000元/t。則藥劑成本為0.4元/t。電耗費(fèi)與本項(xiàng)目中泥漿分離機(jī)具體使用方式有關(guān)。

3.3經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目的實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用，降低企業(yè)運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。

按照噸水價(jià)格5.4元計(jì)（工業(yè)用水價(jià)格4.3元/ m3，污水處理費(fèi)1.1元/m3），年節(jié)約用水10.8萬t，年節(jié)水及減排經(jīng)濟(jì)效益為58.32萬元。

3.4環(huán)境減排效益

本項(xiàng)目的實(shí)施，可以大大減少廢水中COD、SS等向環(huán)境中的排放，如果設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，管理完善，基本可以實(shí)現(xiàn)水資源完全循環(huán)利用，上述污染物排放量基本可以忽略，剩余其它排放物為產(chǎn)生的污泥及溫室氣體。

4　結(jié)論

經(jīng)實(shí)施，利用混凝-生化-過濾處理工藝的工程效果良好，COD去除率基本上在85%以上，出水水質(zhì)基本上在40 mg/L以下，廢水達(dá)標(biāo)排放，也可回用，大大降低生產(chǎn)廢水對環(huán)境的污染，同時(shí)也為類似廢水處理的工程設(shè)計(jì)提供了很有價(jià)值的參考。

［1］ 冉興.熔模精密鑄件的水力清砂［J］.特種鑄造及有色合金，2000：26-29.

［2］ 劉艷杰，楊儉.高壓水射流清砂機(jī)的研究［J］.煤炭技術(shù)，2002，21（3）：59-61.

［3］ 劉精今.鍋爐濕法除塵廢水循環(huán)回用治理中的懸浮物處理技術(shù)研究［J］.工業(yè)水處理，1999，19（ 2）：22-25.

［4］ 劉精今.燃煤鍋爐濕法除塵廢水循環(huán)回用后的水質(zhì)處理工藝和技術(shù)研究［J］.四川環(huán)境，1998，17（3）：27-31.

［5］ 楊儉.新型高效水力清砂機(jī)的研究［J］. 煤礦機(jī)械，1996（ 5） ：25-27.

［6］ 祝步升.水爆清砂污水處理［J］.中國鑄造裝備與技術(shù)， 1981（3）：15-19.

Design of Wastewater Treatment Technology of Steel Castings Sand Cleaning and Wet Dust

ZHAO GengNing1，JIA Fei1， ZHANG ShouTong2， LIU Dan2
（1.Qiqihar Railway Equipment Co.Ltd.， Qiqihar 161002， Liaoning，China；2. Dalian Jiaotong University， Dalian 116028， Liaoning，China）

The engineering design example of Coagulation and backfl ow of hydrolysis acidifi cation-aerobic contact oxidation process to deal with the combination of steel castings sand cleaning and wet dust wastewater have been reviewed. Results showed that the wastewater can be treated by the system effectively. The effl uent met the standard of wastewater discharge and internal requirements of enterprises， the reused sewage reached water requirements of hydraulic sand cleaning gun.

Steel castings sand cleaning wastewater； Coagulation； Anaerobic-aerobic； Engineering design

TG234;

A；

1006－9658（2015）02-0065-04

10.3969/j.issn.1006—9658.2015.02.018

2014-12-09

稿件編號：1412-727

趙庚寧（1973—），女，教授級高級工程師，主要從事鑄造工藝、造型材料、清潔生產(chǎn)等.