韓復(fù)興 劉衛(wèi)紅 黃晨

摘 ?要 ?文章分析了陶瓷廠原料車間循環(huán)水處理現(xiàn)狀，并以造粒流化床技術(shù)為核心設(shè)計(jì)出了新型廢水絮凝沉淀池，并對現(xiàn)有循環(huán)水處理系統(tǒng)進(jìn)行了改良，文章還分析了系統(tǒng)運(yùn)行情況和控制技術(shù)指標(biāo)，該系統(tǒng)具有占地少、投資少、運(yùn)行平穩(wěn)、運(yùn)行成本低、凈化效果好等優(yōu)點(diǎn)

關(guān)鍵詞 ?建筑陶瓷;原料車間;坯料廢水;渦流反應(yīng);結(jié)團(tuán)型絮凝

0 ?引 ?言

水是事關(guān)國計(jì)民生的基礎(chǔ)性自然資源和戰(zhàn)略性經(jīng)濟(jì)資源，是生態(tài)環(huán)境的控制性要素。我國人多水少，水資源時空分布不均，供需矛盾突出，全社會節(jié)水意識不強(qiáng)、用水粗放、浪費(fèi)嚴(yán)重，水資源利用效率與國際先進(jìn)水平存在較大差距，水資源短缺已經(jīng)成為生態(tài)文明建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的瓶頸制約?！秶夜?jié)水行動方案》（發(fā)改環(huán)資規(guī)〔2019〕695號）提出“到2020年，節(jié)水效果初步顯現(xiàn)。萬元國內(nèi)生產(chǎn)總值用水量、萬元工業(yè)增加值用水量較2015年分別降低23%和20%，規(guī)模以上工業(yè)用水重復(fù)利用率達(dá)到91%以上”。

建筑陶瓷生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量廢水，年產(chǎn)1 000萬平方米的釉面磚生產(chǎn)企業(yè)，年新水用量超20萬噸;年產(chǎn)1 000萬平方米的拋光磚生產(chǎn)企業(yè)，年新水用量超30萬噸，均已經(jīng)屬于高用水企業(yè)。水的節(jié)約、凈化和循環(huán)利用既是國家戰(zhàn)略、企業(yè)主體責(zé)任，也有很好的經(jīng)濟(jì)價值;動輒上百畝，甚至上千畝的陶瓷廠區(qū)，雨水收集、循環(huán)利用既是環(huán)保的需要，也是寶貴的資源財(cái)富。建筑陶瓷生產(chǎn)企業(yè)作為用水大戶，應(yīng)該做好水務(wù)管理、做好節(jié)水診斷、貫徹節(jié)水標(biāo)準(zhǔn)，并且積極探索節(jié)水新技術(shù)、提高智慧管理水平、持續(xù)優(yōu)化用水系統(tǒng)、爭做行業(yè)水效領(lǐng)跑者。那么，設(shè)計(jì)和運(yùn)行好建筑陶瓷原料車間循環(huán)水系統(tǒng)顯得極其重要。

1 ?廢水的來源及現(xiàn)有廢水處理技術(shù)

1.1廢水來源

建筑陶瓷廠廢水主要包括雨水、洗車廢水、原料車間坯料清潔廢水、壓機(jī)冷卻循環(huán)水、制釉車間釉料清潔廢水、釉線釉料清潔廢水、拋光磨邊廢水、煤氣站、窯爐及噴霧干燥塔含酚有機(jī)循環(huán)水、生活辦公廢水等10個方面的廢水，目前80%以上進(jìn)行了水循環(huán)利用。建筑陶瓷原料車間廢水也可以稱為坯料清潔廢水，包括長石、石英、瓷土等原料的洗滌加工廢水，球磨機(jī)、漿池、滾筒篩、震動篩、噴霧干燥塔、料倉、皮帶及場地清潔用廢水和電磁除鐵器冷卻、柱塞泵冷卻用水。廢水中，除了微量跑冒滴漏油品和包裝物外，大部分固體分散物質(zhì)為坯用原料和砂礫、水泥。

1.2現(xiàn)有廢水處理技術(shù)

在污水處理工藝中， 分為重力自然（自由）沉淀和混凝（干涉）兩種工藝。由于陶瓷原料車間廢水屬于高濁度廢水，主要原因?yàn)樘沾汕蚰ゼ?xì)度控制在250目，大顆粒可以在重力作用下沉，而懸浮顆粒，尤其是膠體顆粒，由于丁達(dá)爾現(xiàn)象，依靠重力自然（自由）沉降幾乎不可能起太大作用。而混凝效果取決于混凝工藝、混凝沉淀池的設(shè)計(jì)和廢水處理工藝技術(shù)的設(shè)計(jì)。混凝沉淀池按水流方向分為平流式、幅流式、豎流式和渦流式四種。傳統(tǒng)陶瓷廢水沉淀池主要為平流式，改進(jìn)型的平流沉淀池加交錯隔板或在隔墻加交錯出水口，造成水流成S型運(yùn)動，延長水流時間和面積，目前這一類沉淀池在陶瓷企業(yè)的應(yīng)用比例占80%以上，也有企業(yè)不對自然沉淀改造，直接加入混凝劑攪拌沉淀，甚至不攪拌沉淀。另一類的沉淀池為豎流式沉淀池，改進(jìn)型的豎流沉淀池增加斜板或斜管以及刮泥設(shè)備，目前這一類沉淀池在陶瓷企業(yè)的應(yīng)用比例不足10%以上，盡管效率和投入相對平流式要好一些，但是浪費(fèi)極大，運(yùn)行成本極高。更為先進(jìn)的渦流反應(yīng)式沉淀池，以及水力循環(huán)澄清技術(shù)和造粒流化床技術(shù)在陶瓷產(chǎn)業(yè)廢水處理系統(tǒng)中尚不多見。

2 ?水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1結(jié)團(tuán)凝聚工藝原理

結(jié)團(tuán)凝聚是一種利用有機(jī)高分子絮凝劑在高濃度污泥中制造密實(shí)團(tuán)粒的方法，結(jié)團(tuán)凝聚法制造的團(tuán)?？煞Q為結(jié)團(tuán)絮凝體，它比普通絮凝體、密實(shí)體沉降速度快，極易脫水，同時由結(jié)團(tuán)凝聚體構(gòu)成的高濃度懸浮層具有與濾層相類似的截留雜質(zhì)能力，使原水迅速得到澄清。渦流反應(yīng)器在噴射水力或攪拌葉片的作用下，上向流結(jié)團(tuán)凝聚柱中的水流上升速度很高，懸浮層體積濃度也很高，因而懸浮層空隙中的實(shí)際水流速度更高，在重力作用和水力作用下，擠壓形成密實(shí)團(tuán)粒和密實(shí)團(tuán)粒懸浮層，隨著密度和厚度增加，失去平衡的團(tuán)粒開始形成泥渣跌落在泥渣排放區(qū)。渦流反應(yīng)池依據(jù)渦流反應(yīng)器的不同分為水力循環(huán)沉淀池和造粒流化床技術(shù)。

2.2造粒流化床技術(shù)

造粒流化床工藝設(shè)計(jì)見圖1，造粒流化床從下至上分為積泥區(qū)1、渦旋噴漿區(qū)2、沉降區(qū)3、結(jié)團(tuán)凝聚區(qū)4、斜管隔離區(qū)5、清水區(qū)6、溢流出水區(qū)7。調(diào)和后成一定比重、流速的原料車間廢水經(jīng)氣動隔膜泵加壓后通過泥漿管道8進(jìn)入預(yù)混室9，絮凝劑液體也經(jīng)過管道10進(jìn)入預(yù)混室，在預(yù)混室內(nèi)與一定比重、流速的絮凝劑高壓水溶液進(jìn)行預(yù)混，經(jīng)渦旋噴頭噴入噴淋室11。在高壓渦旋水力作用下上向流結(jié)團(tuán)，由于高壓水力和重力的平衡和擠壓，形成致密結(jié)團(tuán)凝聚體和懸浮層12，并快速向非高壓渦旋水區(qū)膨脹，最后由于失衡，隨重力形成泥渣沉降在沉淀區(qū)3，由于水壓和虹吸作用，經(jīng)泥漿管13外排。

2.3原料車間廢水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

某陶瓷廠原料車間廢水處理系統(tǒng)工藝流程圖見圖2。原料車間坯料廢水經(jīng)油水分離，除去浮油后，經(jīng)100目滾筒圓篩篩去砂粒，在水質(zhì)調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)節(jié)污水，用氣動隔膜泵將污水和預(yù)溶調(diào)節(jié)好的絮凝劑泵入造粒流化床預(yù)混室預(yù)混，繼而經(jīng)噴頭噴入噴淋室，在高壓渦旋水力作用下上向流結(jié)團(tuán)，由于高壓水力和重力的平衡和擠壓，形成致密結(jié)團(tuán)凝聚體和懸浮層，并快速向非高壓渦旋水區(qū)膨脹，最后由于失衡，隨重力形成泥渣，沉降在沉淀區(qū)，由于水壓和虹吸作用，經(jīng)泥漿管外排。水經(jīng)懸浮層過濾，斜管沉降區(qū)沉降，清水區(qū)沉降，最后經(jīng)溢流區(qū)溢流孔溢出，溢流集聚后進(jìn)入清水池，清水池殺菌、過濾后循環(huán)利用。泥渣經(jīng)板式壓濾機(jī)脫水后，形成泥餅，泥餅作為生產(chǎn)原料循環(huán)利用，水進(jìn)入調(diào)節(jié)池。

3 ?運(yùn)行分析

3.1生產(chǎn)運(yùn)行分析

生產(chǎn)時，污水濃度、PH值、絮凝劑濃度、污水壓力、絮凝劑壓力、水位要保持相對穩(wěn)定，懸浮層厚度、各工作區(qū)也保持相對穩(wěn)定，溢水管、污水管、絮凝劑管、泥漿管、渦旋噴頭都要定期清洗、保持暢通，防止懸浮層密實(shí)團(tuán)粒沖出斜管層，發(fā)生“溢鍋”事故。正確使用絮凝劑，既要滿足絮凝團(tuán)聚要求和形成密實(shí)團(tuán)粒凝聚要求，也要保證懸浮層具有良好的水的通透性和保持一定的松散性，能形成一定厚度的懸浮層，并及時落入沉淀區(qū)。絮凝劑同時采用類聚合物，一類是無機(jī)聚合物，譬如聚合氯化鋁（PAC）、聚合氯化鋁鐵（PAFC）;一類是有機(jī)高分子聚合物，譬如聚丙烯酰胺（PAM）。原水水質(zhì)：PH值為7.5～8.5，SS2 700～5 000 mg/L，COD5為160～190 mg/L，BOD5為75～80 mg/L。處理后水質(zhì)符合《陶瓷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25464-2010）新建企業(yè)水污染物排放濃度限制及單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排放量規(guī)定，即PH值為6～9，COD5<50 mg/L，BOD5<10 mg/L，SS<50 mg/L。

3.2經(jīng)濟(jì)可行分析

經(jīng)濟(jì)運(yùn)形及環(huán)境收益分析如下：

（1）運(yùn)行費(fèi)用工程折舊： 工程總投資250萬元，其中設(shè)備投資200萬元，土建投資100萬元。設(shè)備折舊按15年、土建折舊按20年計(jì)、折舊費(fèi)計(jì)15萬元/年。藥劑費(fèi)：工業(yè)PAC按1 500元/噸計(jì)，年耗100噸;工業(yè)PAM按2.4萬元/噸計(jì)，年耗量20噸，折款63萬元。電費(fèi)：工程常用功率為60 kW，年耗電15.8×104 kWh，電價按0.70元/ kW·h計(jì)，折電費(fèi)11.06萬元。人工費(fèi)：處理工程定員6人，每人月工資按4 000元計(jì)，全年工資為28.8萬元。處理工程年運(yùn)行總費(fèi)用為117.86萬元。

（2）增收節(jié)支，本工程實(shí)施后主要的節(jié)支款項(xiàng)為節(jié)約水資源費(fèi)：處理后的廢水循環(huán)利用按陶瓷廢水排放量的100%計(jì)，年節(jié)約新鮮水50×105 m3，當(dāng)?shù)厮Y源費(fèi)按0.90元/ m3計(jì)，年節(jié)支45萬元。固廢100%回收利用，年可生產(chǎn)固廢2萬噸，以當(dāng)?shù)靥沾稍暇鶅r200元/噸計(jì)，年節(jié)支約400萬元。合計(jì)年節(jié)約445萬元/年。

（3）環(huán)境效益分析，采用該技術(shù)處理陶瓷原料車間廢水，處理后全部用于生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)原料車間廢水零排放。年節(jié)約水資源50×105 m3、資源化利用固廢2萬噸，徹底解決污陶瓷工業(yè)水染物排放，環(huán)境效益明顯。

4 ?結(jié) ?論

通過分析，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）利用結(jié)團(tuán)凝聚工藝原理和造粒流化床工藝渦流技術(shù)，在高壓渦旋水力作用下，上向流結(jié)團(tuán)，由于高壓水力和重力的平衡和擠壓，形成致密結(jié)團(tuán)凝聚體和懸浮層;懸浮層膨脹進(jìn)入沉淀區(qū)，隨重力失衡形成泥渣，在虹吸作用下外排。

（2）生產(chǎn)時，采用油水分離、污水調(diào)和、復(fù)合絮凝劑、預(yù)溶、榨泥脫水等工藝，處理后污水排放值先進(jìn)。

（3）項(xiàng)目技術(shù)先進(jìn)、占地少、基建投入少、人工費(fèi)用低、運(yùn)行費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)效益、社會效益、環(huán)境效益明顯，而且節(jié)省土地、廠房投入，整體效益明顯。

參 考 文 獻(xiàn)

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Abstract： This paper analyzes the current situation of the circulating water treatment in the raw material workshop of ceramic factory， designs a new type of wastewater flocculation and sedimentation tank based on the pelletizing fluidized bed technology， and improves the existing circulating water treatment system. It also analyzes the operation of the system and the control technical indicators. The system has the advantages of less land occupation， less investment， stable operation， low operation cost and good purification effect advantage

Key words： building ceramics; raw material workshop; waste water; eddy carrent ?reator; pellet coagulatian