瓷砂过滤在钢铁工业废水中的应用实例

(包头钢铁设计研究院，内蒙古 包头 014010)
摘 要：文章 结合包头钢铁(集团)有限责任公司总排污水处理中心过滤工艺运行效果，对瓷砂过滤在钢铁 工业废水处理中的应用进行了讨论。
关键词：过滤；瓷砂；钢铁工业；废水处理
中图分类号：X757.03  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2010)02—0105—02

去除水中的杂质、分离悬浮物的手段众多，过滤是快速、有效、经济的手段之一。在给水处 理中，应用大中型滤池以除去水中的浊度和色度；在废水处理中，要提高处理的精度，保证 废水的回用也需要进行过滤。因此，过滤在工业生产中有重要的应用价值与广阔的应用范围 。

在钢铁工业废水处理工艺中，越来越多的引入了过滤处理工艺。包钢总排污水处理工艺中， 也采用了过滤处理工艺，滤料采用瓷砂滤料。笔者根据包头钢铁(集团)有限责任公司总排 污水处理中心的实际运行效果，讨论瓷砂过滤在钢铁工业废水中的应用前景。
1 过滤理论的研究进展及瓷砂滤料的应用
1.1 过滤理论的研究进展

过滤理论主要研究滤层在过滤过程中的变化。过滤理论的研究始于20世纪30年代，大致可 分为两个阶段：60年代以前，主要研究滤料的粒径、悬浮颗粒粒径、滤层厚度、滤速以及水 温等因素和滤后水质与水头损失这些物理性质间的关系，侧重于过滤的物理方向；由于物理 因素不能解释全部过滤中出现的各种现象，60年代以后过滤理论开始涉及水质的化学特性、 水中悬浮固体和滤料的表面性质等化学因素，如原水pH、离子种类及浓度、离子强度以及固 体表面电位、表面力等对过滤的影响，开始对过滤的化学方向的研究。

近20年，众多的研究者将截面化学、胶体化学、物理化学和流体力学的原理引入过滤理论 ，更新试验方法，研究过滤过程的数学模型，并从微观的角度来研究过滤问题［1］。
1.2 瓷砂滤料的应用

过滤中颗粒滤料的使用主要是利用天然的石英砂，也包括无烟煤、沸石、硅藻土等天然滤料 和活性炭、陶粒和瓷砂。石英砂、无烟煤等普遍存在的问题是比表面积小、孔隙率小，截污 能力受到限制；而活性炭价格昂贵，沸石来源不广，陶粒滤料耐磨度较差。

瓷砂滤料是一种新研究开发的新型人工滤料，它是以优质高岭土为原料，掺合一定的成孔剂 、粘合剂和发泡剂，经过炼泥、陈腐、成型、干燥、烧成等工艺生产而成的一种球形均质滤 料，表面坚硬，外观白色，内部多微孔。初步测试表明：瓷砂滤料具有良好的物理性能和足 够的化学稳定性，是一种耐摩擦、抗冲击、耐腐蚀、比重适度、颗粒均匀、孔隙率高、比表 面积大、使用寿命长、具有发展前景的滤料［2］。
2 包头钢铁(集团)有限责任公司总排污水处理过滤工艺

包头钢铁(集团)有限责任公司总排污水处理厂处理主工艺流程为：混凝、沉淀、过滤。其沉 淀工艺出水已达到污水综 合排放二级标准，沉淀出水进入过滤工艺，进一步处理，滤后水经加氯消毒后回用作为包钢 工业用水。

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过滤工艺设计采用QJL-4.3型高效过滤器24台，最高设计处理水量按6 000m3/h，其中最大 工作台数20台，其余过滤器，2台作为反洗备用过滤器，2台作为工艺备用过滤器。过滤器参 数如下：

过滤器直径：φ4.30m

过滤器高度：5.50m

过滤器出力：300m³/h

过滤器工作压力：≤0.40MPa

有效过滤面积：14.50m² 

过滤速度：20m/h

设计过滤周期：24h

水反冲洗强度：17～19L/m².s

气反冲洗强度：1.22m3/m².min

设计进水主要指标：SS≤33.00mg/L  CODcr≤33.00mg/L 油≤4.60mg/L

设计出水主要指标：SS≤8.00mg/L  CODcr≤17.60mg/L 油≤3.00mg/L

设计采用瓷砂滤料。过滤器的动作采用气动蝶阀控制。系统运行由PLC自动控制。

为加强水过滤效果，设计考虑在过滤系统投加药剂。加药的作用是在当沉淀池出水受高负荷 冲击或事故影响而不能保证过滤工艺的进水水质要求，以至使滤后水达不到包钢工业回用水 水质要求时，通过过滤加药系统投加混凝剂和助凝剂作为保证滤后出水的水质达标的最后手 段。过滤加药系统设计药剂投加是根据滤后出水水质情况来确定是否投加，为不定期投加。 同时，设计过滤器滤料反洗时定期加入表面活性剂，以防止滤料由于工业油的存在造成的板结。
3 包头钢铁(集团)有限责任公司总排污水处理过滤工艺运行效果

包头钢铁(集团)有限责任公司总排污水处理中心投入运行以来，过滤工艺运行状况良好，瓷 砂过滤处理效果稳定。现根据某月的水质分析(见图2)。

根据全厂水质监控系统的数据，在正式运行后，可以看出，过滤器进水浊度平均为24.20NTU ，出水浊度基本控制在设计出水以下，平均值为8.0NTU。根据曲线波动情况可以看出，过滤 器出水浊度大小随进水浊度变化有所波动。
4 运行效果分析

①通过过滤工艺运行表明：以瓷砂作为滤料进行过滤，过滤效果较好，对浊度的去除能够满 足回用水水质要求，说明选择该滤料是正确的，滤料的结构合理。

②以瓷砂为滤料进行过滤，当进水浊度约为10～20 NTU，滤速为18～20m/h时，过滤周期达3 0h以上，其出水浊度一般小于2NTU，去除效率为90%。

③通过不同滤速的对比试验表明：压力损失随时间而增高，随滤速的提高而增大。但当滤速 进一步提高后，悬浮物可深入滤层深处，压力损失增加变慢，出水量增加。进水浊度的变化 对过滤效果的影响较大。进水浊度越高，其去除效率越高，出水浊度越低，压力损失增加越 快，出水量越低。
比截留量随滤速的提高而降低，当滤速进一步提高后，比截留量增大。

④在工业运行中，过滤的净化效率一般大于70%，平均净化效率83.39％。进水浊度高时，其 净化效率高；反之，则较低。压力损失随时间先缓慢增加，到压力损失为0.1MPa以后，滤器 的阻力迅速增加，压力损失增长迅速。过滤对悬浮物的去除效率约为76.20%，出水中的悬浮 物浓度约为6.86mg/l。油的去除效率约为33.57%，出水中的油浓度约为2.47mg/l。COD 的去除效率约为46.54%，出水中的COD浓度约为16.60mg/l。

⑤包钢总排工业废水经预沉、混凝沉淀、过滤等工艺处理后水清澈透明、无异味，SS≤10 m g/l、油≤4 mg/l、 COD≤40 mg/l；该流程对SS、油、COD 的总去除率分别为：97.35％、7 0.17％、85.33％，达到了包头钢铁(集团)有限责任公司工业净环水及农灌水水质要求。

⑥采用瓷砂滤料过滤工艺在工业废水处理中具有很好的应用前景。通过自动控制操作，节水 节能效果显著。

说明瓷砂过滤器对于钢铁工业废水处理具有很强的适用性，处理效果良好。
［参考文献］
［1］ 张建伟.国外过滤技术的最新发展与应用［J］.过滤与分离，1994，(4). 
［2］ 朱乐辉，等.一种新型瓷砂滤料的过滤研究［J］.环境保护，1998，(8).

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