1 前 言 

本廠位于昌平縣西南 ，以軋鋼為主 ，主要產(chǎn)品有扁鋼、角 鋼、汽車板簧等．年產(chǎn)量3 2萬(wàn) t 。 在軋制過(guò)程中，軋機(jī)等設(shè)備需用水直接冷卻，導(dǎo)致冷卻廢水中含有大量的氧化鐵皮和油類  ( 含油量一般在 8—2 5  mg t L ) ， 而且其中的油類乳化程度很高。而軋鋼廢水在鋼鐵生產(chǎn)中還具 有水量大 ， 水溫高的特點(diǎn)。 本廠軋鋼廢 水年排放量達(dá) 1 0 0萬(wàn) I 左右 ， 污染物排放情況見(jiàn)表 1 。 

廢水的大量排放不僅浪費(fèi)了水資源，還嚴(yán)重污染環(huán)境．而且每年要交納超標(biāo)排污費(fèi)2 8 ． 6 2萬(wàn)元。 鑒于此情況， 本廠決定對(duì)原有廢水處理設(shè)施進(jìn)行改造 ．以使處理后的廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 

2 方案的確定

對(duì)于熱軋廢水 ，國(guó)內(nèi)一般采用重力沉淀、 機(jī)械除油、 過(guò)濾等方法處理。上述方法對(duì)廢水中的懸浮物有一定效果，但對(duì)其中油的處理效率卻很低  ( 主要因?yàn)槠渲幸匀榛�形式存�?) ， 難以達(dá)到≤5 m g t L的排放標(biāo)準(zhǔn)。 本廠原熱軋廢水處理工藝流程見(jiàn)圖 l 。

本廠軋制廢水經(jīng)各車間鐵皮坑、旋流沉淀池處理后 ， 部分 循環(huán)使用 ，另一部分廢水分別進(jìn)人廠東平流沉淀池 ．懸浮物和油類在上述三級(jí)設(shè)施中得到部分去除，但外排水中乳化油仍達(dá)到 8—2 5mg t L 。 為使外排水中污染物達(dá)到北京市水污染排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) ( 石油類 ~5 mf l t L 、  s s ≤7 0   m g t L ) ， 就必須對(duì)油的處理方案進(jìn)行重點(diǎn)選擇 。 

為解決廢水排放超標(biāo)的問(wèn)題和提高水的循環(huán)率，我廠做了大量調(diào)研工作，經(jīng)過(guò)調(diào)研、 試驗(yàn)， 以及和首鋼設(shè)計(jì)院、 環(huán)保處目前掌握的國(guó)內(nèi)幾種廢水處理方法比較 ，又鑒于本廠的實(shí)際情況及資金的限{ I j ，最后確定采用高教混凝氣浮法處理軋鋼廢承 。 

3 高效混凝氣浮工藝藏程豆原理
高效混凝氣浮法工藝流程見(jiàn)圖2 。 高教混凝氣浮法工藝是部分回流加壓溶氣氣浮工藝。其原理是 ：溶氣泵將部分氣浮處理出水回流加壓進(jìn)人溶氣罐，同時(shí)空壓機(jī)將空氣壓人溶氣罐 ，在一定的壓力 ( 2-3 k g/ c m2 ) 條, f C - T， 空氣迅速溶人水中． 溶氣水流出溶氣罐 ，并流經(jīng)釋放器 ，釋放器將溶氣水壓力恢復(fù)到常壓 ，同時(shí)將其中空氣以微細(xì)氣泡的形式釋放出來(lái)，大量的微細(xì)氣泡和廢水中的絮�；蛴椭樵跉飧〕刂姓掣� ，使絮�；蛴椭楸戎刈冚p而迅速上浮至液面。刮渣機(jī)將液面的浮渣定期刮除．經(jīng)過(guò)處理后的達(dá)標(biāo)廢水則由池底排出。 

4 高效混凝氣浮工藝分析

4.1 壓力溶氣系統(tǒng)

壓力溶氣系統(tǒng)流程見(jiàn)圖 3 。

溶氣系統(tǒng)包括有： 水泵、 空壓機(jī)、 壓力溶氣罐及其它附屬設(shè)備。其中壓力溶氣罐是影響溶氣效率的關(guān)鍵設(shè)備。以填料罐溶氣系統(tǒng)的溶氣效率最高。我廠采用 T R一8型的溶氣罐 ， 該溶氣罐具有以下優(yōu)點(diǎn)： 

( 1 )水流通量高，是一般壓力溶氣罐的2  3倍，因而處理同樣水量，體積僅是一般溶氣罐的 1 ／ 3—1 ／ 2 。 

( 2 )在水流通量高的情況下 ．依然保持極高的溶氣效率，一般可達(dá) 9 9 ％左右 ，極大地降低了能耗。 

( 3 )可全 自動(dòng)操作 ．自動(dòng)調(diào)節(jié)溶氣罐內(nèi)氣-液壓力平衡 ，不用人手工調(diào)整 閥門或啟 閉空壓機(jī)和水泵，降低了操作管理的難度和強(qiáng)度 。低壓運(yùn)行 ， 3 ] ： , ~ f ／ e m   下即可有效工作 ， 進(jìn)步降低 了能耗。 我廠采用空壓機(jī)供氣進(jìn)行溶氣 ，為提高溶氣效率，還在溶氣罐內(nèi)放置了聚丙烯階梯環(huán)， 此環(huán)其形狀具有不對(duì)稱的特點(diǎn)， 在填料層內(nèi)減少了環(huán)的重疊 ，增大了孔隙率 ．壓降降低 ， 傳質(zhì)效率提高， 比同尺寸的鮑爾環(huán)的壓降低 3 0 ％左右。所以， 填料不僅能提高溶氣效率， 而且液體通過(guò)填料時(shí)水頭損失小， 布水又均勻。 

4.2 溶氣釋放系統(tǒng)
由于溶解空氣必須通過(guò)減壓釋放才能獲得氣泡 ， 因此 ． 光有好的溶氣效果而無(wú)好的釋放條件那仍然是徒勞的。 可以說(shuō)： 提高溶氣效率是在 “ 量” 方面努力， 而提高釋放氣泡的性能則 是在 “ 質(zhì)” 方面的追求。  溶氣水通過(guò)瞬時(shí)降壓、 消能、 傳質(zhì)、 釋氣后 ， 很快地聚集成無(wú)數(shù)大小不同的超微氣泡并在劇烈的紊流擴(kuò)散和分子擴(kuò)散中繼續(xù)碰撞和并大 ，形成密集的微氣泡從溶氣釋放器中流出。而釋出空氣分子集合的快慢和并成氣泡的大小，則取決于溶氣水的壓力及釋放器的降壓方式 。 

4.2.1 釋放器的釋氣過(guò)程
釋放器的釋氣過(guò)程見(jiàn)圖4 。 溶氣水進(jìn)人孔口①．固突然收縮并即行擴(kuò)大．降低部分壓能而加速空氣分子的逸出接著水流在孔室②內(nèi)撞擊、形成渦流而產(chǎn)生劇烈的紊動(dòng)而繼續(xù) “ 消能” 釋出的空氣分子在分子擴(kuò)散和紊流擴(kuò)散 的作用下 ．逐級(jí)并形成超微氣泡 。當(dāng)水流急速轉(zhuǎn)入平行圓盤的縫隙③時(shí)． 流態(tài)驟變， 在極窄的狹逢進(jìn)口處， 水流斷面再次急劇收縮 ， 紊動(dòng)程度更為劇烈 ， 并出現(xiàn)局部真空 ，其液膜減薄及表面更新速率達(dá)到頂點(diǎn)。至此，空氣分子幾乎全部釋出， 并沿圓盤徑 向迅速擴(kuò)散而使超微氣泡繼續(xù)并大直至在④⑤處形成微米級(jí)的微氣泡而出流。  此時(shí)溶氣水的壓能已損耗 9 5 ％左右， 余船在管嘴⑥內(nèi)繼續(xù)產(chǎn)生紊流而使微氣泡在紊流擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)影響下 “ 并大” ， 而使溶氣水變?yōu)獒寶馑�。整個(gè)過(guò)程耗時(shí)不到 0 ． 3 S 。 

4 ． 2 ． 2釋放器的有效參數(shù)

由于釋放器的至關(guān)重要及特殊性 ， 根據(jù)本廠軋鋼廢水的特性 ．特選用了上海 同濟(jì)大學(xué)研制生產(chǎn)的 ’ I V一2型釋放器 1 8個(gè) ．分三排安裝于氣浮內(nèi)。  溶氣釋放系統(tǒng)瘋程見(jiàn)圖 5 。  氣浮池接觸區(qū)是待處理廢水和釋放器釋出微氣泡接觸的區(qū)域。T v一2型釋放器是在滲氣釋放基本原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合振動(dòng)原理而研制成功的。其釋氣率達(dá) 9 9 ％以上。釋放氣泡直徑 2 0—3 0 , u , m； 低壓有效運(yùn)行． 釋出水的分布均勻性好 ，增加了微氣泡與水 中油懸浮物碰撞粘附的幾率，從而進(jìn)一步改善了氣浮凈水效果。此外 ．該釋放器具有抗堵塞功能， 一旦受堵，只要在氣浮池外打開(kāi)通氣閥接通壓縮空氣氣源 ，就能利用壓力溶氣水將釋放器內(nèi)的堵物沖洗干凈 ．這過(guò)程一般只需2 0 s ， 給操作人員帶來(lái)很大方便。 

4 ． 3 氣浮分 離系統(tǒng)
氣浮分離系統(tǒng)主要是指氣浮池。為 了適應(yīng)水質(zhì)的要求以及出于對(duì)造價(jià)低． 占地少， 與后續(xù)處理的銜接方便等，在設(shè)計(jì)氣浮池時(shí)要考慮以下幾個(gè)方面 ： 

4 ． 3 ． 1 分離區(qū)流速及池深度的控制

分離區(qū)的作用是使帶氣絮粒 ( 油、懸浮物) 與水體分離而上浮至池面， 在整個(gè)氣浮池中占有主導(dǎo)地位。帶氣絮粒在分離區(qū)中受著不同方向的力的作用．但主要是受帶氣絮粒的上升流速 及出流水的向下藏速的控制。當(dāng)v粒上>V粒下時(shí) ， 固液可以分離 ． 當(dāng) v粒上< V粒下時(shí)， 絮粒將隨水帶出。 而達(dá)不到分離效果。 

因此， 氣浮分離區(qū)的大小， 實(shí)際上受出流水 的平均向下流速的控制 ，所 以分離區(qū)濃度在 2 m左右巳足夠 。 

4 ． 3 ． 2 氣浮池的長(zhǎng)、 寬比選擇

從浮渣堆積規(guī)律看． 池靖的浮渣厚些， 以后漸漸減薄，一般在 l o r e左右處，浮渣已完成上浮， 增加池長(zhǎng)就顯得沒(méi)有必要； 反之， 池子過(guò)短也不利 ．因池子過(guò)短而水瘋前沖力很大， 浮渣還不能全部上浮至水面． 水流郎因池端壁的阻礙產(chǎn)生撞擊返流而影響出水水質(zhì)。  因此，氣浮池的長(zhǎng)寬比應(yīng)在 I ． 5 ：I   1 ：I之
間。 另外， 池寬也不宜過(guò)大， 以免布水不均， 引起水與浮渣 的亂流而影響浮渣上浮。 

4 ． 3 ． 3集水方式的選擇與控制

由于絮粒與水的能否分離，決定于分離區(qū)水流的向下平均流速 ． 由此可見(jiàn) ， 出流水集水越均勻 ，各點(diǎn)的出流速度就越趨近于平均流速，因局部的出流速度過(guò)大而拉吸絮粒向下的可能 性就減少 ，這樣，出水水質(zhì)也就得
以保證。 

于以上三條原因 ．我廠設(shè)計(jì) 的氣 浮池寬度為4 ． 5 m， 氣 浮池分離區(qū)的長(zhǎng)為 1 l m， 池深為 2 m。 另外 ． 在本氣浮工藝中， 在氣浮池上安裝了 T Q一3型橋式刮 渣機(jī)。 此刮渣機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 運(yùn)行穩(wěn)定 、 可靠。為減少對(duì)浮渣層 擾動(dòng)驅(qū)動(dòng)速度設(shè)置較慢 ( 5 ml mi n ) 。 還配備 自動(dòng)翻板裝置， 同時(shí)可調(diào)節(jié)刮板高度。  加藥設(shè)備采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)重力投加方式。投加濃度為 5 0 mg ／ L左右。 

4 ． 4 氣浮工 藝的主要優(yōu) 點(diǎn)

( 1 ) 在加壓情況下 ， 空氣的溶解度大， 供氣浮用的氣泡數(shù)量能得到很大程度的滿足確保了氣浮效果。 

( 2 )滲入氣體經(jīng)驟然減壓釋放． 產(chǎn)生的氣泡不僅尺寸微細(xì)， 粒度均勻， 密集度大， 而且上浮穩(wěn)定， 對(duì)液體擾動(dòng)微小， 特別適用于乳化油的分離。 

( 3 ) 7 - 藝過(guò)程及設(shè)備比較簡(jiǎn)單， 管理、 維修也方便。 

( 4 )特別是部分回流式．處理效果顯著而穩(wěn)定， 并能較大地節(jié)約能耗。 

5 結(jié)論

我廠在廢水治理過(guò)程中，應(yīng)用高效混凝氣浮工藝僅新增了 反應(yīng)池、氣浮弛、出水池等構(gòu)筑物和氣浮系統(tǒng)設(shè)備 ( 包括溶氣 罐、釋放器、 刮渣機(jī)) 和加藥系統(tǒng)， 其它部分均為原有設(shè)備和構(gòu)筑物 。  作者: 宋錦山 陳大瓊