斜管及斜板沉淀技术具有表面负荷高、去除率高、停留时间短、占地面积小等优点。异向流斜管(斜板)沉淀技术在钢厂转炉煤气洗涤水、连铸二冷水、热轧浊环水、冷轧废水、全厂综合废水等处理工艺中均得到了广泛的应用。笔者在钢厂水处理设施运营及调试工作中,发现很多采用斜管及斜板沉淀技术的沉淀设施在运行过程中都存在一些共同的问题。经过分析认为,这些问题的产生与斜管及斜板沉淀设施的构造以及钢厂水质特点密切相关。笔者结合实际经验,建议从技术及管理两方面采取改进措施来避免这些问题的产生。
斜板(斜管)沉淀池是利用“浅层理论”,在沉淀池中加设斜板或者蜂窝斜管,以提高沉淀效率的一种沉淀池。在钢厂水处理设施实际运行过程中发现,斜板(斜管)沉淀池在不同工艺应用中可能出现下面的问题:(1)污泥在斜板或斜管内堵塞并在顶部沉积,如果不及时采取适当的措施,会导致污泥在斜板及斜管顶部大量沉积并向周围扩散,污泥无法正常从泥斗排出;(2)沉淀池水面会有气泡冒出并且伴随大片的浮渣漂起,使出水夹带大量的颗粒物,造成出水水质恶化;(3)斜板及斜管被压缩变形,严重时甚至坍塌,造成设备出水水质持续恶化,甚至需要停运设备,进行斜板(斜管)的冲洗甚至更换,对生产的稳定造成影响。
发生问题的沉淀池横截面均为长方形,其沿水流方向有多个泥斗。水流进入沉淀池后有2种主要的流动状态,一种是水流沿斜管或者斜板向上流的状态,另一种是水流呈现向沉淀池末端水平流动的状态。而水中的污泥絮体主要在斜管或斜板上沉淀,当积累到一定程度时,便自动下滑,与斜管或斜板内的水流呈异向流动〔1〕,如图 1所示。
由图 1并结合钢厂污水的特点可知,在长方形沉淀池内,污水中部分大而重的絮体直接沉淀在水流流经的1个泥斗内,由于靠近进水端的颗粒物浓度高,进水端斜管或斜板产生的污泥量也大,因此进水流经的1个泥斗内的污泥量大;而随着水中颗粒物在1个泥斗内的沉积,流经其余泥斗的水中颗粒物浓度逐渐降低,终产生污泥量前高后低的现象。当排泥不充分时,前端污泥越积累越多,渐渐“触及”斜管或斜板的底部,部分斜管或者斜板被污泥堵塞,改变了水流分布的均匀性,导致其余的斜管或者斜板处理负荷增大、流速提高,使得部分污泥还来不及在斜管或斜板内沉淀就被水流带到出水区。在出水区由于断面扩张,流速突然降低,原先未沉淀的颗粒物重新在出水区沉淀,并落入已经堵塞的斜管或斜板表面,有些甚至逐渐积累在尚在出水的斜管或斜板表面。絮体的二次沉淀加剧了斜管或者斜板的堵塞形成恶性循环,终在斜管或斜板填料顶部形成污泥堆体。 钢铁企业的生产是连续性的,这就要求水处理设施在运行过程中保持连续稳定。一般情况下,斜管及斜板沉淀池都是所在处理工艺的核心环节,它的出水水质直接影响生产的用水水质。因此,需要对斜管及斜板沉淀设施给予足够的重视,采取必要的措施来保证斜管及斜板沉淀设施的稳定运行及处理效果。