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    卧螺离心机在处理石棉废水中的应用

    互联网2008年3月18日 11:40 点击:1362

    1 石棉废水的来源
        隔膜电解法制烧碱,要消耗大量的石棉,这些石棉作为隔膜应用于电解槽的阴极网,每产一万吨隔膜烧碱约消耗1.6吨的石棉。当维修电解槽的阴极网时,用高压水冲冲出使石棉脱落,被剥落的石棉连同废水排入环境,成为污染环境的危险废物。我公司每年约消耗十吨石棉,石棉废水产生量和污染物浓度见表1。
                  
        2 石棉的性质和危害
        隔膜用的石棉是含镁的硅酸盐,其主要成份为:Mg3Ca(SiO3)4或H4Mg3Si2O9,纤维富有弹性,化学性质不活泼,具?#24515;退帷?#32784;碱、耐热的性能[1]。长期吸入接触石棉者可引起石棉?#20301;?#32954;癌等。国际癌症研究中心(I?#31890;遙?已确认为致癌物[2]。
         3 石棉废水的处理方法
         3.1 混凝沉降加过滤法[3]
         石棉废水可用此流程处理使出水达到排放标准,但此流程较长,占地多,操作较繁。我们希望能够?#19994;?#19968;个操作简单,直接回收的方法。
         3.2 直接离心分离法
        衡量石棉在水?#24515;?#21542;通过离心很好地被分离由两个基本因素决定,就是在水中的沉降速度和离心机的分离因素。为此,我们在实验室内分别做了两个试验。
         3.2.1 废水沉降速度测试
         自然沉降测试的原理,是由混合物的比重不同,容器中的悬浮液经过沉降一段时间后将逐渐分层。悬浮液的重相下沉到容器底部,而轻相则浮在上部,轻重相之间形成某种的分界面。分层的速度受到组成悬浮液轻重相密度差的影响,密度差越大,分层的速度越快。因此在实验过程中,测试的设备选用了?#26412;?0.5cm,高100cm的装置测定石棉废水自然沉降速度。先将废水混合均匀,倒入实验装置中至80cm高处,开?#25216;?#24405;时间,同时观察和记录固液介面的沉降高从实验测定沉降速度的曲线图分析:在开始的5min内,固液介面高度很快从80cm降到24cm处,20min后曲线基本处于平稳状态。测试结果石棉绒在废水中有很好的沉降速度,可利用离心机沉降分离。
         3.2.2 废水离心分离试验
        离心沉降分离的原理,是利用悬浮液或固体颗粒在液体中沉降速度不同的特点,在离心力场的作用下迅速沉降分层,实现液-固分离目的[4]。离心分离机分离性能的重要指标是分离因数,它表示被分离物料在转鼓内所受的离心力与其重力的比值,分离因数越大,通常分离也越迅速,分离效果越好。
        分离因素计算公式[5]:
       Fr=ω2r/g其中
       ω———转鼓角速度,rad/s
       r———细颗粒回转半径,m
       g———重力加速度,9.8m/s2
        在实验室我们选用了转速4000r/min,回转半径0.1m,分离因素1790的800型的电动离心沉淀器分离石棉废水。
        试验过程:取已分离了粗大颗粒的石棉废水(SS3100mg/L),放入离心试管中,置于离心机内,开启电源,运行40s后关机,测定离心清液的SS浓度;另取相同浓度的石棉绒废水加入FeSO4·7H2O,令其水中浓度400mg/L,搅拌后以同样操作进行试验,并测定离心清液SS浓度。
         试验结果?#33268;?由于条件所限未能应用分离因素更大的离心机进行试验,但本试验用分离因素为1790的离心机试验结果?#21592;?#26126;,用离心机处理石棉废水是可行的,只要分离因素足够或加入絮凝剂,完全可以通过直接使用离心法处理石棉废水,实现达标排放。
        在实验过程中加入絮凝剂的作用,是由于废水中存在微细的石棉幼绒和其它金属氢氧化物等杂质(如颗粒?#26412;?#23567;于1μm的溶胶),这些微粒带负电荷,由于同性相斥,不易凝聚成大颗粒,?#21592;?#36523;重量产生沉降非常困难,因而会形成较为稳定的悬浮液,若能利用与悬浮微粒带相反电荷的化学药剂吸附中和这些微粒的表面上的电荷,使表面电位减少,胶体微粒的稳定状态因此被破坏而发生凝集而加速沉降,如用?#31890;?(SO4)3、FeCl3、FeSO4等作絮凝剂[6]。因此,我们选用了可在碱性条件下应用的FeSO4作为絮凝剂。
        4 离心机的选择
        工业应用的离心机有过滤式离心机、沉降式离心机和分离机。过滤式离心机均要采用过滤介质(滤袋),运行过程中会因滤布阻塞而使生产能力下降,要清洗或更换滤袋才能?#25351;?#20854;生产,而且是间歇式操作,生产不能连续进行,操作程序较多,不利于实现自控;而分离机仅适用于分离低浓度的悬浮液和乳浊液。因此,这两类离心机都不在我们选择之列。卧螺离心机不需过滤介质(滤袋)而是通过电机带动无孔转鼓及同心安装的输料螺旋,以一定的差速同向高速旋转。物料由进料管连续引入输料螺旋内筒,加速后进入转鼓,在离心力作用下,?#29616;?#30340;固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。输料螺旋将沉积的固相物连续?#27426;?#22320;推至转鼓锥端,经排渣口排出转鼓及机外。较轻的?#21512;?#29289;则形成内层液环,由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓,经排液口排出机外。进水、排水、排泥连续进行。它克服了过滤式离心机的缺点,能在全速运转下,连续进料、分离和卸料。具有结构紧凑、连续操作、运转平稳、适应性强、生产能力大、方便实现自动控制和维修方便等特点。基于上述分析,我们选择了卧螺离心机的工作过程。
        ?#35789;?#39564;情况分析,必须选择分离因素大于1790的离心机才能将石棉绒从废水中分离并使排水达到国家和地方排放标准。结合我公司石棉废水的状况和卧螺离心机的系列产品,我们选择了型号为LW380-886-C11型的卧螺离心机.
        5 工艺流程及说明
        5.1 工艺流程
        5.2 工艺流程说明
        石棉废水自排水沟流入集水池中,集水池顶部设网眼为5×5mm的平面人工格栅,除去粗渣。废水由砂浆泵抽入卧螺离心机,固体物在离心机转鼓内壁上堆积被螺旋推向转鼓的小端,脱水后从排渣口排出;清水从离心机转鼓大端的溢流孔流出。进水、排水、排泥连续进行。集水池可设液位高低位自动控制,用时间继电器控制开机时先用清水洗涤离心机10min后再进料,?#20302;?#37319;用慢动电磁阀使开启时逐渐开大电磁阀,逐渐加大进料流量,直至达到要求的流量,使离心机能平稳起动运行。整个?#20302;?#30340;运行可通过PLC实现全自动控制。
        分离出的清水含有?#21361;幔希?送去盐水工段化盐和沉淀Mg2+之用,实现综合利用和石棉废水零排放。
        5.3 运行结果测?#32422;?#32467;论
        在加入絮凝剂的情况下,该型离心机在其操作?#27573;?~5m3/h情况下,都可以使出水浓度达到国家和地方的排放标准,但在不?#26377;?#20957;剂的情况下,流量在4~5m3/h出水处理效果迅速降低,所以实际运行时取3m3/h流量为宜。
        6 结 论
        用LW380-886-C11型的卧螺离心机处理石棉废水在絮凝?#31890;疲澹櫻?·7H2O(浓度400mg/L)的存在下,以3m3/h的进水流量,可实现连续进水、出水、出渣,实现稳定运行,出水SS达到国家和地方的标排放标准。分离出的水和其中的碱回用于盐水工段化盐,实现综合利用和零排放。
        参考文献
        [1] ?#32422;?#25163;册 上海:上海科学技术出版社,1986,130 
        [2] 张维凡,张海峰 常用化学危险物品安全手册,第一卷,?#26412;?中国医药科技出版社,1992,772 
        [3] 三废处理工程技术手册,废水卷 ?#26412;?化学工业出版社,832 
        [4] 化工厂机械手册,?#26412;?化学工业出版社,1989,5(2),664 
        [5] 化学工程手册,第5册 ?#26412;?化学工业出版社,1989(5),22-40 
        [6] 王?#31350;?nbsp;化工原理 ?#26412;?化学工业出版社,1987,(2),103 

    (来源: 互联网 )


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