一種處理含油石墨廢水的磁分離方法與裝置與流程
本發明涉及水處理技術領域,特別涉及一種處理含油石墨廢水的磁分離方法與裝置。
背景技術：
在無縫廠熱軋無縫鋼管生產工藝中，需要加入高溫水基芯棒潤滑劑為無縫管穿管生產潤滑，其主要成分石墨乳在軋機冷卻中與噴淋水混在一起進入循環水系統，造成循環水懸浮物含量超標；在軋制冷卻過程中冷卻水還會帶下了一定量的潤滑油、液壓油，在高溫水基芯棒潤滑劑中三聚磷酸鈉、木質素磺酸鈉、分散劑、防沉劑等作用下乳化，形成比較穩定的含油石墨廢水，使用普通的平流沉淀池很難除去；同時，軋制過程中沖洗下來氧化鐵皮、灰塵等物質，在系統運行過程中，會在水中形成油泥，如不對含石墨、油的循環水進行有效處理，油泥等會堵塞冷卻噴淋頭，在水管壁形成泥垢，嚴重降低冷卻效果，影響冷卻系統的正常使用，從而影響正常生產。所以，對含油石墨軋鋼廢水處理，分離石墨、油脂及金屬氧化物是其處理工藝的關鍵。
由于含油廢水對環境危害大，多年來人們開發了許多治理方法，但由于油污的種類多，污染來源的性質復雜，排放量大，處理要求高，給含油廢水的治理帶來巨大的困難和壓力。目前常用的處理方法分為物理法、化學法和生物法。物理法是利用物理作用處理油類，如沉淀法、氣浮法、過濾法、膜法、磁分離等；化學法通過破乳的作用處理廢水中的乳化油，如混凝沉淀法、酸化法等；生物法是利用微生物的作用將廢水中的膠粒狀油滴和溶解油去除，如活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理等。
對于懸浮物中含有氧化鐵皮等磁性物質的廢水，由于帶有鐵磁性物質，可以通過磁化作用去除。對于廢水中的油類及其它非磁性物質，可以采用預磁技術，使其與磁性物質結合在一起，用磁力吸附去除，而對于一般廢水，可以添加磁性材料來處理污水。根據這個原理，人們陸續研制出一些分離方法與設備。
如專利CN 103183442 A公開了一種“油泥磁分離水處理技術”，該方法在普通混凝沉降污水處理工藝基礎上，添加鐵礦粉末，達到優化處理效果的目的，但該方法需要在添加化學試劑的基礎上再加入鐵礦粉，同時該方法在處理工程中廢水沒有經過預磁，對磁分離效果有所折扣。
專利CN 1074198 A公開了一種“處理鋼鐵廠廢水的永磁分離裝置”以及CN 201442879 U公開了一種“雙磁分離凈化廢水設備”，這些裝置雖然具有磁性強度高，梯度大，處理能力大，分離效果高等優點，但也存在一些問題，如采用上述磁凈化處理設備，由于污水在磁分離器中提留時間短，小顆粒的鐵磁性物質很難被吸附，致使凈化效率低，出水達不到生產要求，而且對油類沉淀、吸附的效果也有限。因此，這些方法與裝置不適合無縫廠含油石墨廢水的含油、含石墨濃度較大的實際情況。
專利CN 201485341公開了“一種永磁式磁分離污水處理裝置”，該專利向廢水中加入化學絮凝劑以及磁化的磁粉來處理廢水，特別適用于大規模的廢水處理，而且可以直接處理高溫污水，磁分離效率高。但該方法需要加入PAC及磁粉，使用過程中需要不斷地投入藥劑，成本較高。
專利CN 101301637 A公開了“磁分離過濾凈化裝置”，該專利發明了一種涉及磁分離的磁分離過濾凈化裝置凈化污水的凈化裝置。該發明主要利用永磁鐵在過濾單元前后吸附污水中的磁性絮凝物，大大減輕了過濾單元的處理負荷，有利于過濾單元的長時間工作，但該方法需要添加化學絮凝劑以及過濾膜，成本較高，適合小流量的污水處理。
專利CN 103265044 A公開了“絮凝—磁分離去除水玻璃溶液中雜志鐵的方法”，該專利公開了一種利用絮凝—磁分離去除水玻璃溶液中雜志鐵的方法，包括攪拌混合、絮凝、磁分離、中和、二次磁分離等步驟。該方法需要加入改性納米四氧化三鐵，并在去除雜質時加入鋁鐵助凝劑以及聚丙烯酰胺絮凝劑，后續投入大。
專利CN 101913685 A公開了“一種新型磁分離污水處理裝置”，該專利發明了一種新型磁分離污水處理裝置。該裝置主要為槽池，槽池分段為調節攪拌池、隔板絮凝池、磁分離沉淀池和平流沉淀池。通過在進入槽池的污水中投加比重大的磁種，與絮體小顆粒結合提高比重并在磁場的作用下加速沉淀，縮短沉淀時間。但該方法處理效果有限，需要與其他方法配合使用。
專利CN 102060350 A公開了“一種含油廢水深度處理工藝方法”，該專利由吸附和再生兩個系統構成：吸附系統由一系列實現并聯運行的多柱串聯的吸附塔組構成，交替對傳統工藝的低濃度30～50mg/L含油出水進行深度處理，吸附劑為改性粉煤灰、活性炭、膨脹石墨等吸附材料；當該組吸附塔吸附飽和后，將該組吸附塔切換至生物再生系統進行原位再生。該方法吸附效果穩定，處理效果好，但再生過程的微生物活性不穩定，吸附時間較長。
專利CN 202729850 U公開了“一種用煤渣吸附含油廢水裝置”，該專利用發明了一種 用煤渣吸附含油廢水的裝置。利用驅動裝置把煤渣鋪成煤渣層，使含油廢水從煤渣吸附池中由下而上流入煤渣層，使含油廢水的油污染物被煤渣有效吸附，煤渣可通過出渣機構自動落到出渣車送入鍋爐燃燒；通過煤渣層吸附的含油廢水上清水流入溢水槽，再經過沉淀排放。該方法結構簡單，操作方便，運行成本低，但吸附效果不理想，需要后續深度處理。
《工業用水與廢水》公開了“一種組合式除油設備的設計”，作者：鄒芝芳,羅魁元,聶艷秋，2005,36(2):69-71。此文章采用集成方法設計了一種組合式除油設備，它綜合了豎向隔板分油法、蜂窩斜管分油法、磁性顆粒吸附過濾法的特點，結合了廢油循環處理。運行結果表明，出水油的含量低于1mg/L，處理效果良好。但該方法占地面積大，操作復雜，運行費用高。
《中國給水排水》公開了“超磁分離水體凈化技術在北小河污水處理廠的應用”，作者：周建忠,靳云輝,羅本福,周文斌,周生巧,2012,28(6):78-81。此篇文章對采用超磁分離水體凈化技術的北小河污水處理廠二期一級強化處理工程進行了介紹，并對超磁分離水體凈化處理技術的工作原理及技術特點進行了分析。該應用需要添加磁種，而且沒有除油功能。
《上海交通大學學報》公開了“高梯度磁分離法處理含油廢水”姚曄棟,錢學玲,李道棠,林衛平,2003,37(11):1791-1794。此篇文章研究了利用高梯度磁分離法處理含油廢水的原理和工藝條件，討論了磁粉加入量、磁感應強度、攪拌時間、添加絮凝劑、調節pH值等因素對除油效果的影響，并推薦了工藝參數。但該文章只討論了對油類的處理方法，沒有涉及懸浮物的去除情況。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種處理含油石墨廢水的磁分離方法與裝置，此種工藝可以有效的去除含油石墨廢水中的油類及懸浮物，不加任何藥劑，降低系統運行成本。達到循環回用的目的。處理后廢水中油類含量及懸浮物含量符合《GB50050-2007工業循環冷卻水處理設計規范》及《GB13456-2012鋼鐵工業水污染物排放標準》中對懸浮物和石油類的排放要求。
為實現上述目的，本發明采用以下技術方案實現：
一種處理含油石墨廢水的磁分離方法，采用氣浮和磁分離組合工藝處理含油石墨廢水中的油、懸浮物質，具體包括以下幾個步驟：
A)、首先將廢水加入到氣浮池中，經氣浮裝置將廢水中的部分油類和石墨等懸浮物氣浮出水面，由刮渣機刮入渣槽，氣浮采用內循環式射流加壓溶氣氣浮法，溶氣壓力為 0.25～0.4MPa，回流比為10％～15％，分離負荷為10～13m3/m2·h，停留時間為20～30min；
B)、將氣浮出水送入磁分離裝置，進入磁分離裝置中的預磁處理器預磁，廢水從進水槽下面中間的預磁處理器進入，流經預磁處理器時廢水被預磁處理器中的永磁磁塊預磁，污水中的微小鐵金屬顆粒等含磁物質被磁化絮凝，同時粘結石墨顆粒與微小油粒，形成絮凝體，隨后污水進入斜管沉淀池，沉淀部分絮凝體，斜管沉淀池流速控制在20～35mm/s，沉淀污泥在污泥斗中由排泥管經排泥口排出；斜管沉淀池出水進入剖面為半圓形的磁盤水槽，磁盤分離器沿水槽放置，磁盤分離器由電機帶動磁盤分離器軸不斷轉動，磁盤分離器中的磁盤憑借高強度的磁場和高磁場梯度將水中剩余的絮凝體和懸浮物吸附在磁盤上，流經單個磁盤分離器的廢水控制在200～400m3/h，刮泥板上的刮泥板條兩側緊貼磁盤分離器磁盤將污泥刮入排泥裝置，并經排渣口排出，處理后的清水由出水口排出，此過程隨著循環水的不斷循環而不斷重復，最后可達標排放。
一種處理含油石墨廢水的磁分離裝置，包括主體支架，主體支架上設置進水槽、進水槽連接凈化水槽、凈化水槽連接兩個并聯的半圓形磁盤水槽，磁盤水槽連接出水口，進水槽中間底部設有向下出水的預磁處理器，預磁處理器下口連接凈化水槽，凈化水槽中設有斜管沉淀池，凈化水槽底部設有污泥斗，污泥斗內設有排泥管，磁盤水槽中設有磁盤分離器，磁盤分離器由電機驅動旋轉，磁盤分離器外部設有刮泥裝置及排泥裝置。
預磁處理器為空心長方形筒壁結構，不銹鋼筒壁內豎直方向上設置3～6片條狀磁盒，將預磁分離器分割成幾個長方形通道，磁盒由磁盒支承架支撐，每個磁盒內部均勻分布長方形納米級釹鐵硼永磁磁塊，磁塊外部包裹著不銹鋼外殼，磁盒中的磁塊兩極相反設置。
磁盤分離器上面的各個磁盤沿軸向首尾相連形成一個整體，螺旋形排列，螺旋磁盤間設有空隙，磁盤上的磁塊以聚磁方式排列，聚磁塊呈NN或SS重復排列，并沿螺旋狀盤面依次重復排列，磁盤由中間的納米級釹鐵硼永磁磁塊及外面包裹的不銹鋼外殼組成。
刮泥裝置包括鏈輪、鏈條、刮泥板，鏈條連接在兩端固定的鏈輪上，刮泥板固定在鏈條上，形成環狀刮泥板，環狀刮泥板的一側刮泥板條伸入磁盤分離器的螺旋磁盤的空隙內緊貼磁盤，隨著磁盤分離器的轉動，刮泥板在螺旋磁盤的推動下水平移動，從而帶動鏈輪轉動，即環形刮泥板隨著磁盤分離器的轉動而滾動。
與現有的技術相比，本發明的有益效果是：
本發明氣浮池除油率在不加絮凝劑的情況下一般在40％以上。磁盤水槽內由于廢水沿磁盤分離器軸向流動，廢水同磁盤接觸時間與其他沿徑向流經磁盤分離器的裝置相比大大增加，有利于細小顆粒懸浮物的吸附。
本發明提供了一種氣浮和磁分離組合工藝處理含油石墨廢水的方法與裝置。無縫廠的含油石墨廢水經過本發明處理后，水質符合《GB50050-2007工業循環冷卻水處理設計規范》及《GB13456-2012鋼鐵工業水污染物排放標準》中對懸浮物和石油類的排放要求。該方法不添加水處理藥劑，適合處理含油、含石墨的不易自然沉淀的污水，且投資和運行費用比較適合實際工程的應用，有利于企業的節能減排工作。
附圖說明
圖1為本發明的結構示意圖。
圖2為圖1的俯視圖。
圖3為磁盤分離器及磁盤水槽的側視圖。
圖4為刮泥裝置的結構示意圖。
圖5為刮泥板的結構示意圖。
圖中：1-進水槽 2-磁盒 3-斜管沉淀池 4-電機 5-磁盤分離器軸 6-磁盤分離器 7-磁盤 8-刮泥裝置 9-排泥裝置 10-出水口 11-預磁處理器 12-凈化水槽13-排泥管 14-主體機架 15-排泥口 16-磁盤水槽 17-排渣口 18-污泥斗 19-鏈輪20-鏈條 21-刮泥板 22-刮泥板條
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的具體實施方式進一步說明：
如圖1-3所示，一種處理含油石墨廢水的磁分離裝置，包括主體支架14，主體支架14上設置進水槽1、進水槽1連接凈化水槽12、凈化水槽12連接兩個并聯的半圓形磁盤水槽16，磁盤水槽16連接出水口10，進水槽1中間底部設有向下出水的預磁處理器11，預磁處理器11下口連接凈化水槽12，凈化水槽12中設有斜管沉淀池3，凈化水槽12底部設有污泥斗18，污泥斗18內設有排泥管13，磁盤水槽16中設有磁盤分離器6，磁盤分離器6由電機4驅動旋轉，磁盤分離器6外部設有刮泥裝置8及排泥裝置9。
預磁處理器11為空心長方形筒壁結構，不銹鋼筒壁內豎直方向上設置3～6片條狀磁盒2，將預磁分離器分割成幾個長方形通道，磁盒2由磁盒支承架支撐，每個磁盒2內部均勻分布長方形納米級釹鐵硼永磁磁塊，磁塊外部包裹著不銹鋼外殼，磁盒2中的磁塊兩極相反設置。
磁盤分離器6上面的各個磁盤7沿軸向首尾相連形成一個整體，螺旋形排列，螺旋磁盤間設有空隙，磁盤7上的磁塊以聚磁方式排列，聚磁塊呈NN或SS重復排列，并沿螺旋狀盤面依次重復排列，磁盤7由中間的納米級釹鐵硼永磁磁塊及外面包裹的不銹鋼外殼組 成。
如圖4-5所示，刮泥裝置包括鏈輪19、鏈條20、刮泥板21，鏈條20連接在兩端固定的鏈輪19上，刮泥板21固定在鏈條20上，形成環狀刮泥板21，環狀刮泥板21的一側刮泥板條22伸入磁盤分離器6的螺旋磁盤的空隙內緊貼磁盤7，隨著磁盤分離器6的轉動，刮泥板21在螺旋磁盤的推動下水平移動，從而帶動鏈輪19轉動，即環形刮泥板21隨著磁盤分離器6的轉動而滾動。
含油石墨廢水的處理過程：將廢水送入加壓溶氣氣浮池中，氣浮處理后將氣浮出水送入磁分離裝置中的進水槽1，經過進水槽1中間的預磁處理器11進入凈化水槽12，在預磁處理器11中的磁盒2的作用下，對廢水進行預磁，伴隨著水流的攪拌作用，污水中的鐵金屬顆粒等含磁物質進行磁化絮凝，同時粘結石墨顆粒與微小油粒，形成絮凝體。隨后污水進入斜管沉淀池3，沉淀部分絮凝體，沉淀污泥在污泥斗18中被排泥管13經排泥口15排出。斜管沉淀池3出水進入剖面為半圓形的水槽16，磁盤分離器6沿水槽16設置，磁盤分離器6由電機4帶動磁盤分離器軸5不斷轉動。磁盤分離器6中由納米級釹鐵硼永磁材料制成的磁盤7憑借高強度的磁場和高磁場梯度將水中剩余的絮凝體和懸浮物吸附在磁盤7上，刮泥板21上的鋸齒形刮泥板條22兩側緊貼磁盤分離器6的磁盤7將這些污泥刮入排泥裝置9，并經排渣口17排出，處理后的清水由出水口10排出。此過程隨著循環水的不斷循環而不斷重復，最后可達標排放。
實施例1
一種處理含油石墨廢水的磁分離方法如下：
將油類含量為49.7mg/L、總懸浮物為196.3mg/L的含油石墨廢水送入加壓溶氣氣浮池中，溶氣壓力為0.30MPa，回流比為15％，分離負荷為13m3/m2·h，水力停留時間為30min，去除約40％的油類；氣浮處理后將氣浮出水送入磁分離裝置中的進水槽1，經過進水槽1中間的預磁處理器11進入凈化水槽12，預磁后的廢水在凈化水槽12中絮凝，隨后在斜管沉淀池3中沉淀部分絮凝體，斜管沉淀池3流速為25mm/s，出水進入水槽16，在磁盤分離器6的磁場作用下，將水中剩余的絮凝體和懸浮物吸附在磁盤7上，單臺磁盤分離裝置處理量為400m3/h，處理后的清水由出水口10排出送入循環水中循環利用，經連續幾次運行后，循環水水質逐漸穩定下來，達到排放標準。
實施例2
一種處理含油石墨廢水的磁分離方法如下：
將油類含量為49.7mg/L、總懸浮物為196.3mg/L的含油石墨廢水送入加壓溶氣氣浮 池中，溶氣壓力為0.25MPa，回流比為10％，分離負荷為10m3/m2·h，水力停留時間為20min，去除約40％的油類；氣浮處理后將氣浮出水送入磁分離裝置中的進水槽1，經過進水槽1中間的預磁處理器11進入凈化水槽12，預磁后的廢水在凈化水槽12中絮凝，隨后在斜管沉淀池3中沉淀部分絮凝體，斜管沉淀池3流速為20mm/s，出水進入水槽16，在磁盤分離器6的磁場作用下，將水中剩余的絮凝體和懸浮物吸附在磁盤7上，單臺磁盤分離裝置處理量為300m3/h，處理后的清水由出水口10排出送入循環水中循環利用，經連續幾次運行后，循環水水質逐漸穩定下來，達到排放標準。
實施例3
一種處理含油石墨廢水的磁分離方法如下：
將油類含量為49.7mg/L、總懸浮物為196.3mg/L的含油石墨廢水送入加壓溶氣氣浮池中，溶氣壓力為0.35MPa，回流比為12％，分離負荷為11m3/m2·h，水力停留時間為25min，去除約40％的油類；氣浮處理后將氣浮出水送入磁分離裝置中的進水槽1，經過進水槽1中間的預磁處理器11進入凈化水槽12，預磁后的廢水在凈化水槽12中絮凝，隨后在斜管沉淀池3中沉淀部分絮凝體，斜管沉淀池3流速為20mm/s，出水進入水槽16，在磁盤分離器6的磁場作用下，將水中剩余的絮凝體和懸浮物吸附在磁盤7上，單臺磁盤分離裝置處理量為250m3/h，處理后的清水由出水口10排出送入循環水中循環利用，經連續幾次運行后，循環水水質逐漸穩定下來，達到排放標準。
上述實施例中，處理后的循環水水質測定結果如表1所示，結果表明該方法能夠有效的去除廢水中的油類及懸浮物，達到《GB50050-2007工業循環冷卻水處理設計規范》及《GB13456-2012鋼鐵工業水污染物排放標準》的排放要求。
表1各實施例對油類及懸浮物的去除效果
上面所述僅是本發明的基本原理，并非對本發明作任何限制，凡是依據本發明對其進行等同變化和修飾，均在本專利技術保護方案的范疇之內。
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