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钢铁行业给水厂稀土瓷砂滤料过滤工艺的开发应用
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1、产品性能介绍

瓷砂滤料因我公司在原料制备配方中为了增加强度和耐磨度的鋉系和锕系稀土元素,所以又称稀土瓷砂滤料。以往一般在水处理过程中,截留水中悬浮物的过滤过程主要是利用天然的石英砂、无烟煤、沸石、硅藻土等天然滤料和活性炭、塑料、炉渣和各类软性填料等人工滤。而这些滤料普遍存在的问题是比表面积小、孔隙率低,截污能力受到限制;活性炭颗粒价格昂贵,沸石来源不广,陶粒滤料耐磨度差。

    我公司生产的稀土瓷砂滤料是根据上述滤料的优缺点开发出的一种新型人工滤料,产品以高岭土、少量稀土元素为原料,掺合一定量的成孔剂、粘合剂、发泡剂,经过练泥、陈腐、成型、干燥、烧成等工艺生产而成的一种球型均质滤料,表面白色、灰白色,经烧成后瓷质强度高、坚硬内部多微孔。经权威检测机构测试表明:稀土瓷砂滤料具有良好的物理性能和足够的化学稳定性、耐磨、抗冲击、耐化学腐蚀、比重适中、颗粒均匀、孔隙率高、比表面积大、使用寿命长的新型滤料。

                                    钢铁行业给水厂稀土瓷砂滤料过滤工艺的开发应用

              我公司生产的各种规格的稀土瓷砂

2、产品化学成分

稀土瓷砂滤料与天然石英砂滤料一样,也是一种无机滤料,其化学成分不含对人体有毒有害的重金属离子及其他有害物质。其主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO等。稀土瓷砂的化学组分见表1.

表1、瓷砂滤料的化学成分

成分

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O+  Na2O

稀土元素

含量,%

68-75

18-25

≤1.0

<0.5

<0.7

3-4.2

2-5

产品主要规格粒度分为0.5-1mm、1.0-1.5mm、1.0-2.0mm、2-4mm、4-6mm、6-8mm、8-16mm、φ20、φ25、φ30、φ50(mm)等多种规格。我公司可根据用户的需要进行加工。

3、产品与石英砂性能的比较

表2、瓷砂滤料与石英砂的物理性能比较

项目

渗透系数

cm/s

比表面积

104cm2/g

体积密度

Kg/m3

堆积密度

Kg/m3

稀土瓷砂滤料

0.85-3.92

0.9-1.81

2250-2300

1300-1420

石英砂滤料

0.49-2.21

0.15-2.0

2300-240

1400-1500

4、产品在钢铁厂给水厂的应用情况

某钢铁厂负责轧钢厂、带钢厂、焦化厂等单位供水,尤其是带钢厂,对水质的要求较严,且水量需求大。鉴于以上分析,特在给水厂使用了我公司生产的稀土瓷砂滤料。滤罐参数及运行过和如下:

1)、滤罐参数如下表3.

    表3、稀土瓷砂滤罐参数

直径,米

5.0

数量,台

10

正常出力,m3/h

209

最大出力, m3/h

245

正常流速,m/s

10.5

最大流速, m/h

13

设计实验压力,Mpa

0.6

水压实验压力, Mpa

0.9

设计温度,℃

50

反洗膨胀率,%

40

反洗流量, m3/h

800

反洗压力, Mpa

0.2-0.3

正常出力压差, Mpa

0.02

最大出力压差, Mpa

0.1

滤料粒径,mm

φ0.5-1.5

支撑层粒径, mm

2-4

滤料高度, mm

700

支撑层高度, mm

200

进水配水形式

上喇叭口式

出水配水形式

叠形水帽

压缩空气强度,Nm3/min

30

压缩空气压力, Mpa

0.2-0.3

2)、本体阀门(气动阀门),包括进水阀DN200,出水阀DN200,反洗进水阀DN300,反洗出水阀DN300,压缩空气阀DN80,排气阀DN65各一个。

3)、运行:过滤器运行采用计算机程序控制,自动运行、反洗,并在机旁设置手动操作设施,以便调试检修时使用。单台过滤器反洗控制采用出水流量值控制,并以单罐运行时间标定,以便在反洗效果不理想时及时强制反洗。

4)反洗程序。为单罐反洗组合,每昼夜反洗一次,每次反洗一台过滤器,反洗步骤如表4所示。

表4、反洗步骤

阀门名称

运行

放水

进气

反洗

正洗

运行

进水阀

出水阀

反洗进水阀

反洗出水阀

正水排水阀



进气阀



排气阀

         注: 表中表示开,表示关。

5)、运行设备:运行设备为一次过滤器,图1所示为其面管图,表5为其面管表。

                  表5、一次过滤器面管表

序号

规格

用途

V1

气动阀门DN250

进水管

V2

气动阀门DN300

反洗出水管

V3

气动阀门DN300

反洗进水管

V4

气动阀门DN250

出水管

V5

手动阀门DN280

压缩空气管(反洗用气)

V6

气动阀门DN300

正排出水管

V7

手动阀门DN65

排水管

         

图1、一次过滤面管图

6)、瓷砂滤料过滤前后水质变化统计分析。由统计数据得知:SS、COD、总碱度、总硬度、暂时硬度、Ca2+、Mg2+、Cl-的去除率分别为77.3%、22.9%、4.6%、2.5%、3.3%、2.0%、2.4%。可以看出,对SS的去除效果特别好,对色去除效果较好,对COD去除效果一般,其他有一定效果,但不明显。与以往使用的石英砂滤料相比,稀土瓷砂滤料的初始水头损失比石英砂滤层小,而且上升的趋势比石英砂平缓。滤料的过滤周期、产水量接近于石英砂的1.8倍,截污能力接近于石英砂的1.5倍。这是因为瓷砂为均匀的球形颗粒,滤层内的孔隙比较均匀,充公发挥了下部滤层的过滤作用。

5、应用结论

1)、稀土瓷砂滤料过滤水头损失小,过滤周期长,产水量大,滤层截留污浊,质量较均匀,体现了当今均质滤料滤层截污能力大的特点;  

2)瓷砂滤料为球形表面,比重较轻,易清洗,反冲洗强度小,耗水量也小,配合气水混合冲洗效果好。冲洗耗水率小于1%,小于单独水洗的耗水量,既降低了耗水量,又减少了污水排放,具有良好的经济效益和社会效益;

3)稀土瓷砂滤料是人工滤料,但就单位体积的滤料而言,由于其堆积密度适中,可以弥补部分价格上的差异。同时由于出水水质标准的提高,也保证了后续处理设备的安全运行。


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