摘要:隔膜電解法制燒堿產(chǎn)生的石棉廢水通常采用混凝沉降加過濾來去除石棉絨;也可用離心機(jī)分離回收方法進(jìn)行處理,但目前未見有相關(guān)的介紹和報(bào)導(dǎo),前者處理流程較長,操作程序較多,不易采用自動控制。我們采用了結(jié)構(gòu)緊湊、進(jìn)水濃度范圍大、操作簡單、易于實(shí)現(xiàn)自動控制的臥式螺旋卸料沉降離心機(jī)處理石棉廢水,取得了令人滿意的效果,出水濃度達(dá)到國家和地方的排放標(biāo)準(zhǔn)。
　　關(guān)鍵詞:臥螺離心機(jī);石棉廢水;處理
　　1　石棉廢水的來源
　　隔膜電解法制燒堿,要消耗大量的石棉,這些石棉作為隔膜應(yīng)用于電解槽的陰極網(wǎng),每產(chǎn)一萬噸隔膜燒堿約消耗1.6噸的石棉。當(dāng)維修電解槽的陰極網(wǎng)時(shí),用高壓水沖沖出使石棉脫落,被剝落的石棉連同廢水排入環(huán)境,成為污染環(huán)境的危險(xiǎn)廢物。我公司每年約消耗十噸石棉,石棉廢水產(chǎn)生量和污染物濃度見表1。
              
　　2　石棉的性質(zhì)和危害
　　隔膜用的石棉是含鎂的硅酸鹽,其主要成份為:Ｍｇ3Ｃａ(ＳｉＯ3)4或Ｈ4Ｍｇ3Ｓｉ2Ｏ9,纖維富有彈性,化學(xué)性質(zhì)不活潑,具有耐酸、耐堿、耐熱的性能[1]。長期吸入接觸石棉者可引起石棉肺或肺癌等。國際癌癥研究中心(ＩＡＲＣ)已確認(rèn)為致癌物[2]。
　　3　石棉廢水的處理方法
　　3.1　混凝沉降加過濾法[3]
　　石棉廢水可用此流程處理使出水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),但此流程較長,占地多,操作較繁。我們希望能夠找到一個(gè)操作簡單,直接回收的方法。
　　3.2　直接離心分離法
　　衡量石棉在水中能否通過離心很好地被分離由兩個(gè)基本因素決定,就是在水中的沉降速度和離心機(jī)的分離因素。為此,我們在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分別做了兩個(gè)試驗(yàn)。
　　3.2.1　廢水沉降速度測試
　　自然沉降測試的原理,是由混合物的比重不同,容器中的懸浮液經(jīng)過沉降一段時(shí)間后將逐漸分層。懸浮液的重相下沉到容器底部,而輕相則浮在上部,輕重相之間形成某種的分界面。分層的速度受到組成懸浮液輕重相密度差的影響,密度差越大,分層的速度越快。因此在實(shí)驗(yàn)過程中,測試的設(shè)備選用了直徑20.5ｃｍ,高100ｃｍ的裝置測定石棉廢水自然沉降速度。先將廢水混合均勻,倒入實(shí)驗(yàn)裝置中至80ｃｍ高處,開始記錄時(shí)間,同時(shí)觀察和記錄固液介面的沉降高從實(shí)驗(yàn)測定沉降速度的曲線圖分析:在開始的5ｍｉｎ內(nèi),固液介面高度很快從80ｃｍ降到24ｃｍ處,20ｍｉｎ后曲線基本處于平穩(wěn)狀態(tài)。測試結(jié)果石棉絨在廢水中有很好的沉降速度,可利用離心機(jī)沉降分離。
     3.2.2　廢水離心分離試驗(yàn)
    離心沉降分離的原理,是利用懸浮液或固體顆粒在液體中沉降速度不同的特點(diǎn),在離心力場的作用下迅速沉降分層,實(shí)現(xiàn)液-固分離目的[4]。離心分離機(jī)分離性能的重要指標(biāo)是分離因數(shù),它表示被分離物料在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)所受的離心力與其重力的比值,分離因數(shù)越大,通常分離也越迅速,分離效果越好。
    分離因素計(jì)算公式[5]:
   Ｆｒ=ω2ｒ/ｇ其中
   ω———轉(zhuǎn)鼓角速度,ｒａｄ/ｓ
   ｒ———細(xì)顆粒回轉(zhuǎn)半徑,ｍ
   ｇ———重力加速度,9.8ｍ/ｓ2
    在實(shí)驗(yàn)室我們選用了轉(zhuǎn)速4000ｒ/ｍｉｎ,回轉(zhuǎn)半徑0.1ｍ,分離因素1790的800型的電動離心沉淀器分離石棉廢水。
    試驗(yàn)過程:取已分離了粗大顆粒的石棉廢水(ＳＳ3100ｍｇ/Ｌ),放入離心試管中,置于離心機(jī)內(nèi),開啟電源,運(yùn)行40ｓ后關(guān)機(jī),測定離心清液的ＳＳ濃度;另取相同濃度的石棉絨廢水加入ＦｅＳＯ4·7Ｈ2Ｏ,令其水中濃度400ｍｇ/Ｌ,攪拌后以同樣操作進(jìn)行試驗(yàn),并測定離心清液ＳＳ濃度。
     試驗(yàn)結(jié)果討論:由于條件所限未能應(yīng)用分離因素更大的離心機(jī)進(jìn)行試驗(yàn),但本試驗(yàn)用分離因素為1790的離心機(jī)試驗(yàn)結(jié)果仍表明,用離心機(jī)處理石棉廢水是可行的,只要分離因素足夠或加入絮凝劑,完全可以通過直接使用離心法處理石棉廢水,實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。
    在實(shí)驗(yàn)過程中加入絮凝劑的作用,是由于廢水中存在微細(xì)的石棉幼絨和其它金屬氫氧化物等雜質(zhì)(如顆粒直徑小于1μｍ的溶膠),這些微粒帶負(fù)電荷,由于同性相斥,不易凝聚成大顆粒,以本身重量產(chǎn)生沉降非常困難,因而會形成較為穩(wěn)定的懸浮液,若能利用與懸浮微粒帶相反電荷的化學(xué)藥劑吸附中和這些微粒的表面上的電荷,使表面電位減少,膠體微粒的穩(wěn)定狀態(tài)因此被破壞而發(fā)生凝集而加速沉降,如用Ａｌ2(ＳＯ4)3、ＦｅＣｌ3、ＦｅＳＯ4等作絮凝劑[6]。因此,我們選用了可在堿性條件下應(yīng)用的ＦｅＳＯ4作為絮凝劑。
    4　離心機(jī)的選擇
    工業(yè)應(yīng)用的離心機(jī)有過濾式離心機(jī)、沉降式離心機(jī)和分離機(jī)。過濾式離心機(jī)均要采用過濾介質(zhì)(濾袋),運(yùn)行過程中會因?yàn)V布阻塞而使生產(chǎn)能力下降,要清洗或更換濾袋才能恢復(fù)其生產(chǎn),而且是間歇式操作,生產(chǎn)不能連續(xù)進(jìn)行,操作程序較多,不利于實(shí)現(xiàn)自控;而分離機(jī)僅適用于分離低濃度的懸浮液和乳濁液。因此,這兩類離心機(jī)都不在我們選擇之列。臥螺離心機(jī)不需過濾介質(zhì)(濾袋)而是通過電機(jī)帶動無孔轉(zhuǎn)鼓及同心安裝的輸料螺旋,以一定的差速同向高速旋轉(zhuǎn)。物料由進(jìn)料管連續(xù)引入輸料螺旋內(nèi)筒,加速后進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓,在離心力作用下,較重的固相物沉積在轉(zhuǎn)鼓壁上形成沉渣層。輸料螺旋將沉積的固相物連續(xù)不斷地推至轉(zhuǎn)鼓錐端,經(jīng)排渣口排出轉(zhuǎn)鼓及機(jī)外。較輕的液相物則形成內(nèi)層液環(huán),由轉(zhuǎn)鼓大端溢流口連續(xù)溢出轉(zhuǎn)鼓,經(jīng)排液口排出機(jī)外。進(jìn)水、排水、排泥連續(xù)進(jìn)行。它克服了過濾式離心機(jī)的缺點(diǎn),能在全速運(yùn)轉(zhuǎn)下,連續(xù)進(jìn)料、分離和卸料。具有結(jié)構(gòu)緊湊、連續(xù)操作、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)能力大、方便實(shí)現(xiàn)自動控制和維修方便等特點(diǎn)?；谏鲜龇治?我們選擇了臥螺離心機(jī)的工作過程。
    按試驗(yàn)情況分析,必須選擇分離因素大于1790的離心機(jī)才能將石棉絨從廢水中分離并使排水達(dá)到國家和地方排放標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合我公司石棉廢水的狀況和臥螺離心機(jī)的系列產(chǎn)品,我們選擇了型號為ＬＷ380-886-Ｃ11型的臥螺離心機(jī).
    5　工藝流程及說明
    5.1　工藝流程
    5.2　工藝流程說明
    石棉廢水自排水溝流入集水池中,集水池頂部設(shè)網(wǎng)眼為5×5ｍｍ的平面人工格柵,除去粗渣。廢水由砂漿泵抽入臥螺離心機(jī),固體物在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上堆積被螺旋推向轉(zhuǎn)鼓的小端,脫水后從排渣口排出;清水從離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓大端的溢流孔流出。進(jìn)水、排水、排泥連續(xù)進(jìn)行。集水池可設(shè)液位高低位自動控制,用時(shí)間繼電器控制開機(jī)時(shí)先用清水洗滌離心機(jī)10ｍｉｎ后再進(jìn)料,系統(tǒng)采用慢動電磁閥使開啟時(shí)逐漸開大電磁閥,逐漸加大進(jìn)料流量,直至達(dá)到要求的流量,使離心機(jī)能平穩(wěn)起動運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行可通過ＰＬＣ實(shí)現(xiàn)全自動控制。
    分離出的清水含有ＮａＯＨ,送去鹽水工段化鹽和沉淀Ｍｇ2+之用,實(shí)現(xiàn)綜合利用和石棉廢水零排放。
    5.3　運(yùn)行結(jié)果測試及結(jié)論
    在加入絮凝劑的情況下,該型離心機(jī)在其操作范圍2～5ｍ3/ｈ情況下,都可以使出水濃度達(dá)到國家和地方的排放標(biāo)準(zhǔn),但在不加絮凝劑的情況下,流量在4～5ｍ3/ｈ出水處理效果迅速降低,所以實(shí)際運(yùn)行時(shí)取3ｍ3/ｈ流量為宜。
    6　結(jié)　論
    用ＬＷ380-886-Ｃ11型的臥螺離心機(jī)處理石棉廢水在絮凝劑ＦｅＳＯ4·7Ｈ2Ｏ(濃度400ｍｇ/Ｌ)的存在下,以3ｍ3/ｈ的進(jìn)水流量,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水、出水、出渣,實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行,出水ＳＳ達(dá)到國家和地方的標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)。分離出的水和其中的堿回用于鹽水工段化鹽,實(shí)現(xiàn)綜合利用和零排放。