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梁文化
[要害词] 卧式螺旋离心机;电石渣;固含量
[摘 要] 介绍采用卧式螺旋离心机进行电石渣废水固液分离的方法,从而得到了生产水泥的廉价原料,解决了乙炔法聚氯乙烯、氯丁橡胶、溶解乙炔等生产过程中的环保问题。
前言
电石渣废液是乙炔法聚氯乙烯、氯丁橡胶、溶解乙炔等行业中难以解决的老大难之一—“三废”问题。其难点主要表现在处理量大,1 万t/ a 聚氯乙烯将产生近20 万t/ a 的废渣液,1 万t/ a 氯丁橡胶将产生约40 万t/ a 的废渣液;其次是沉降速度慢,致使大量农田被占用,污染了地下水源,对四周环境造成了损害。
山西合成橡胶集团的电石渣废水来源于聚氯乙烯(PVC) 、氯丁橡胶(CR) 生产过程中乙炔发生后的废液。20 世纪70 年代,该厂为处理此“三废”问题建立了水泥厂,以解决电石渣对四周农田和工厂周边环境的污染;同时变害为利,利用电石渣生产水泥6 万t/ a 。但由于生产的发展,电石渣浆沉降设备—浓缩机能力明显不足,致使大量的电石渣悬浮物外溢,造成总下水排放口的悬浮物含量高达2 g/ L 以上,而且沉降后的电石渣固含量达不到水泥生产要求,被迫加入石灰石。
根据生产实践,如继续扩大浓缩机生产能力,效果很不理想,其一是设备庞大,投资大(单台300 m3需投资100 万元) ;其二为沉降速度慢,致使浓缩后电石渣固含量达不到40 %的入窑工艺要求,因此无法满足当前生产和环保的要求。
为解决电石渣制水泥这一要害问题,同时也为了2000 年环境目标达标排放,我厂的技术人员进行了多方探索、方案比较,最终通过技术分析和中试,选定了卧式螺旋离心机,成功地解决了渣水分离,渣入窑制水泥,水回收循环使用等问题,达到一举两得的目的。
1 几种治理方案比较
1. 1 自然沉降法
为解决上述问题,首先想到的是最可靠的基础处理方法,即自然沉降法。该方法中计划修建可存放4 年的超过80 000 m3 电石渣浆液的两个沉降池,上层清液入清水池,并用泵将其返回乙炔工段循环使用,下层浓渣在沉降池切换清理时入水泥生产工序使用。但是,该法有两个缺陷,其一为土石方量大,占地面积大(40 000 m2 ) ,耗资多,单池投资在200 万元左右;其二为需挖掘机、翻斗机、推土机等反复清池,耗费人力物力太大。
1. 2 气浮法
其工艺过程为:电石渣浆通过絮凝,在溶气水的作用下,将固体物质托浮于液面,用刮渣机刮在渣斗中,清洁水溢流于回流水池中循环使用。其主要设备有气浮主机,含反应塔、池体、释放器、刮渣机、搅拌器等。
溶气设备有:溶气水泵、空压机、溶气罐等。加料设备有:溶料罐、搅拌器、加料泵、流量计等。共需两套,单套投资27 万元。
经实验后认为:该方法工艺简单,易于操作,投资少。但在实验过程中发现,固体物质浮上液面后不稳定,有部分固体颗粒又沉入池底。经分析是固含量较大(其质量分数约为5 %) 引起的;测试结果表明,该工艺处理固含量1 %以下的渣浆较为合适。因此用此法固液分离不彻底。
1. 3 卧式螺旋离心分离
在以上两方案被否定之后,经与有关院所技术人员探讨,决定试用卧式螺旋离心机。该工艺为:渣浆由泵注入离心机,渣膏从离心机一端排出,送到接渣池,清液入清水池循环使用。其设备使用条件为:固含量低于20 % ,固液相比密度差高于0. 05 g/ L ,根据我厂电石渣浆固含量约5 %的实际情况,认为该法用于我厂电石渣浆分离是可行的,决定试用此法分离电石渣中的渣与水。
2 选用卧式螺旋离心机的依据
2. 1 基础数据计算
2. 1. 1 干渣密度的确定
经实物称重:1 000 mL 电石渣浆固含量为46 %时质量为1 350 g ,设水密度为1 g/ L ,则:
渣浆含水量V 水= 1 350 ×54 % ×1 = 729
(mL) ,干渣密度d渣=1 350 ×46 %/1000 - 729= 2. 3 (g/ L) 。
2. 1. 2 处理液浓度
经一周连续测试,数据见表1 。
2. 1. 3 处理量
1999 年工厂实用电石:6. 64 万t/ a ,按理论计算每t 电石生成1. 16 t 电石渣,则:全年生产电石渣(100 %) 为:6. 64 ×1. 16 = 7. 7 (万t) ;
水泥窑每年处理电石渣5 万t (100 %) ,尚需处理的电石渣(100 %) 为:7. 7 - 5 = 2. 7 (万t) ;
则:尚需处理的电石渣浆(5 %) 量为:2. 7/5 %= 54 (万t) 。
经测:溢流水含渣为5 %时,密度为1. 03 g/ L ,则处理量以体积计为:54 ×104/1. 03= 52. 4 ×104 (m3) 。
2. 1. 4 入窑固含量
根据水泥工艺要求,入窑固含量为40 %左右。
2. 2 设备选型及中试情况
根据有关参数和实际情况,选定青田特种设备制造有限公司的卧式螺旋离心机两台, 型号LWB420 ×1750 ,单台处理量为25 m3/ h ,转速4 000r/ min ,分离因数3 750 ,电机功率30 kW。
经过在制造厂运用LWB350 ×1050 实验机现场测试,进入浆液的固含量为5 % ,一端排出膏状物,固含量约45 % , 另一端排出清液, 固含量在0. 5 %以下,符合回收利用的各项要求。
2. 3 工艺流程设计和工艺条件
2. 3. 1 工艺条件
其工艺条件为:浆液温度10 ℃;入口压力0. 2MPa ;浆液质量分数约5 %;处理后渣的质量分数高于40 %;处理后水固含量约0. 5 %。
2. 3. 2 工艺流程
3 效益分析
3. 1 年总处理量
其固含量为5 % ,则:
25 ×2 ×8 000 = 4. 0 ×105 (m3) ,
4. 0 ×105 ×1. 03 = 4. 1 ×105 (t) 。
3. 2 年回收干渣量(100 %)
4. 1 ×105 ×5 % = 2. 1 ×104 (t) 。
3. 3 年回收水量
4. 1 ×105 - (2. 1 ×104/40 %) = 3. 6 ×105 (t) =3. 6 ×105 (m3) (不考虑因溶解带来体积变化) 。
3. 4 成本及效益
成本及效益分析计算如下。
(1) 项目投资额为120 万元。
(2) 成本为38. 5 万元,其中:动力消耗为19. 5 万元;人员工资为3 ×600 ×12 = 2. 2 (万元) ;设备折旧(6 %) 为7. 2 万元;修理费(2 %) 2. 4 万元;贷款利息(6 %) 为7. 2 万元。
(3) 收益为48. 6 万元,其中: 回收水36 万元(按1 元/ t 计) ;排污费节约12. 6 万元(按0. 3 元/ t 计) 。
图1 工艺流程图
3. 5 合计全年盈利
48. 6 - 38. 5 = 10. 1 (万元) ,
(其中不包括2. 1 万t 干渣通过水泥窑生产出来的水泥而产生的效益) 。
4 结语
根据中试和生产实践,卧式螺旋离心机对于乙炔法聚氯乙烯、氯丁橡胶所产生的电石渣浆废液能够很好地进行分离;化废为利,回收的废渣用于生产水泥,并循环使用清水,使“三废”得到了综合治理。
并且,采用卧式螺旋离心机分离电石渣浆液具有明显的技术优势和价格优势。
(1) 工艺简单。废液一进入机体,即可将干渣的清水分离,不需任何辅助设施与助剂。
(2) 可长期平稳连续运行,维修量小。
(3) 与同类设备相比,其处理量最大,分离因数最高,分离效果达90 %以上。
(4) 占地面积小,其单台设备占地仅2 m2 ,回收渣坑可设于离心机机体下。
(5) 投资少,与自然沉降法相比,投资可减少100万元以上;同时,在渣水回用上节约了大量的人力物力。
(6) 效益高,投入运行后可回收清水36 万t/ a ,渣膏5 万余t/ a ,直接收益10 万元/ a ,并使水泥的产量增加2 万多t/ a 。
(7) 具有良好的社会效益。彻底根除了电石渣污染,解决了乙炔法聚氯乙烯、氯丁橡胶生产中三废排放的老大难问题,车间排水悬浮物含量由4 000 g/ L降至500 mg/ L 以下,工厂总排水量由2 000 mg/ L降到200 mg/ L 以下。 |
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