钢铁企业高速过滤器滤料的循环再利用

钢铁企业高速过滤器滤料的循环再利用

净晓星1    ,杨立明2     ,刘,磊3    ,赵新4

1身份证：130226197109175978  2身份证：330326198205266316  3身份证：130283198304172950  4身份证：130321198603015433

摘  要 ：国内环保形势严峻，钢铁生产过程中，水处理过滤器所使用废旧滤料，现如今已经属于危险固废，已经不能随意排放，需经专业处理达标后才能进一步处置。所以我股份公司专门研发配置了一套清洗筛分装置，可有效对板结含油滤料进行清洗回收和筛分，达到滤料使用标准。实现了过滤器滤料“零”外排，既解决了首钢股份公司对大量固废的处理问题，又节约了成本，充分体现了首钢股份股份公司资源节约型、环境友好型的创新理念。

关键词：危废  清洗   回收   成本

随着环保形势越来越严峻，国家针对企业危废排放及处理不断出台政策，过滤器内的滤料一般含有悬浮物和工艺设备漏出的润滑油，含有重油污的滤料属于危废，极度影响生态环境，不能随意排放，必须交给有资质的回收公司切进一步处理，而且所需的费用不菲。

1、滤料状况

钢铁企业的工业循环水处理工艺流程中，过滤器是最常见的水处理设备。过滤器中所含的卵石、石英砂和无烟煤能有效去除水中的悬浮物、油污、胶体、泥沙等，对于浊环水系统，如炼钢板坯冷却水和热轧轧机直接冷却水，水中所含的氧化铁悬浮物和生产工艺设备泄漏的各种油脂，一段时间后会使滤料从上到下形成板结，过滤孔隙变小，造成滤速下降、压差增大，严重时导致过滤器出水流量大幅下降、悬浮物超标，影响正常生产。一旦遇到这种情况只能将过滤器退出，然后更换新滤料，由此产生大量的含油废滤料。根据环保部门规定，含油废滤料须按危废处置，而处置费用是新滤料采购价格的3-5倍，面对每年近2000吨的含油废滤料，处置费用需要720余万元，检修维护成本高昂。

为了找到含油废滤料更好的处置方法，我们根据钢铁企业所用滤料的特性，设计制作了一套滤料清洗筛分装置，通过反复实验及不断完善清洗工艺，实现了将含油废滤料清洗回用的目的，实验过程如下文，此项目的成功对节约浊环水系统运营成本和保护环境具有重大意义。

2、含油废滤料的清洗实验

2.1实验目的，测试含油废滤料清洗、筛分后的清洁度和级配能否达到回用标准，并且我们还要测量出滤料的回收率，计算后续机械化生产的成本。

2.2实验过程，以2160mm热轧浊环过滤器检修清理出来的含油废滤料为实验对象，过滤器结构如图1，该过滤器直径5m，滤料装填总高度2.1米，重量55吨，滤料支撑孔板设置了1600余个滤帽，浊环水通过管道进入过滤器，自上而下流经布水管、滤料层、滤帽，悬浮物被滤料层去除，清水由罐体底部集水管流出。滤料层随着污泥淤积，反洗效果逐步下降，压差到达临界点后，就需要更换新滤料。

我们将过滤器清理出来的含油废滤料转运至实验场地，根据滤料尺寸选定不同孔径的筛片进行人工分筛，筛分好的滤料再倒入清洗水池进行人工清洗，得到清洁的不同种滤料，污水排放到污水处理厂。根据专业测定，不同种滤料分筛率合格，通过人工清洗筛分，总体回收率为80%，如果采用机械化清洗，回收率会进一步提高，根据新滤料购入成本和旧滤料外运委托处理成本以及人工成本综合计算，滤料回收再利用项目可行性非常高。

3、废滤料的机械化清洗

浊环过滤器滤料的种类有卵石、石英砂和无烟煤，根据级配不同，滤料尺寸大小不一，在装填滤料的时候，需严格按照水处理工艺要求分层放置，卵石作为支撑层放在最底层，装填高度一般占总层高的20%，石英砂颗粒相对较细放在中间层，占总层高的30%，其余50%全为无烟煤。滤料在反洗过程中通常会发生乱层现象，因此清洗时需要进行筛分，并按级配分类存放，以便重新回用。

3.1选定清洗设备和功能

一个合理的清洗流程可有效减少成本并提高效率。由于国内没有水洗废滤料的完整的工艺，只能自己摸索，我们参观了周边一些厂矿的选砂生产流程，随后又到物资公司参观，根据我们滤料特性选定清洗设备，制定了适合含油废滤料清洗的工艺流程，滤料清洗的工艺设备主要包括：皮带输送机、清洗搅拌器、滚筒输送机、滚筒筛分机以及清洗滤料所用水泵电机等设备。

所选设备实现的功能：

1）皮带输送机：用于传送滤料至清洗搅拌器；

2）清洗搅拌器：可机械强制清洗翻转，打碎板结滤料；

3）滚筒输送机：起到将滤料转运至滚筒筛分机处，并且进一步清洗滤料；

4）滚筒筛分机：对滤料进行筛分，根据前后部位设置两种目数的筛片，可设置精细料出口、细料出口、尾端卵石出口。

5）再生水泵：为清洗设备提供清洗水。

由以上设备组成一个完整的滤料清洗筛分系统，实现对含油废滤料的清洗和筛分，最终达到循环再利用目的。清洗流程：含油废滤料存储—皮带输送—清洗搅拌器—滚筒输送机—高压清洗—滚筒筛分机—清洁滤料存储

清洗后的水也需要更进一步处理，否则也会造成环境污染。我们选定停用的线材生产场地的旋流井作为污水集中处理设施，进行污泥、浮油的沉淀分离，组建一套污水循环处理系统，防止造成污染扩大，整体滤料清洗生产线也围绕旋流井周边设置。

3.2污水处理

滤料洗涤水中含有悬浮物和油脂成分，搅拌器和滚筒输送器内产生的污水经收集后流入旋流沉淀池，沉淀池可将污水中含有的20um以上的悬浮物去除，底部沉淀的污泥利用旋流井抓斗抓出，水面浮油可由旋流井内的浮油收油机回收至废油罐内，悬浮物和含油量都可控制在10-20mg/L区间，在清洗水中投入杀菌剂和缓蚀阻垢剂对水质进行调节，保证水质合格。

4、清洗效果检验：

清洗效果对比图见图4，每百吨滤料回收率分析见图。

滤料清洗效果对比

滤料清洗筛分处理后，分层装入过滤器内，经过相关专业鉴定，对清洁滤料、出水水质进行评定，符合股份公司生产使用要求。从数值中可以看出，每百吨废旧滤料清洗回收率，浊环回收率为82%，我们也可以看出机械清洗筛分的回收率要高于人工清洗，验证了机械化清洗的实用性。

5、效益和知识产权情况

5.1效益

清洗成本：

电费成本：主要利用设备为一台37kw提升泵、一台LD型电动单梁桥式起重机，总功率按50kw计算，每天作业时间按8小时计算，则年消耗电费成本为：50*8*300*0.48=5.76万元。水源：滤料清洗用水源使用再生水，因此，水成本不计。

清洗作业人员成本：从事清洗作业人员共计12人，人均每月按10670元计算，

年人工成本为：12*10670*12=153.64万元。

滤料成本：综合测算下来，股份公司内所有过滤器滤料，实施清洗、达到循环使用，以12人成立的滤料循环处理班，日清洗量8吨，年可处理2000吨，按照外排费用3600元/吨计算，可节省外排费用720万元/年，新料采购费140万元/年。滤料处理成本主要包括用电费用5.76万元/年，人工成本153.64万元/年。

因此，循环水系统过滤器滤料再利用项目实现年效益：

2000*3600+140-153.64-5.76=700.6万元。

5.2知识产权

通过此项目的实施，有效解决了首钢股份公司废滤料的处理问题，达到环保要求的同时降低了外排费用，滤料再生利用形成了完整有效的流程工艺，形成1份实用新型专利，已授权。

6、结束语

工业生产伴随的工业垃圾是可以通过技术进行回收再利用，首钢股份公司循环水系统过滤器滤料再利用项目的开发作为一项资源循环利用项目，实现了过滤器滤料“零”外排，既解决了首钢股份公司对大量固废的处理问题，又节约了成本，充分体现了资源节约型、环境友好型的创新理念。该项目工艺流程设计合理，筛分效率高，运行稳定，在相关行业内具有很好的推广意义。

参考文献

1 王笏曹 钱平 等. 钢铁工业给排水设计手册.（J）.冶金工业出版社2002年1月版：417-680

2 郝静泰 于萍 周英 .工业锅炉水处理技术。（J）气象出版社2000年4月版：234-250

3严煦世  范瑾 等. 给水工程.中国建筑工业出版社1999年12月第四版：327-329