朱振興(上海安居樂(lè)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?，上海 201414)

0 引言

破舊電池回收處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有機(jī)廢氣及無(wú)機(jī)物：破碎過(guò)程會(huì)產(chǎn)生少量電解液揮發(fā)氣、微量粉塵、氮?dú)猓蝗コ娊庖哼^(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)蒸氣、五氟化磷、氮?dú)?、微量氟化氫；分選過(guò)程會(huì)產(chǎn)生少量粉塵、少量有機(jī)物揮發(fā)氣、極微量氟化氫，去除電解液階段產(chǎn)生的有機(jī)廢氣約占電解液中有機(jī)物總量的80%。配套廢氣治理通常會(huì)使用蓄熱式氧化爐(RTO)去除拆解過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)物，使用堿洗脫除五氟化磷及氟化氫。堿洗過(guò)程通常會(huì)使用NaOH和熟石灰雙堿法脫除無(wú)機(jī)酸，而廢水固液分離系統(tǒng)是整個(gè)環(huán)保治理系統(tǒng)的重要組成部分。正是如此，如何提升廢水固液分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性，已經(jīng)成為了行業(yè)熱議的話題。

1 廢水固液分離系統(tǒng)應(yīng)用意義

目前，針對(duì)工業(yè)廢水的處理，普遍應(yīng)用固液分離系統(tǒng)來(lái)對(duì)廢水進(jìn)行降害處理。但是相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化水平比較低，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，需要大量的人工操作環(huán)節(jié)，這在很大程度上影響了廢水處理的效率。同時(shí)，傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案無(wú)法保證送料的精確性，因此，在系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中也會(huì)造成一定的浪費(fèi)。而通過(guò)自動(dòng)化固液分離系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠較為高效地對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行處理，保證處理的效果，同時(shí)降低廢水處理過(guò)程中的人力資源投入。尤其針對(duì)蓄電池回收處理過(guò)程中產(chǎn)生的酸性工業(yè)廢水，能夠起到很好的中和效果，從而降低廢舊電池回收環(huán)節(jié)對(duì)自然環(huán)境所造成的影響。固液分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

2 固液分離系統(tǒng)中來(lái)料方式

圖1 固液分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

在酸性工業(yè)廢水處理中，主要是通過(guò)石灰溶液來(lái)對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行中和以及沉淀處理。而應(yīng)用固液分離系統(tǒng)進(jìn)行廢水處理的首要環(huán)節(jié)就是將石灰原料通過(guò)自動(dòng)化控制裝填到系統(tǒng)中。目前固液分離系統(tǒng)的投料方式，主要分為兩種，分別是采用斗式提升機(jī)或散裝石灰罐車向料倉(cāng)進(jìn)行投料。從斗式提升機(jī)的構(gòu)造上來(lái)看，料斗在機(jī)殼內(nèi)裝置，這樣的設(shè)計(jì)方案能夠有效防止投料過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，在投料的過(guò)程中，首先需要料斗將石灰盛起，同時(shí)，輸送帶將料斗提升，將提升到頂輪后料斗向下翻轉(zhuǎn)，石灰料進(jìn)入到接收槽內(nèi)，然后再進(jìn)入到料倉(cāng)中，該石灰料投放工序相對(duì)簡(jiǎn)單，故該投料方式在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用，其缺點(diǎn)就是容易因供料不均引起堵塞從而發(fā)生電機(jī)過(guò)載。散裝石灰罐車是通過(guò)注料軟管與料倉(cāng)頂部配置的快速接頭連接，并向罐體內(nèi)部持續(xù)輸入壓縮空氣，石灰粉與空氣混合后一起被壓送進(jìn)料倉(cāng)。一般情況下，為防止壓縮空氣在石灰料倉(cāng)內(nèi)憋壓短路導(dǎo)致投料不暢，在石灰料倉(cāng)頂部都會(huì)配有集塵器和旋風(fēng)分離器，集塵器的作用是將料倉(cāng)內(nèi)的空氣及時(shí)排出，旋風(fēng)分離器則是通過(guò)旋轉(zhuǎn)離心力和袋濾器對(duì)排出的空氣進(jìn)行氣固分離，并將收集的石灰粉塵定期送回料倉(cāng)循環(huán)使用。通過(guò)切換集塵器的正壓工作模式和負(fù)壓工作模式還可以對(duì)旋風(fēng)分離器的袋濾器進(jìn)行定期反吹清理。這種來(lái)料方式自動(dòng)化程度高，可實(shí)現(xiàn)PLC連鎖控制。但對(duì)石灰料倉(cāng)的安裝場(chǎng)地有特殊要求，必須滿足散裝罐車的通行條件和作業(yè)范圍才行。

3 固液分離系統(tǒng)來(lái)料、投料自動(dòng)控制設(shè)計(jì)

針對(duì)目前不斷上升的工業(yè)廢水處理需求，需要進(jìn)一步提升固液分離系統(tǒng)的來(lái)料、投料環(huán)節(jié)的自動(dòng)化水平，來(lái)保證廢水處理的效率。在文章所研究的設(shè)計(jì)方案中，通過(guò)在料倉(cāng)的頂部和底部設(shè)有兩個(gè)料位計(jì)，與環(huán)保設(shè)備系統(tǒng)聯(lián)鎖控制，對(duì)料倉(cāng)的來(lái)料，投料狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)石灰料倉(cāng)的高度超過(guò)高物位時(shí)可進(jìn)行聲光預(yù)警，從而停止供料。同樣的道理，料倉(cāng)內(nèi)的石灰儲(chǔ)量超下限時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)控制面板報(bào)警顯示低物位狀態(tài)，提示操作人員需要在料倉(cāng)中加料。為了能夠更加精確地了解石灰料的使用量，在設(shè)計(jì)中增加了稱重模塊，模塊中稱重傳感器能夠?qū)⒅亓啃畔⑥D(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出。一般安裝在料倉(cāng)的支座底部，通過(guò)接線盒與稱重儀表連接，能夠精確的顯示料倉(cāng)的余料情況，并記錄下每一階段的石灰使用量，與傳統(tǒng)的來(lái)料、投料系統(tǒng)相比，可以更好地完善水處理工藝，提高投料系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。石灰在投料的過(guò)程中容易起拱，形成空洞，所以料倉(cāng)還需要配置振動(dòng)器，振動(dòng)器又叫料倉(cāng)破拱器，其原理是通過(guò)高頻振動(dòng)的方式疏松粉料，均勻下料給投料裝置，保證下料的通暢性。在料倉(cāng)的下料口需要設(shè)置插板閥，通過(guò)調(diào)節(jié)閥口的開(kāi)度控制石灰的供給量，以滿足固液分離系統(tǒng)的工藝需求。

4 石灰給料裝置設(shè)計(jì)

固液分離系統(tǒng)中的石灰粉只有加水?dāng)嚢?，?duì)石灰進(jìn)行稀釋，才能應(yīng)用于工業(yè)廢水的處理。為了將料倉(cāng)內(nèi)的石灰粉輸送到攪拌槽內(nèi)調(diào)制石灰乳，在插板閥的出口處安裝螺桿給料機(jī)。螺桿給料機(jī)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、筒體、進(jìn)料口、驅(qū)動(dòng)軸、螺旋葉片、出料口和端蓋軸承組成。螺旋葉片和驅(qū)動(dòng)軸是焊在一起的，它和筒體組合形成一條曲面的通道，當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于石灰自身的重力，以及筒體與石灰之間的摩擦力，所以在葉片旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中石灰并不會(huì)旋轉(zhuǎn)，而葉片的旋轉(zhuǎn)會(huì)對(duì)石灰產(chǎn)生推力，在推力的作用下石灰會(huì)向前移動(dòng)，從而完成石灰的給料輸送動(dòng)作。螺桿給料機(jī)的給料能力由主軸的轉(zhuǎn)速、筒體的外徑和葉片的螺距等因素決定。在給料裝置運(yùn)行的過(guò)程中，石灰的投加量，取決于電機(jī)的頻率，因此能夠通過(guò)控制電機(jī)頻率，來(lái)調(diào)整投加量，并保證在加水的過(guò)程中能夠同步進(jìn)行石灰的投放。該給料方式能夠?qū)o料量進(jìn)行有效地控制，并始終保持補(bǔ)給水的供給能夠滿足石灰乳攪拌的需求，因此能夠保證較好的給料效果以及攪拌效果。

5 固液分離藥劑定量配制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在工業(yè)廢水處理的過(guò)程中，通過(guò)收集廢水進(jìn)行沉淀處理，可以更好的對(duì)水資源進(jìn)行循環(huán)利用。而將廢水沉淀的環(huán)節(jié)被稱為固液分離，一般來(lái)說(shuō)，采用石灰乳溶液來(lái)對(duì)廢水進(jìn)行沉淀。石灰乳溶液為堿性，在污水處理中堿性的石灰會(huì)對(duì)酸性的污水起到中和的作用，石灰乳中的鈣離子會(huì)與廢水中的氟離子結(jié)合，并產(chǎn)生固體沉淀物，因此石灰能夠在工業(yè)廢水處理中發(fā)揮很大的作用。為了保證對(duì)工業(yè)廢水的處理效果，往往通過(guò)加入絮凝劑能將沉淀物(氟化鈣)和水分離，通過(guò)應(yīng)用絮凝劑能夠保證污泥的凝固性，從而提升固液分離度。由于石灰的溶水性不強(qiáng)，在與水融合后還存在大量的顆粒物，在長(zhǎng)期的輸送中可能對(duì)輸送管道造成堵塞，因此在生產(chǎn)實(shí)踐中還需要對(duì)石灰乳進(jìn)行配置。在配置的過(guò)程中補(bǔ)給水會(huì)通過(guò)管道輸送到石灰乳調(diào)制槽中，進(jìn)入到調(diào)制槽與石灰混合，在攪拌器的作用下，將石灰與水混合，在攪拌槽中溶解，形成1%～5% 的石灰乳狀液，該濃度的石灰乳能夠在很大程度上防止由于石灰乳中顆粒過(guò)多對(duì)輸送管道造成堵塞。在完成石灰乳配置后需要通過(guò)螺桿泵送到到混合池中進(jìn)行固液分離藥劑調(diào)配，在這一環(huán)節(jié)中，絮凝劑儲(chǔ)罐中的絮凝劑與配置完成的石灰乳共同流入到混合池中，二者混合產(chǎn)生的混合液共同對(duì)廢水起到沉淀作用。對(duì)于石灰乳以及絮凝劑的混合配置需要應(yīng)用定量配置系統(tǒng)。定量配制系統(tǒng)主要由送料泵、管道、閥門組成。其工作原理為：在送料泵的出口設(shè)置了回流管道和調(diào)節(jié)閥，當(dāng)主給料管道上的閥門開(kāi)度變小時(shí)，多出的藥劑通過(guò)回流管道返回至儲(chǔ)液罐中循環(huán)利用。這種方式不但可以控制石灰乳和絮凝劑的同步混合比，還可以提高泵的可靠性。一般而言，預(yù)先設(shè)定好送料泵的轉(zhuǎn)速和管道流量后不再調(diào)整。該固液分離藥劑定量配制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平較高，在運(yùn)行過(guò)程中人工干預(yù)較少，且嚴(yán)格控制石灰乳濃度，因此能夠有效避免石灰乳輸送管道堵塞的問(wèn)題。

6 沉淀池污泥清理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

完整的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)不僅包括能夠?qū)U水進(jìn)行固液分離的裝置，同時(shí)還需要包括污泥的清理裝置，從而保證廢水處理的高效性以及順暢性。在整個(gè)固液分離系統(tǒng)中，矩形平流式沉淀池主要起到污泥清理的作用。根據(jù)對(duì)廢水處理工序的需求分為混合區(qū)、沉淀區(qū)和澄清區(qū)。回流的廢水在混合區(qū)與石灰乳溶液、絮凝劑混合，從而提升對(duì)廢水的沉淀能力；混合后的廢水流入沉淀區(qū)，在此區(qū)域中廢水與石灰乳、絮凝劑產(chǎn)生持續(xù)的化學(xué)反應(yīng)，從而對(duì)廢水進(jìn)行沉淀；經(jīng)過(guò)沉淀降害后的廢水溢流入澄清區(qū)儲(chǔ)存?zhèn)溆谩＞匦纹搅魇匠恋沓赝ǔ２捎描燔囀焦文鄼C(jī)清理污泥，桁車式刮泥機(jī)由桁車架、軌道、刮泥板、導(dǎo)架、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、吸泥泵和行程開(kāi)關(guān)等機(jī)構(gòu)組成，刮泥機(jī)運(yùn)行時(shí)，利用V字形刮泥板將沉淀池底部的泥垢向一側(cè)推動(dòng)，提高污泥的濃度，并通過(guò)吸泥泵將濃縮后的污泥排入集泥槽中暫存。由于桁車式刮泥機(jī)工作時(shí)都是單向運(yùn)動(dòng)，污泥在深沉池底部停留的時(shí)間較少，所以有很高的工作效率。集泥槽中的污泥通過(guò)板框壓濾機(jī)進(jìn)行固液分離，從板框壓濾機(jī)的構(gòu)成上來(lái)看，主要包括機(jī)架、濾板、濾框以及集液槽等。在整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)上濾板以及濾框呈交替排列，從而組成濾室。在污水處理中，螺桿泵首先會(huì)將槽內(nèi)污泥擠壓到濾室中，在擠壓作用下，濾布上會(huì)產(chǎn)生大量的濾渣，指導(dǎo)濾渣將濾室填充。濾框以及濾板邊角處的孔洞，作為完整的通道，能夠?qū)V渣排出，在完成排渣后，壓濾機(jī)會(huì)對(duì)濾布進(jìn)行清理，在這個(gè)過(guò)程中板框也會(huì)得到重新壓緊，從而進(jìn)入下次作業(yè)循環(huán)。整個(gè)污泥清理系統(tǒng)簡(jiǎn)單高效，在工業(yè)廢水的處理上具有很大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

7 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)每年都會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄電池，而如果無(wú)法對(duì)這些廢棄電池進(jìn)行妥善的處理，將會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。目前，針對(duì)廢舊電池的回收處理過(guò)程的廢水處理，主要采取固液分離系統(tǒng)，通過(guò)系統(tǒng)中的石灰乳以及絮凝劑來(lái)對(duì)其產(chǎn)生的廢水進(jìn)行降害處理。傳統(tǒng)的固液分離系統(tǒng)自動(dòng)化水平比較低，因而廢水處理的效率也比較差。對(duì)此，需要進(jìn)一步提升固液分離廢水處理系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，在設(shè)計(jì)層面上對(duì)現(xiàn)有的固液分離系統(tǒng)進(jìn)行合理的優(yōu)化，并結(jié)合具體的環(huán)保治理需求，不斷提升水資源循環(huán)利用效率。只有這樣才能充分發(fā)揮固液分離系統(tǒng)在工業(yè)廢水處理中的作用，并促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。