建筑陶瓷污水處理工藝
1、建筑陶瓷生產(chǎn)中污水和污泥的產(chǎn)生環(huán)節(jié)及性質(zhì)
建筑陶瓷生產(chǎn)的工藝繁雜，由于需要噴霧干燥、燒制瓷化等步驟，大量輸入的新鮮水會(huì)被蒸發(fā)掉，剩余的大部門污水通過(guò)處理后可以回用生產(chǎn)，基本做到零污水外排，主要產(chǎn)生污水的工序如表1。
由表1可以看得，在建筑陶瓷生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生的污水種類較多，出于經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境保護(hù)的要求，根據(jù)不同的用水要求和污泥回用情況，建筑陶瓷生產(chǎn)企業(yè)一般配備水處理：
(1)燃料污水～用于水煤漿、水煤氣制備，系統(tǒng)水平衡負(fù)輸入，污水沉淀后大部分清水回用，少部分濃縮污水排至其他處理池，酚水焚燒處理，污泥主要為煤灰，可回用；
(2)原料污水一用于球磨機(jī)、漿池、噴霧塔清洗，除塵器收塵后化漿等，系統(tǒng)水平衡負(fù)輸入，污水沉淀后清水回用，零外排，污泥主要為陶瓷粉料，可回用制漿；
(3)釉料污水一用于收集施釉線污水，系統(tǒng)水平衡正輸出，污水沉淀后清水排至其他處理池，污泥主要為陶瓷釉料，可回用制釉；
(4)冷卻定期排水一用于壓機(jī)、空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的冷卻，定期排水至其他處理池；
(5)脫硫污水一用于噴霧塔和窯爐的煙氣脫硫，系統(tǒng)水平衡正輸出，污水加堿后大部分循環(huán)使用，少部分濃縮污水排至其他處理池，污泥主要成本為石膏，一般外運(yùn)處理；
(6)磨邊、拋光污水～用于磨邊機(jī)、拋光機(jī)的削切、沖洗用水，系統(tǒng)水平衡負(fù)輸入，零外排，污水沉淀后循環(huán)使用，污泥主要為成品陶瓷的碎屑和細(xì)粉，一般外運(yùn)處理；
(7)沖洗清潔污水一用于廠區(qū)通用設(shè)備及地面沖洗清潔，污水匯人至其他處理池，由于磨邊、拋光污水耗水量很高，用水水質(zhì)要求低，系統(tǒng)水平衡負(fù)輸入，其他類型的污水外排量較少，故可混入磨邊、拋光污水處理池中，補(bǔ)充系統(tǒng)水平衡。污水沉淀后，多數(shù)污泥都可回用，主要涉及外運(yùn)的是脫硫污泥和磨邊、拋光污泥，其中脫硫污泥主要為石膏，再利用途徑較多；磨邊、拋光污泥雖然產(chǎn)生了較多再利用手段，但主要集中在重新燒制建材方面，暫時(shí)還沒(méi)有可普遍推廣的方法。建筑陶瓷拋光生產(chǎn)線中，有三個(gè)細(xì)分工藝會(huì)產(chǎn)生污水，分別為磨邊、刮平、拋光，表2為通過(guò)組合篩和天平(千分之一)實(shí)驗(yàn)得出的拋光線污水的一些性質(zhì)指標(biāo)的粗略統(tǒng)計(jì)。
2、建筑陶瓷污水目前的沉淀處理方式
由于建筑陶瓷大部分用水要求相對(duì)較低、系統(tǒng)水平衡負(fù)輸入，污水僅經(jīng)過(guò)沉淀處理即可回用。懸浮顆粒物在水中的沉淀可分為：自由沉淀、絮凝沉淀、成層沉淀和壓縮沉淀。
目前國(guó)內(nèi)陶瓷污水處理中，循環(huán)水量從50～1500m3／h，已有多種沉淀池的應(yīng)用：
(1)多級(jí)人工沉淀池一由多個(gè)矩形池體組成，污水自池體上部入口流人，懸浮物主要依靠自身重力自由沉淀；排泥時(shí)需要先將池體清水排出，再通過(guò)人工與排泥泵合作排泥。自動(dòng)化程度較低，出水水質(zhì)差，占地面積大，設(shè)備造價(jià)很低。
(2)平流式沉淀池一池體呈長(zhǎng)方形，污水流入池體后，受入口擋板作用，運(yùn)動(dòng)方向改變?yōu)樾毕路?，減少了懸浮物的慣性，伴隨著懸浮物的自身重力自由沉淀和絮凝沉淀，使泥水分離；排泥方式主要有刮吸泥機(jī)行走中泵吸，或刮泥機(jī)刮至集泥斗后用排泥泵排出。自動(dòng)化程度高，出水水質(zhì)較好，占地面積大，設(shè)備造價(jià)較低。
(3)豎流式沉淀池一池體呈上圓柱下圓錐形，污水先進(jìn)入中心管，然后接觸反射板進(jìn)入池體，該過(guò)程中存在著向上和向下運(yùn)動(dòng)的懸浮物，相互碰撞致使顆粒增大，不僅有懸浮物的自由沉淀，還有利于形成絮凝沉淀和區(qū)域沉淀；由于多數(shù)建于地面之上，排泥方式通過(guò)靜水壓力。自動(dòng)化程度高，出水水質(zhì)不穩(wěn)定，占地面積小，設(shè)備造價(jià)很高。水蒸發(fā)量少，適合缺水地區(qū)使用。
(4)輻流式沉淀池一池體圓柱形，分為中心和周邊進(jìn)水，平緩坡度的池底，中心一般設(shè)有集泥斗，排泥方式為靜水壓力或排泥泵。自動(dòng)化程度高，出水水質(zhì)較好，占地面較積大，設(shè)備造價(jià)較高。
(5)斜管沉淀池一池體形狀類似于平流式，內(nèi)部設(shè)有斜管(多為聚丙烯正六角型)，這些傾斜的平行管將整體的沉淀區(qū)分割成一系列淺沉淀層，每?jī)蓧K平行斜板間相當(dāng)于一個(gè)很淺的沉淀池，自有沉淀、絮凝沉淀、區(qū)域沉淀、壓縮沉淀四種類型的沉淀方式共同作用，從而降低了水力半徑和雷諾數(shù)Re，增加了比表面積和表面負(fù)荷；排泥方式也類似于平流式。能夠近10倍的提高平流式沉淀的表面負(fù)荷系數(shù)，是對(duì)現(xiàn)有多級(jí)人工、平流式豎流式沉淀池?cái)U(kuò)容和增效改造的首選途徑。自動(dòng)化程度高，出水水質(zhì)很好，占地面較積中等，設(shè)備造價(jià)中等。
(6)高密度沉淀池一由反應(yīng)區(qū)、預(yù)沉一濃縮區(qū)以及斜管分離區(qū)組成，是集絮凝、預(yù)沉、污泥濃縮、污泥回流、斜板分離于一體的高效沉淀池。表面負(fù)荷和藥劑利用率高，在國(guó)外應(yīng)用較多，適合于高濃度、大流量的污水處理，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有部分脫硫污水也采用相似工藝處理。自動(dòng)化程度高，出水水質(zhì)很好，占地面較積中等，設(shè)備造價(jià)較高。
建筑陶瓷企業(yè)中，現(xiàn)有的污水處理主要是多級(jí)人工、平流式沉淀池，大部分采用自用水設(shè)備白留至地下池的方式入水，經(jīng)沉淀后清水直接回用，污泥自沉淀池抽吸至脫水機(jī)脫水外運(yùn)。由于其用水水質(zhì)要求(ss≤500)與水廠有著很大差別，在循環(huán)使用不外排的情況下，處理后清水懸浮物的含量和波動(dòng)范圍要求低于水廠數(shù)十倍，但更在乎處理成本和故障程度。
3、建筑陶瓷污水沉淀處理的優(yōu)化建議
在了解建筑陶瓷污水性質(zhì)的基礎(chǔ)上，為了更高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)用水循環(huán)系統(tǒng)，首先應(yīng)該根據(jù)不同性質(zhì)的污水進(jìn)行分類，確定一些基本措施。
(1)單獨(dú)處理燃料污水，提高有毒物質(zhì)一酚水的處理效率，避免其進(jìn)入其他的水處理環(huán)節(jié)；處理后清水可回用于燃料或原料制備，節(jié)約生產(chǎn)工藝中需要蒸發(fā)的水新鮮。
(2)單獨(dú)處理釉料／原料污水，充分利用原料車間內(nèi)空余的八角漿池等生產(chǎn)池體充當(dāng)污水收集池，將污水直接回用生產(chǎn)，或污泥和清水分離后回用生產(chǎn)。為了提高泥水分離效果，還可以考慮在漿池內(nèi)設(shè)置便于拆裝的沉淀斜管。
(3)根據(jù)脫硫工藝設(shè)計(jì)整廠污水處理目前濕法噴淋方式占世界煙氣脫硫設(shè)備的80％以上，根據(jù)藥劑的不同又可分為鈣法和雙堿法，分別適用于高濃度和低濃度的煙氣脫硫，污水處理的方式也不同。
鈣法又稱石灰一石膏法，脫硫吸收藥劑選用石灰，石灰吸收二氧化硫并氧化后形成石膏，通過(guò)絮凝沉淀使石膏與石灰漿液分離，石膏外運(yùn)，漿液回用；該方法運(yùn)行穩(wěn)定，回用水質(zhì)要求低，處理設(shè)備簡(jiǎn)單。
雙堿法是使用氫氧化鈉或碳酸鈉吸收二氧化硫，再使用石灰再生氫氧化鈉或碳酸鈉的方法；該方法既要把硫酸鈉置換為石膏，又要使石膏絮凝沉淀，故需要較為精確的控制水池中pH、硫酸鹽等參數(shù)，對(duì)水處理設(shè)備要求較高，水質(zhì)回用要求也較高，一般需要采用高密度沉淀池才可以達(dá)到較好的處理效果。
由于脫硫中涉及藥劑配置，除霧器沖洗等用水工藝，大于石膏和蒸發(fā)帶走的水量，整體體系水平衡一般為正輸出，時(shí)常需要外排部分濃縮污水。鈣法相對(duì)污水較少，成分相對(duì)簡(jiǎn)單(石灰一石膏混合液)，可直接回用于脫硫藥劑配置或陶瓷原料生產(chǎn)；而雙堿法污水由于鈉離子的不斷積累，需要排水量較大，一般只能外排至其他污水處理池。僅從污水處理角度，鈣法較雙堿法更易處理，適合于沒(méi)有拋光線污水處理池的陶瓷企業(yè)；而對(duì)于有拋光污水處理池的陶瓷企業(yè)可以將其作為補(bǔ)充水平衡的部分新鮮水。
(4)拋光線污水分類處理、污泥分類利用
上文提到拋光生產(chǎn)線主要有磨邊、刮平、拋光三個(gè)會(huì)產(chǎn)生污水的生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，由于設(shè)備都在同一條生產(chǎn)線上，一般將拋光生產(chǎn)線的污水(下稱拋光混合污水)匯人同一條水溝，集中處理，這不僅不利于污泥的回用，還對(duì)污水處理設(shè)備提出了較高的要求。
從污泥回用角度，磨邊、刮平污泥的顆粒較粗，可以回用于生產(chǎn)陶瓷磚的底料；拋光雜質(zhì)較多，顆粒過(guò)細(xì)，不適合再生產(chǎn)；從污水處理設(shè)備角度，磨邊污泥顆粒較粗(50％顆粒物大于0．85mm)，比重大(同陶瓷磚，約2．6t／m3)，若使用泵吸會(huì)加快磨損和提高故障率，減少污泥泵和脫水機(jī)的使用壽命。目前，國(guó)內(nèi)一些較為先進(jìn)的建筑陶瓷企業(yè)，已經(jīng)將拋光污水分類處理：
1)將拋光污水與刮平、磨邊污水的水溝分離，分別流入不同的沉淀池，污泥分類。
2)在磨邊污水進(jìn)入沉淀池之前，設(shè)置一沉砂池，用于去除粒徑大于0．25mm的顆粒物；可使用機(jī)械或人工方式排砂。
3)利用斜管、高密度沉淀池等較新技術(shù)，改造原有沉淀池，加強(qiáng)污泥沉淀效果，縮小沉淀池，濃縮污泥濃度。
4、一種新型的陶瓷拋光混合污水沉淀處理池
根據(jù)上文中介紹的污水性質(zhì)、沉淀方式、優(yōu)化建議，筆者設(shè)計(jì)出一套適應(yīng)力強(qiáng)、處理成本和故障率低、自動(dòng)化程度高、沉淀效果適合的拋光混合污水沉淀處理池。設(shè)計(jì)工藝見(jiàn)圖1。
拋光生產(chǎn)線各工藝可共用一條污水溝，減少建筑成本和占地。進(jìn)入沉淀池前，設(shè)置超細(xì)階梯式自動(dòng)格柵(0．3～0．9mm)，將污水中較大的顆粒提前分離。這部分顆粒物吸水率低(擁有陶瓷磚特性)，不需脫水，可回用生產(chǎn)或外運(yùn)。格柵側(cè)邊設(shè)有溢流堰，保證格柵堵塞或水量較大時(shí)，污水能夠及時(shí)通過(guò)。
而后污水先進(jìn)入兩個(gè)帶有攪拌機(jī)的調(diào)節(jié)池，分別加入PAC和PAM進(jìn)行脫穩(wěn)和絮凝。這是利用高密度沉淀池的原理，PAC調(diào)節(jié)池內(nèi)，顆粒物在攪拌下與PAC作用，通過(guò)兩種帶電符號(hào)相反的膠體顆粒間互相吸引產(chǎn)生的電中和作用使靜電斥力消除；脫穩(wěn)后的細(xì)小膠體易于疑聚。當(dāng)污水再進(jìn)入PAM調(diào)節(jié)池時(shí)，高分子絮凝劑成分吸附雜質(zhì)和懸浮微粒，使形成顆粒并逐漸增大；而有機(jī)高分子成分通過(guò)自身的橋聯(lián)作用，利用吸附在有機(jī)高分子上的活性基團(tuán)產(chǎn)生網(wǎng)捕作用，網(wǎng)捕其它雜質(zhì)顆粒一同下沉。
絮凝團(tuán)聚的顆粒物隨污水進(jìn)入多個(gè)串聯(lián)的斜管沉淀池，在此產(chǎn)生均勻的、較大的礬花，由于流速放緩，懸浮物可快速沉淀。最后一個(gè)斜管沉淀池作為儲(chǔ)存循環(huán)清水池使用。設(shè)置一個(gè)并聯(lián)于循環(huán)清水池的水池，用于事故或年底檢修時(shí)排水用，此池主要為達(dá)到陶瓷污水排放標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)。
單個(gè)池體尺寸一般為4000mm×4000mm×3600mm，池體數(shù)量根據(jù)處理量設(shè)定。每個(gè)池底都為菱臺(tái)型，池邊一定的錐度使污泥匯集、便于提升；在池錐底的位置，設(shè)置壓縮空氣噴吹管，由電磁脈沖閥門控制，定時(shí)噴吹，減少底部污泥的壓縮沉淀，預(yù)防污泥板結(jié)。
5、結(jié)論
根據(jù)對(duì)建筑陶瓷污水的性質(zhì)和現(xiàn)有處理手段分析，得出以下結(jié)論：
(1)各類污水應(yīng)分類處理，分離其有毒物質(zhì)，提高處理后的水回用率；
(2)在陶瓷煙氣濕法噴淋脫硫的污水處理方面，鈣法相對(duì)雙堿法簡(jiǎn)單，排水量少，適合于不具備拋光線污水處理池的陶瓷企業(yè)；
(3)拋光線污水的分類處理，有利于提高污泥回用率，減少污水處理工程的投入，延長(zhǎng)污水處理設(shè)備的使用壽命；
(4)提出一種新型的陶瓷拋光混合污水沉淀處理池，為陶瓷污水處理提出實(shí)際指導(dǎo)。
（來(lái)源：廣東科達(dá)潔能股份有限公司）