屈萍紅

（江西銅業(yè)集團公司德興銅礦，江西 德興 334224）

工業(yè)廢水其廣泛含義是指工業(yè)生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢水，按照廢水來源可劃分為冶金廢水、造紙廢水、發(fā)電廢水、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水等；廢水處理系統(tǒng)是根據(jù)廢水種類和性質(zhì)的不同，處理的要求也不盡相同，經(jīng)合理配置處理裝置的主次關(guān)系和前后順序，將處理廢水各單元過程合理組成的有機整體，使工業(yè)廢水的排放達到標準甚至高于標準進行排放，是企業(yè)重要重要的環(huán)保環(huán)節(jié)[1]。以德興銅礦精尾綜合廠工業(yè)水處理站為例，改造建于1987年，并于2005年引進HDS（高濃度漿料處理）工藝技術(shù)，對礦山酸、堿性廢水進行廢水處理，是保障大塢河水質(zhì)和下游居民的生產(chǎn)、生活狀況以及企業(yè)正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)，2014年二廠建成投產(chǎn)，設計日處理工業(yè)廢水能力達到7萬噸，為礦山達到國家環(huán)保要求發(fā)揮著重要作用。近幾年，隨著生產(chǎn)任務的增加和部分設備老化，工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障逐漸頻發(fā)，影響系統(tǒng)正常運行，因此，廠機動能源室成立“減少工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間”QC小組，進行技術(shù)攻關(guān)。因此對廢水處理系統(tǒng)進行故障分析，并探討有效的解決辦法，對環(huán)境保護，居民生活及企業(yè)的正常生產(chǎn)及具有非常重要的意義。

1 HDS工業(yè)廢水處理系統(tǒng)原理

HDS（High Density Sludge Process）工業(yè)廢水處理系統(tǒng)是采用高濃度漿料處理工藝廢水處理，該技術(shù)在加拿大得到廣泛使用，是國際上先進的工業(yè)廢水處理技術(shù)。

HDS工業(yè)廢水處理系統(tǒng)采用基于石灰中和的廢水處理的基礎上，運用底渣循環(huán)法將廢水酸堿中和形成物與中和藥劑石灰進行充分混合，再排入酸堿反應池中[2]。此工藝可以使石灰劑得到充分利用，減少中和藥劑石灰的使用量；并且回流的底渣與石灰劑充分混合過程中形成的硫酸鈣晶體，作為新形成的硫酸鈣和氫氧化物提供吸附載體，增大絮體粒度及其沉降速度，并降低沉淀物吸附在管路和設備的幾率，從而達到底保護設備和管路，提高廢水處理質(zhì)量和數(shù)量[3]。其工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工業(yè)廢水處理系統(tǒng)工藝流程圖

2 生產(chǎn)現(xiàn)狀

HDS工業(yè)廢水處理系統(tǒng)自2005年引入使用至今已有15年，經(jīng)過多年的生產(chǎn)運行，系統(tǒng)設備已有部分老化，而且近幾年隨著國家對廢水排放的要求越來越高，企業(yè)生產(chǎn)任務加大，工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障逐漸頻發(fā)，影響系統(tǒng)正常運行。

調(diào)查一：為進一步了解工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間情況，查閱了2015年、2016年、2017年全年工業(yè)水處理工段的《交接班記錄本》和設備維修工段的《檢修記錄本》，統(tǒng)計了工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間見圖2，可以看出，近三年，工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間在逐年增長，并有加速趨勢。故障時間為631.4h、722.9h，864.1h，故障頻次和故障時間逐年增加，嚴重影響了工業(yè)廢水處理效率和成本。

圖2 2015年～2017年工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間

調(diào)查二：調(diào)查組對2017年1月～12月工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間進行了詳細的調(diào)查、分析，找到了四條影響因素，主要由于：主要設備故障占比16.6%、輔助設備故障占比70%、管路故障占比9.9%、其他占比3.5%。（如圖3）。

圖3 影響工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間因素餅分圖

由此可見，輔助設備故障時間因素占的比例為70.0%，是影響工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間的主要癥結(jié)，也是此次攻關(guān)活動要解決的主要問題。

調(diào)查三：分析目標設定依據(jù)。

（1）同行業(yè)比較。2017年11月中旬，我廠組織工業(yè)廢水處理相關(guān)技術(shù)人員到同行業(yè)進行考察，在礦山和工業(yè)水處理工段的工業(yè)廢水處理系統(tǒng)，處理工藝和設備基本相同的情況下，其工業(yè)廢水處理系統(tǒng)平均故障時間為33.2h/月。

（2）歷史最好水平。從2015年～2017年工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間統(tǒng)計表中可以看出：2015年3月、9月、10月故障時間分別為34.8h、33.4h、32.5h；2016年5月、9月故障時間分別為33.6h、34.2h；2017年9月故障時間為36.2h。

（3）解決癥結(jié)問題測算。完全解決工業(yè)廢水處理系統(tǒng)輔助設備故障問題，在其他因素不波動的情況下，則工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間可減少到：864.1h-605h=259.1h，平均每月為：259.1h÷12=21.6h；小組成員學歷高，有工程師多名，領導高度重視和支持此次技術(shù)攻關(guān)，在其他因素不波動的情況下，有能力解決工業(yè)廢水處理系統(tǒng)輔助設備故障問題的80%，則工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間可減少到：864.1h-605h×80%=380h，平均每月為：380h÷12=31.7h。

3 故障分析

為了解決HDS工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障問題，滿足生產(chǎn)需求，提高廢水處理效率，對HDS工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障主要問題—輔助設備故障時間長進行頭腦風暴，并繪制原因分析樹（見圖4），初步確定故障分析方向。針對人、機、料、法、環(huán)等原因分析樹各項故障因素，采用對試驗分析、現(xiàn)場調(diào)查、檢查考核等方式進行驗證分析，得出引起廢水處理系統(tǒng)故障的要因有：

圖4 原因分析樹圖

（1）石灰乳自動投加系統(tǒng)設計不合理。原來的石灰乳自動投加流程是：石灰乳從攪拌桶經(jīng)管路自流進入氣動閥投加箱，由氣動閥控制后，再投加進HDS反應池，石灰乳自動投加系統(tǒng)是根據(jù)反應池內(nèi)測得的PH值控制石灰乳投加箱上數(shù)個氣動閥動作，氣動閥帶動石灰乳投加箱出口的活塞，從而實現(xiàn)石灰乳的自動投加，但石灰乳在箱內(nèi)易沉淀、板結(jié)，經(jīng)常造成投加箱出口堵塞或是活塞塞不住出口，不能精確自動投加石灰乳，影響PH值控制，經(jīng)常需要處理故障；同時，石灰乳自動投加系統(tǒng)的氣動閥控制裝置部分活塞會長時間閉合，堵塞投加箱下料口，造成石灰乳不能按中控室電腦設定的PH值精確投加，影響PH值控制，經(jīng)常需要處理故障，石灰乳自動投加系統(tǒng)設計不合理。石灰乳自動投加裝置不合理造成的故障時間對輔助設備故障時間占比為35.4%，影響程度大。

（2）鼓風機因斷電或檢修等原因停車時易造成曝氣管堵塞。曝氣管出氣口在反應池底部，通過曝氣加速池內(nèi)酸性水、堿性水、石灰乳以及濃密池返回的高濃度底渣等的混合，反應池高差大，曝氣管出口容易堵塞，曝氣管一但堵塞，反應池內(nèi)的物質(zhì)反應時間減少，影響水質(zhì)的達標，必須停產(chǎn)疏通，大大增加了設備的故障時長[4]。

（3）由于HDS工業(yè)廢水處理系統(tǒng)是采用高濃度漿料處理工藝，濃密機底部的底渣濃度很高，雖然濃密機本機具有自動提耙裝置，但該裝置故障失效時，耙架容易壓死，針對壓耙設計有報警系統(tǒng)，但原有的報警系統(tǒng)是停機后再報警，操作人員聽到報警后，濃密機已經(jīng)壓耙，失去的報警的實際意義。濃密機壓耙后，就需將濃縮池中的水抽干，再將池底的漿料沖掉，才能重新開起處理廢水，整個過程需2天左右，解除故障時間長，影響生產(chǎn)。

（4）廠螺桿泵進料口堵塞。螺桿泵進料口堵塞時，操作人員能及時發(fā)現(xiàn)立即到現(xiàn)場停掉螺桿泵，不能及時發(fā)現(xiàn)造成的故障時間對輔助設備故障時間影響程度大。

4 改造方案

原來的石灰乳自動投加流程是：石灰乳通過輸送管路到工業(yè)水處理工段的電石渣攪拌桶進行攪拌，然后通過電石渣底流泵泵輸送至主廠房三樓四個石灰乳攪拌桶內(nèi)進行二次攪拌，然后通過管路自流進入氣動閥投加箱，由氣動閥控制后，再投加進HDS反應池。針對石灰乳自動投加系統(tǒng)設計不合理，造成不能按PH值精確自動投加石灰乳的產(chǎn)生故障的問題，采取改進石灰乳自動投加流程，改變由原投加流程采用氣動閥投加箱，由氣動閥控制后，再投加進HDS反應池的方式。取消原投加系統(tǒng)氣動閥投加箱，在石灰乳攪拌桶出口管路安裝石灰乳輸送泵，由輸送泵直接將石灰乳投入HDS反應池內(nèi)，并對所增加的輸送泵安裝變頻器，實現(xiàn)變頻調(diào)節(jié)輸送石灰乳，并根據(jù)生產(chǎn)狀況設置投加參數(shù)，通過pH計測得的反應池狀態(tài)控制石灰乳投加量，實現(xiàn)石灰乳自動投加[5]。優(yōu)化后的一廠石灰乳自動投加系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場條件，利用成熟的變頻控制技術(shù)，改進了流程，不再用氣動閥控制石灰乳投加，故障時間會大大減少；在原有的5#、6#石灰乳輸送泵（型號75ND-NZJA-MR）上加裝變頻調(diào)速器（型號SB70G45），實現(xiàn)石灰乳輸送泵變頻調(diào)節(jié)，并根據(jù)生產(chǎn)狀況設置投加參數(shù)，通過pH計測得的反應池狀態(tài)實現(xiàn)石灰乳自動投加，不易打空泵，震動小，故障率低，長期可靠。

針對曝氣管出口易堵塞，在曝氣管沒有入水的前端4m處接一路Ф100mm高壓水管，裝閘門控制開、關(guān)，當鼓風機發(fā)生故障不能供氣時，將高壓水打開，可有效防止中和反應池內(nèi)的固體顆粒堵塞曝氣管出口[6]。加裝高壓水管后，曝氣管出口未出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

針對濃密機容易壓耙現(xiàn)象，改進濃密機報警裝置，對報警程序進行了預先報警改進（當旋轉(zhuǎn)電流開始加大時，就開始報警），將報警鈴從控制箱中拆出，裝在三段濃密機操作室內(nèi)，當報警鈴響起時，操作人員可以聽見，給操作人員足夠的調(diào)整工藝的時間，避免壓耙。并將電流信號引進中控室電腦，可直觀的從電腦主頁面看到濃密機電流的顯示，當電流升高時，就可提醒操作人員注意[7]。經(jīng)現(xiàn)場實驗，效果良好。改進線路如圖5所示。

圖5 濃密機壓耙報警改進后線路圖

5 改進效果

改進措施實施后，故障時間顯著減少，對2017全年故障時長和改進后統(tǒng)計一年的數(shù)據(jù)進行對比，見表1，全年減少故障時長519h，從平均月故障時長72h減低至28.7h。

表1 改進措施實施前后工業(yè)廢水處理系統(tǒng)故障時間對比表

6 結(jié)語

綜上所述，廢水處理系統(tǒng)是企業(yè)重要重要的環(huán)保環(huán)節(jié)，是保障礦山周圍水質(zhì)和居民生活、企業(yè)正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在生產(chǎn)過程中，詳細了解對廢水處理系統(tǒng)各個工藝環(huán)節(jié)的結(jié)構(gòu)及原理，對出現(xiàn)故障問題及時處理，可以極大程度的提高廢水處理效率，為綠水青山做出應有貢獻。