国内轧钢厂对轧钢废水中悬浮物（SS）的去除常采用三级处理。在轧制过程中，轧机的冷却水、冲洗水等废水，汇集在铁皮沟中流入一次沉淀池（或旋流井），经初沉后，由泵打入二次沉淀池（平流池、斜板池或辐射沉淀池）处理，通过油水分离，再进入机械压力过滤器（或高梯度电磁过滤器）过滤。其二级和三级处理后的泥浆水送往污泥脱水装置，经污泥脱水回收。
该工艺主要问题是：工艺流程长，处理构筑物占地面积大，投资费用高，污泥含水率高，需污泥脱水装置脱水，不能连续作业。针对轧钢废水中悬浮物主要是氧化铁皮和铁屑等磁性颗粒的特点，利用永磁分离装置，使废水中SS经过磁力分离后得到的污泥含水率低，无需一整套污泥脱水装置，便能得到综合利用。
2 试验装置、系统和结果
2.1试验装置
试验装置为连续式磁性颗粒去除器。轧钢废水由进水口进入流体通道，废水中磁性SS被去除器本体内Nd-Fe-B永磁块组合体吸附在面板上，随磁块移动至顶端分离导向板，由于SS在分离导向板上与磁块组合体距离的增加，磁力减弱而脱离磁场且经喷淋管冲洗后被分离。处理后的废水由出水口流出。
2.2试验系统
在某钢铁公司型钢分厂一次沉淀池的排水口设置水泵，将含氧化铁皮和铁屑的废水由水泵打入试验系统，先进入流量箱，随后进入模拟铁皮沟，模拟铁皮沟内设置旁通阀，使废水进入连续式磁性颗粒去除器本体，将废水中SS分离。通过测定各种试验条件下进出口废水中SS的浓度，得出试验工况下SS的捕获率。
2.3 试验条件和结果
根据理论分析，磁性悬浮颗粒的最小捕获粒径比≥3πµhv/(kHwHnl)。
式中，μ-液体介质的动力粘滞系数；
h-磁通道宽度；
l-磁通道长度；
v-磁通道内液体介质的流速；
k-悬浮颗粒的磁化系数；
Hw-悬浮颗粒所在的外磁场强度；
Hn-悬浮颗粒内部磁场强度。
由此，进行一系列条件试验，包括：
1）改变进口废水中SS浓度与捕获率关系试验。由于轧钢周期试验中进口废水SS浓度在154～6090 mg/L范围变化，经处理后出口SS浓度为68～350 mg/L，平均出口浓度为161 mg/L。当进口废水SS浓度>1000 mg/L时，平均捕获率为96%；当进口废水SS浓度为500～1000 mg/L时，平均捕获率为78%；进口废水SS浓度<500 mg/L时，通过改变磁通道和处理水量，平均捕获率达52%(见表1)。
表1 改变进口废水中SS浓度与捕获率的关系试验结果
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进口废水SS浓度（mg/L） |
进口废水SS平均浓度（mg/L） |
出口废水SS浓度（mg/L） |
出口废水SS平均浓度（mg/L） |
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经一级磁性颗粒去除器处理 |
154～6090 |
867 |
68～350 |
161 |
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经二级磁性颗粒去除器处理 |
88～390 |
154 |
8.4～76.8 |
46.2 |
2)磁块组合体移动线速度影响试验。
3） 调节流体通道宽度、流量、流速与捕获率的关系试验。
4)喷淋强度对SS的分离效果试验结果表明，喷淋强度对SS的分离效果影响不大，一般在6～8 L/min范围内。
5)磁块组合体分布密度影响试验表明，试验表面磁场强度>0.18T，磁性颗粒的捕获率均较高。
6）本体抬升角度影响试验表明，抬升角度在35～55。为宜，在一定的流体通道下，流速大、处理水量大，捕获率会下降。
3 轧钢废水SS处理新工艺
在上述半生产性试验基础上，用二级连续式磁性颗粒去除器代替轧钢废水传统三级处理中的旋流井、平流池和压力过滤器等大型构筑物及其污泥脱水浓缩装置。有废水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。
新工艺与传统工艺相比，以年产螺纹钢15万吨的某轧钢废水处理系统为例，按老工艺处理需投资320万元，如按本文提出的工艺和设备处理，仅需100万元，设备占地面积比原来减少80%，废水处理后循环率达90%以上。因此新工艺具有投资少，占地面积少，运行费用低，无需专门的污泥脱水装置，可连续作业等优点。
4 结语
通过试验证实，以连续式磁场颗粒去除器为主要处理设备的新工艺替代传统的轧钢废水三级处理工艺是可行的。第1级连续式磁性颗粒去除器放置于铁皮沟中，处理较大的氧化铁皮和铁屑；在第2级连续式磁性颗粒去除器中，通过调整流体通道和处理水量，调整磁块组合体结构，进一步处理废水中的磁性SS，使其达标排放或经除油、冷却处理后循环使用。
连续式磁性颗粒去除器也能应用于机床润滑冷却液回收系统中。
