578鋼鐵廢水深度處理工藝

1、鋼廠廢水典型深度處理技術(shù)陳 波1，趙美英2（1重慶大拇指環(huán)保工程有限公司，重慶 2002332；2成都碧水齊力市政工程有限公司，四川 成都 610036）摘 要：鋼廠綜合廢水經(jīng)傳統(tǒng)工藝預(yù)處理后，可采用多介質(zhì)過濾+反滲透或超濾+反滲透工藝進(jìn)行深度處理。實踐表明，其技術(shù)成熟可靠，是鋼鐵行業(yè)最先進(jìn)、高效、節(jié)能、穩(wěn)定、環(huán)保的方法，是目前鋼鐵廢水深度處理的主流方式，可達(dá)到去除水中鹽分的效果，提高循環(huán)水利用率，實現(xiàn)廢水資源化的目的。關(guān)鍵詞：鋼廠廢水；多介質(zhì)過濾；超濾；反滲透；深度處理中圖分類號： 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1009-7767（2012）01-0000-00 Deep Treatment T

2、echnology of Steel Factory Wastewater Chen Bo，Zhao Meiying我國水資源嚴(yán)重貧乏，人均占有量僅為世界平均水平的1/4。近年來，鋼鐵工業(yè)的迅猛發(fā)展大力推動了經(jīng)濟(jì)建設(shè)。同時，鋼鐵行業(yè)又是全國的用水大戶，約占全國工業(yè)用水量的14%。因此，提高水的循環(huán)利用率、減少新水的消耗、實現(xiàn)廢水的資源化，不僅是鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要手段，而且是保護(hù)環(huán)境、利國利民、造福后代的大事。鋼廠廢水由于其溫度較高，隨著水體蒸發(fā)，無機(jī)離子和有機(jī)物濃縮富集，各種鹽類（如氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽、溶解性總固體、鐵和錳等）含量會逐漸增加1。傳統(tǒng)的鋼廠廢水處理工藝對鹽分基本沒有去除

3、作用，從而導(dǎo)致循環(huán)水中總堿度、總硬度較高，含鹽量富集，加速了管道及設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕，降低了導(dǎo)熱能力及設(shè)備使用壽命，最終影響到產(chǎn)品質(zhì)量。因此，如何降低回用水含鹽量顯得十分重要。長時間以來，鋼廠廢水傳統(tǒng)處理工藝為混凝+高效澄清池+濾池，然后出水回用。此工藝對廢水中懸浮物、濁度（？刪除濁度）、膠體等污染物有明顯去除效果，但不能解決鹽分升高的問題。近年來，鋼廠廢水深度處理技術(shù)發(fā)展迅速，各類新工藝應(yīng)用日益廣泛，歸結(jié)起來主要有以下2種路線：多介質(zhì)過濾+反滲透（RO）和超濾（UF）+反滲透（RO）。兩者各有千秋，也是鋼鐵行業(yè)最先進(jìn)、高效、節(jié)能、穩(wěn)定、環(huán)保的廢水處理方法，下面結(jié)合案例對2種工藝作對比介紹。1

4、多介質(zhì)過濾+反滲透（RO）工藝河北邯鄲縱橫鋼鐵集團(tuán)有限公司(以下簡稱縱橫鋼鐵)廢水深度處理系統(tǒng)采用的是典型的多介質(zhì)過濾+反滲透（RO）工藝，工藝流程見圖1。該工藝投運3年多來，處理效果優(yōu)異，運行穩(wěn)定，進(jìn)出水水質(zhì)見表1。圖1 工藝流程圖表1 縱橫鋼鐵深度處理進(jìn)出水水質(zhì)項目電導(dǎo)率/(S/cm )濁度/NTU總硬度/(mg/L)懸浮物/(mg/L)Fe2質(zhì)量濃度/(mg/L)pH值進(jìn)水2100350080.579出水2502000.006671）多介質(zhì)過濾：實質(zhì)上是石英砂和無煙煤的組合，采用粒徑比普通快濾池濾料更精密的三級級配，壓力式運行。通過濕式投加聚合氯化鋁進(jìn)行微絮凝，進(jìn)一步降低濁度和減少懸浮物

5、，出水可保證SDI（污染指數(shù)）小于5。砂濾系統(tǒng)為全自動控制，主要通過7個氣動閥實現(xiàn)（配手動閥調(diào)節(jié)），即進(jìn)水閥、出水閥、反洗進(jìn)水閥、反洗排水閥、氣洗閥、正洗排水閥、排氣閥。運行周期可通過時間設(shè)定自動進(jìn)行，或間斷性檢測SDI值和進(jìn)出水壓力損失強(qiáng)制清洗（請核對？）。細(xì)砂粒徑0.450.6mm，粗砂粒徑0.81.2mm，無煙煤粒徑0.81.2mm，濾料填裝高度1.3m，運行壓力0.28MPa，濾速10m/h，反洗周期一般為24h，采用“先氣洗，再氣水聯(lián)合反洗，再水沖”的方式，沖洗時間7min，反洗膨脹率為25%50%，氣洗強(qiáng)度16L/s·m2，水洗強(qiáng)度為5L/ s·m2。2）活性炭

6、過濾：活性炭表面積大，可有效吸附鐵離子、余氯、氧化性物質(zhì)、有機(jī)物等，對原水中混合有生活污水的水質(zhì)很適用，可有效保證反滲透的使用條件。通過周期性清洗，出水SDI可穩(wěn)定在4以下。碳濾系統(tǒng)也為全自動控制，主要通過6個氣動閥實現(xiàn)（配手動閥調(diào)節(jié)），即進(jìn)水閥、出水閥、反洗進(jìn)水閥、反洗排水閥、正洗排水閥、排氣閥。運行周期可通過時間設(shè)定或檢測SDI值和壓力損失強(qiáng)制清洗?；钚蕴苛?.81.2mm，濾料填裝高度2.2m，運行壓力0.23MPa，濾速>12m/h，反洗周期一般24h以上，強(qiáng)度為810L/m2.s，膨脹率為40%50%，時間為10min。3）反滲透（RO）：反滲透是一種只能讓水分子通過而不允許

7、溶質(zhì)通過的半透膜（有語病，請核對？）2。反滲透單元是該工藝的核心設(shè)備，主要由機(jī)架、膜殼、儀表、反滲透膜、管道等組成。在其進(jìn)水管路上先后投加鹽酸、阻垢劑、還原劑，并定時投加非氧化性殺菌劑。鹽酸和阻垢劑的投加是為了減緩反滲透膜的結(jié)垢趨勢；加入還原劑是因為預(yù)處理中投加了次氯酸鈉等氧化性物質(zhì)，對反滲透膜有破壞性，要對這部分物質(zhì)進(jìn)行還原；由減少對膜的沖擊，并能根據(jù)進(jìn)水溫度調(diào)節(jié)泵揚程，控制反滲透的產(chǎn)水量。（結(jié)合上下文補(bǔ)充完整？刪除下劃線部分）；反滲透單元進(jìn)水設(shè)熱交換器，系統(tǒng)中水溫比較均衡，在微生物生長繁殖最適宜溫度范圍，污水中微生物繁殖速度快，會在膜表面滋生大量細(xì)菌，定時投加非氧化性的殺菌劑，對防止膜的微

8、生物污染非常有效?；钚蕴窟^濾器出水經(jīng)過保安過濾器后，由高壓泵輸送至反滲透主機(jī)內(nèi)。高壓泵采用變頻控制，保證啟動時進(jìn)水壓力緩慢升高。自動設(shè)計，整個反滲透系統(tǒng)通過監(jiān)測ORP、壓力、流量、pH值、電導(dǎo)率、氣動閥門等儀電儀表反饋值，自動調(diào)節(jié)加藥量、主機(jī)啟閉、閥門狀態(tài)、清洗周期等。反滲透系統(tǒng)一級兩段組合，9:5排列，回收率75%左右，運行3年中脫鹽率不小于97%，進(jìn)水pH值67，余氯<0.1ppm，進(jìn)水最高濁度<1.0NTU，出水電導(dǎo)率<25S/cm，藥洗周期90d。2 超濾（UF）+反滲透（RO）工藝河北前進(jìn)鋼鐵集團(tuán)有限公司廢水深度處理工藝流程見圖2。其廢水預(yù)處理工藝流程同縱橫鋼鐵一致

9、，深度處理采用自清洗過濾器+超濾+反滲透工藝，2009年建成投運至今，設(shè)備運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)良。1)盤式過濾器：也叫疊片過濾器。盤式過濾器主要作為超濾的保安過濾器，主要作用是保護(hù)膜過濾系統(tǒng)，延長膜過濾的運行周期和膜的使用壽命，減少膜反沖洗次數(shù)以及化學(xué)清洗的次數(shù)。過濾器可以通過時間、流量和壓差3種信號方式實現(xiàn)自動控制反洗，當(dāng)其中一項或幾項同時達(dá)到反洗要求時，控制器發(fā)出信號，這時控制器控制反洗部件，完成反洗。反洗時每個過濾單元是交替進(jìn)行的。控制器首先控制1個過濾單元進(jìn)出水閥門改變水流方向，然后松開過濾盤頂部彈簧，位于盤片組中央的噴嘴沿切線噴射，使盤式旋轉(zhuǎn)，盤上及過濾頭內(nèi)的污物被沖洗出去，接著控制

10、進(jìn)出水閥門恢復(fù)各過濾單元到正常工作狀態(tài)，然后去反洗另1個過濾單元。因為反洗時間很短，一般最多15s，而且過濾單元是交替進(jìn)行的，所以一般盤式過濾器無需一用一備。過濾精度為130um，運行壓力0.250.45MPa，反洗壓差達(dá)0.030.15MPa。圖2 工藝流程圖2）超濾（UF）：超濾裝置的主要作用是分離黏泥、微生物、原油、懸浮物和聚合物等雜質(zhì)3。超濾系統(tǒng)包括超濾裝置本體、反洗殺菌劑投加系統(tǒng)、氣洗系統(tǒng)和反洗系統(tǒng)、化學(xué)清洗系統(tǒng)等。該系統(tǒng)采用中空纖維膜，外壓式，全量過濾。運行過程中，每天至少進(jìn)行2次次氯酸鹽清洗，控制細(xì)菌生長；為了完全恢復(fù)膜性能，每3個月左右進(jìn)行1次化學(xué)清洗。在完整的超濾運行周期中，

11、運行程控步序見表2。超濾進(jìn)水濁度50NTU，pH=210，余氯20mg/L，水溫540；產(chǎn)水濁度1NTU，SDI3，CODMn去除率為5%20%，運行壓力0.152.5MPa，回收率90%。表2 超濾裝置運行程控步序表（表示開啟） 步序沖洗正洗運行反洗1反洗2氣洗氣水反洗氣水正洗正洗停機(jī)泵閥狀況表給水泵反洗泵進(jìn)水閥產(chǎn)水閥反洗閥正洗閥沖排閥濃排閥進(jìn)氣閥運行時間/s120303600303020202030注：表示開啟。3）反滲透（RO）：該系統(tǒng)的反滲透參數(shù)同縱橫鋼鐵基本一致，但是由于原水電導(dǎo)率和硬度偏高，其回收率在70%左右，出水較縱橫鋼鐵差，具體水質(zhì)見表3。 表3 前進(jìn)鋼鐵深度處理進(jìn)出水水質(zhì)項

12、目電導(dǎo)率/（S/cm ）懸浮物/（mg/L）氯離子/（mg/L）總硬度/（mg/L）總鐵(質(zhì)量濃度？)/（mg/L）pH值進(jìn)水330013128010301.2879出水<500<50<20<0.01673 總結(jié)1.2.3.鋼鐵廢水經(jīng)深度處理后，可作為循環(huán)冷卻水的補(bǔ)給水，提高了水的循環(huán)利用率，同時減輕了主體設(shè)備的腐蝕程度。供給鍋爐，作為補(bǔ)給水；高端設(shè)備的冷卻循環(huán)水。2種工藝路線的主要區(qū)別是分別采用了超濾和活性炭。超濾主要去除水中非溶解性的雜質(zhì)，出水穩(wěn)定，可大幅延長反滲透膜適用壽命；活性炭工藝可以吸附一些油類和小分子有機(jī)物，適用于原水含有機(jī)物的情況。鋼鐵廢水深度處理各工藝

13、運行效果見表4，工藝對比見表5。表4 工藝運行效果（去除率） %處理工藝COD懸浮物油鐵含鹽量砂濾5-1080-9030-4080-90碳濾20-3080-9040-5080-90自清洗過濾5-1080-9020-3020-30超濾10-209930-40微小反滲透9099999998表5 工藝對比 處理方法優(yōu)點缺點多介質(zhì)+RO工藝技術(shù)成熟可靠，設(shè)備通用性強(qiáng)，維護(hù)簡便，配件易得，投資較低，對含有機(jī)物成分廢水效果明顯等占地面積較大，自耗水量較大，活性炭再生困難等UF+RO工藝性能穩(wěn)定、占地面積小、運行費用低、管理簡單、應(yīng)用廣泛等特點，被應(yīng)用廣泛于鋼鐵廢水回用領(lǐng)域。投資高，維護(hù)費用高，對操作人員要

14、求高，膜適用壽命不長，對原水水質(zhì)要求高等。3.1 存在的問題1）熱軋、冷軋、煉鋼連鑄、焦化等各車間的污水進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)后，會造成膜表面油污染和有機(jī)物污染，使膜產(chǎn)水量下降；2）反滲透回收率為65%75%，對于鋼鐵廢水深度處理后濃水產(chǎn)量很大，目前無有效、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的處理方式；3）傳統(tǒng)廢水預(yù)處理工藝中，投加了大量的PAM，對超濾膜影響很大；4）廢水中含有較多的Fe3+、Mn2+、Cr3+、Ni2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+（使用離子符號）等金屬離子，使反滲透有被氧化或結(jié)垢的風(fēng)險。3.2 解決措施1）將無機(jī)廢水和含有機(jī)物廢水分開處理，禁止有機(jī)廢水進(jìn)入深度處理系統(tǒng)，或是在超濾前增加活性炭吸附單元和氣浮單元；2）對于小水量系統(tǒng)，可將濃水外送沖渣；大水量系統(tǒng)處理濃水最經(jīng)濟(jì)的方式只能將濃水直接排放或進(jìn)一步濃縮后排放；3）在保證沉淀池出水效果前提下，嚴(yán)格把控PAM使用劑量；4）加強(qiáng)預(yù)處理的同時，完善反滲透阻垢劑和還原劑控制模式，盡量降低金屬離子