鋼鐵企業(yè)綜合廢水處理及回用工程

陳陽春，周歡，趙燕鵬，吳雪

（1.山東鋼鐵萊蕪分公司，山東　萊蕪　271104；2.山東省冶金設計院股份有限公司，山東　萊蕪　271104）

工程實例

鋼鐵企業(yè)綜合廢水處理及回用工程

陳陽春1，周歡2，趙燕鵬1，吳雪1

（1.山東鋼鐵萊蕪分公司，山東萊蕪271104；2.山東省冶金設計院股份有限公司，山東萊蕪271104）

根據(jù)某鋼廠廢水水質(zhì)特點，選擇了高效沉淀池-V型濾池-超濾-反滲透的組合處理工藝，并介紹了該工藝流程及其主要構(gòu)筑物設計參數(shù)。工程運行結(jié)果表明，出水水質(zhì)優(yōu)于GB 50721—2011《鋼鐵企業(yè)給水排水設計規(guī)范》中生產(chǎn)新水水質(zhì)指標，可節(jié)約工業(yè)新水消耗量340×104m3/a，同時減少了對環(huán)境的污染。

鋼廠廢水；高效沉淀池；V型濾池；超濾；反滲透；回用

1　工程概況

某鋼廠是以生產(chǎn)H型鋼、工槽鋼、異型鋼、板帶等為主要產(chǎn)品的綜合型鋼鐵企業(yè)，鋼產(chǎn)量約為1 100×104t/a。在生產(chǎn)過程中，需要排出大量的廢水，主要包括3部分：①熱線生產(chǎn)設備及產(chǎn)品冷卻用水，具有排放量大，溫度高，懸浮物、硬度含量較高等特點；②煙氣洗滌、設備和場地清洗、檢修廢水等，該部分廢水排放量不大，水質(zhì)成分復雜，含鹽類、油類等；③廠區(qū)辦公樓、澡堂、食堂等生活污水，該部分廢水水質(zhì)簡單，主要含CODCr、氮、磷等。該鋼廠所在地區(qū)水資源相對匱乏，水源的供給已成為限制企業(yè)發(fā)展的制約因素。為緩解水資源緊缺狀況，一方面采取先進的工藝技術降低水耗，另一方面促進廢水資源化，即實現(xiàn)廢水再生回用，經(jīng)綜合論證新建了一座綜合廢水處理站。

2　廢水水量、水質(zhì)及回用標準

根據(jù)相關部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，綜合廢水量平均約為650 m3/h，其中循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污水瞬時排放量大，約為500 m3/h，懸浮物、硬度含量較高；設備清洗等其它廢水排放量不大，約為100 m3/h，多數(shù)含鹽類、油類；生活污水排放量約為50 m3/h，主要含CODCr、氮、磷等?？紤]留有余量，故確定污水處理站處理規(guī)模為800 m3/h?；赜盟|(zhì)標準執(zhí)行GB 50721—2011《鋼鐵企業(yè)給水排水設計規(guī)范》，用于廠區(qū)熱線生產(chǎn)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，產(chǎn)出后的濃鹽水用于高爐沖渣。廢水水質(zhì)及回用標準見表1。

表1　廢水水質(zhì)及回用標準Tab.1　Wastewater qua1ity and reuse standard

3　工藝流程分析

3.1處理工藝選擇

目前，鋼鐵工業(yè)廢水處理工藝中冷卻-混凝-沉淀-過濾等組合工藝可基本實現(xiàn)對廢水的回用，此工藝對懸浮物、濁度等有較好的去除效果，對硬度、鹽度等去除效果差［1-4］；微渦旋反應沉淀池-雙層過濾工藝對濁度有較好的去除效果，而對pH值、鹽度等去除效果較差［5］。此類工藝不具備除鹽的作用，因此當對回用水水質(zhì)要求較高時，特別是要求作為新水補充水時，需增加深度處理工藝。目前，深度處理的組合工藝很多，如超濾-反滲透工藝，該工藝對濁度和鹽度均具有較好的處理效果［6-8］。因該鋼廠所在地區(qū)水資源相對匱乏，建設廢水處理站的目的之一是實現(xiàn)廢水再生回用，經(jīng)技術經(jīng)濟比較，選擇高效沉淀池-V型濾池-超濾-反滲透的組合水處理工藝，實現(xiàn)綜合廢水經(jīng)處理后回用作為工業(yè)新水和循環(huán)水的補充水。

3.2工藝流程說明

經(jīng)過對3種廢水水源的水質(zhì)、水量分析，最終確定了高效沉淀池-V型濾池-超濾-反滲透組合工藝，其工藝流程見圖1。

圖1　廢水處理工藝流程Fig.1　Wastewater treatment process

預處理工藝由高效沉淀池-V型濾池-活性炭過濾器組成。綜合廢水經(jīng)過預處理工藝后，水體中的主要懸浮物、膠體及重金屬離子、游離性余氯等得到去除，為后續(xù)的超濾系統(tǒng)提供了穩(wěn)定水質(zhì)。超濾作為反滲透的預處理工藝，主要目的是去除水中的細小懸浮物、膠體微粒和細菌等雜質(zhì)，并能完全去除水體中的不溶解物質(zhì)。反滲透是本工藝的關鍵部分，利用反滲透膜的選擇透過性，使水分子通過，得到產(chǎn)品水，廢水中的金屬離子、膠體微粒等雜質(zhì)截留在濃水側(cè)。廢水經(jīng)處理后最終分成兩部分：一部分達到回用水水質(zhì)指標，作為敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補充水；另一部分為高含鹽廢水，作為高爐沖渣用水。所有流程產(chǎn)生的污泥送至污泥濃縮池，經(jīng)加藥改變污泥的比阻后，送至板框壓濾機脫水，然后送至污泥堆場，進行妥善處理。

4　主要構(gòu)筑物及設備參數(shù)

（1）隔柵。自動回轉(zhuǎn)細格柵4臺，配套柵渣輸送機，耙齒間隙為20 mm，格柵深度為1.1 m，安裝傾角為75°。

（2）高效沉淀池。由前混凝反應池、絮凝沉淀池、濃縮池和后混凝反應池組成，最大設計流量為850 m3/h。前混凝反應池4座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每座池內(nèi)設混合攪拌機1臺，功率為1.1 kW。絮凝沉淀池2座，配絮凝攪拌機2臺（變頻），功率為2.2 kW；濃縮池2座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)設中心傳動刮泥機2臺，功率為0.75kW；后混凝反應池1座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)設快速攪拌機1臺，功率為1.1 kW，在該池內(nèi)投加混凝劑，增強后續(xù)濾池的過濾效果。

（3）V型濾池。4座并聯(lián)運行，單池處理能力200 m3/h，鋼砼結(jié)構(gòu)，尺寸為12.6 m×3.5 m，濾料以上水深為1.2 m，濾料床厚度為1.5 m。配套反沖洗供水泵和鼓風機，反沖洗水泵采用離心泵，3臺（2用1備），Q=450 m3/h，H=18 m，N=45 kW；鼓風機3臺（2用1備），Q=36 m3/min，H=50kPa，N=45 kW。

（4）活性炭過濾器。6組并列運行，單臺處理能力為150 m3/h，規(guī)格為Φ1 024 mm×790 mm；反洗水泵為臥式離心泵，Q=250 m3/h，H=20 m，N= 30kW；過濾器內(nèi)填充0.5～2.0mm的顆?；钚蕴?。

（5）超濾系統(tǒng)。共設置8套超濾裝置，單套處理能力為100 m3/h，陶瓷膜/支撐體（TiO2/A12O3），不銹鋼SUS304外殼，超濾膜組件采用德國ATECH公司進口產(chǎn)品，膜管長度為1 500 mm，膜孔徑為100 nm。配套供水泵、反洗泵和清洗裝置，供水泵為臥式離心泵，Q=300 m3/h，H=32 m，N=45 kW，4臺（3用1備）；反洗泵采用臥式離心泵，Q= 440m3/h，H=25m，N=55kW，2臺（1用1備）。

（6）反滲透系統(tǒng)。反滲透裝置共6套，單套處理能力為150 m3/h，采用BE80-40進口膜組件，其它配套裝置包括反滲透裝置、反滲透增壓泵、阻垢劑加藥裝置、還原劑加藥裝置、殺菌劑加藥裝置和清洗系統(tǒng)。反滲透高壓泵采用臥式離心泵，Q= 180 m3/h，H=138 m，N=125 kW，6臺（5用 1備）。清洗泵采用臥式離心泵，1臺，Q=150 m3/ h，H=38 m。

（7）板框壓濾機。設計有效過濾面積為800m2，濾板尺寸為2 000 mm×2 000 mm×90 mm，污泥泵4臺（3用1備），Q=100 m3/h，H=80 m，N=45 kW，反洗泵2臺（1用1備），Q=220L/min，H= 800 m，N=45 kW，空壓機2臺（1用1備），Q= 11.5m3/h，H=1.0MPa，N=75kW。

5　運行效果

該工程于2014年10月竣工，隨后進行調(diào)試運行，系統(tǒng)進水量為650 m3/h，經(jīng)調(diào)試運行一段時間后，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，超濾出水CODCr的質(zhì)量濃度為35mg/L，SDI為3，濁度為0.5 NTU，滿足反滲透進水水質(zhì)要求。深度處理出水水質(zhì)見表2。由表2可知，出水水質(zhì)優(yōu)于GB 50721—2011中工業(yè)新水水質(zhì)指標。

表2　深度處理出水水質(zhì)Tab.2　Eff1uent water qua1ity after advanced treatment

6　運行成本分析

本工程建設投資為9 066.61萬元，按目前實際處理水量650 m3/h計算，則年處理廢水量為569.4萬t。按工業(yè)新水價格為5.5元/t、廢水排污費為2.15元/t計算，則處理回用1 t廢水，可節(jié)省新水取水費和排污費7.65元，扣除運行成本5.30元/t后，凈收益為2.35元/t，每年可節(jié)約費用1336.89萬元。

7　結(jié)語

（1）采用高效沉淀池-V型濾池-超濾-反滲透工藝處理鋼廠綜合廢水，處理出水水質(zhì)優(yōu)于GB 50721—2011中工業(yè)新水水質(zhì)指標。

（2）受高爐定修、熱線設備檢修等影響，廢水水量、水質(zhì)變化大，造成預處理后產(chǎn)水SDI值偶爾不達標，對膜元件的維護帶來較大影響。在運行過程中，要加強各相關部門的協(xié)調(diào)和管理，按要求進行膜的清洗和保養(yǎng)，確保系統(tǒng)正常運行。

（3）生產(chǎn)運行穩(wěn)定時，預處理單元出水已基本滿足回用水水質(zhì)要求，所以無需將出水全部進行反滲透處理，可在預處理單元后設置超越管，部分預處理出水可直接進入回用水池與反滲透出水混合即可滿足回用水的水質(zhì)要求，以減少反滲透裝置的運行，節(jié)約運行成本。

［1］陳波，趙美英.鋼廠廢水深度處理技術［J］.環(huán)境工程，2012，30（2）：101-103.

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Project of treatment and reuse of comprehensive wastewater from iron and steel enterprises

CHEN Yang-chun1，ZHOU Huan2，ZHAO Yan-peng1，WU Xue1
（1.Laiwu Steel Group of Shandong Steel，Laiwu 271104，China；2.Shandong Province Metallurgical Engineering Co.，Ltd.，Laiwu 271104，China）

According to the characteristics of the wastewater from a stee1 mi11，efficient sedimentation tank-V type fi1ter-u1trafi1tration-reverse osmosis combined process was adopted，the f1ow of the said process as we11 as the design parameters of its main structures were introduced.The engineering operating resu1ts showed that，using the said combined process to treat wastewater from iron and stee1 enterprises，the eff1uent water qua1ity was superior to the industria1 new water qua1ity index mentioned in GB 50721—2011 Design Mannual for Steel Industrial Water Supply and Wastewater，which cou1d save industria1 new water 340×104m3/a and reduce environmenta1 po11ution at the same time.

wastewater from stee1 mi11；effient sedimentation tank；V type fi1ter；u1trafi1tration；reverse osmosis；reuse

X703.1；X757

B

1009-2455（2016）03-0055-03

陳陽春（1981-），男，安徽安慶人，給水排水工程師，大學本科，主要從事鋼鐵廠給排水技術及運行管理，（電子信箱）chenyc02@126.com。

2016-04-22（修回稿）