膜法處理技術在鋼鐵廢水回用中的應用

張喜冬 張海洋

【摘? 要】近年來，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和進步，我國的水處理科學技術也取得了長足的進步。各種先進的水處理技術也逐漸廣泛應用在各行各業(yè)的廢水處理項目中。膜法處理技術是目前應用廣泛的一種較為先進的水處理技術，其在鋼鐵廢水回用中的應用水平也在不斷地提升?；诖?，論文結合實際案例，介紹了鋼鐵廠廢水的水質(zhì)情況及膜法處理技術的概況，對膜法處理技術在鋼鐵廠廢水回用中的應用流程以及設計優(yōu)化和系統(tǒng)整體設計優(yōu)化方面進行了分析。

【Abstract】In recent years， with the development and progress of China's economy， China's water treatment science and technology has also made great progress. Various advanced water treatment technologies are also gradually widely used in wastewater treatment projects in various industries. Membrane treatment technology is a kind of advanced water treatment technology which is widely used at present， and its application level in iron and steel wastewater reuse is improving continuously. Based on this， the paper introduces the water quality of wastewater from iron and steel plant and the general situation of membrane treatment technology combined with the actual cases， and analyzes the application process of membrane treatment technology in the waste water reuse of steel works as well as design optimization and overall design optimization of the system.

【關鍵詞】膜法處理技術;鋼鐵廢水回用;應用

【Keywords】membrane treatment technology; reuse of steel wastewater; application

【中圖分類號】X703? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）11-0166-02

1 引言

我國水資源總量在世界上的排名領先，但是人口基數(shù)巨大，人均水資源占有率卻不足全球人均水資源占有率的20%。水資源的匱乏在很大程度上也制約了我國經(jīng)濟和社會的進步。鋼鐵行業(yè)作為工業(yè)耗水大戶，在實際的生產(chǎn)經(jīng)營過程中，每天產(chǎn)生的廢水量也較多，出于節(jié)水及環(huán)保方面的考慮，如何提高廢水回用率實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用是當前各大鋼鐵企業(yè)面臨并需要迫切解決的問題。

2 相關案例分析

某鋼鐵公司在正常的生產(chǎn)和經(jīng)營過程中，產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，經(jīng)廠區(qū)現(xiàn)有的廢水處理站處理達標后排放，為進一步節(jié)約用水，對現(xiàn)有的預處理設施進行升級改造，處理后的中水進一步應用膜法處理技術進行深度處理并回用。原工業(yè)廢水處理站處理原水為鋼鐵廠總排廢水以及部分生活廢水，設計能力1400m3/h，升級改造后的處理流程為預處理+超濾+反滲透的雙膜系統(tǒng)，回用系統(tǒng)出水部分用作對水質(zhì)要求高的生產(chǎn)工藝用水以及勾兌用水，濃水主要輸送至高爐沖渣回用。在項目設計中結合鋼鐵企業(yè)廢水特點對雙膜水處理系統(tǒng)進行系統(tǒng)的改造和優(yōu)化。具體內(nèi)容如下。

3 鋼鐵廢水的水質(zhì)情況

針對目前工業(yè)廢水處理站實際出水情況對鋼鐵廢水的水質(zhì)進行了分析，具體如表1所示。

4 膜法處理技術概述

反滲透是目前水處理系統(tǒng)設備中應用最廣泛的一種脫鹽技術，具有極高脫鹽能力，且運行安全、靈活，操作簡單。反滲透亦稱逆滲透（RO）是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜（或稱半透膜）分離出來。因為它和自然滲透的方向相反，故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓，就可以使大于滲透壓的反滲透法達到分離、提取、純化和濃縮的目的。反滲透主要去除水中溶解鹽類、有機物、二氧化硅膠體、大分子物質(zhì)及預處理未去除的顆粒物等。

通常情況下，膜法處理技術會被應用在有機物和無機物以及病毒和細菌的分離工作上。同時，膜法處理技術還可以被應用在特殊溶液系統(tǒng)的分離過程中。例如，應用膜法處理技術，工作人員可以將溶液大分子和無機鹽進行有效的分離，這種水處理方法的分離裝置也相對較為簡單，工作人員應用起來較為方便，在裝置的維護和維修上也較為容易，且占地面積較小，這也是其應用范圍不斷擴大的重要原因[1]。

5 膜法處理技術在鋼鐵廢水回用中的應用流程

膜法處理技術在鋼鐵廢水回用中的應用流程較多，具體如下：第一，鋼鐵廢水在經(jīng)過了沉砂池處理以后進入絮凝反應池，同時通過管道混合器投加混凝劑PAC，絮凝劑PAM，以此來加速促進水中的懸浮物、膠體等顆粒物聚集，然后再自流進入斜管沉淀池進行沉淀分離。第二，沉淀池出水通過水泵加壓后進入全自動精密過濾器，對廢水中的一些懸浮雜質(zhì)進行進一步過濾分離。過濾出水再進入活性碳濾池，通過活性碳的吸附作用對水中的有機物、油、余氯等物質(zhì)進行高效的吸附，從而避免余氯等氧化性物質(zhì)進入雙膜系統(tǒng)，對膜組件造成破壞。第三，經(jīng)過過濾器預過濾后的原水流均勻分配到每格超濾膜濾池。超濾膜濾池每格可獨立操作運行，也可按各自系列平行操作運行。進入膜池的原水，穿過膜絲進入中空纖維膜腔室。產(chǎn)水經(jīng)由掛架頂部匯集到產(chǎn)水總管。超濾裝置配套的濾液泵產(chǎn)生的抽吸負壓最高可達到85kPa的跨膜壓力（TMP）。流量控制是通過產(chǎn)水泵變頻驅(qū)動和產(chǎn)水流量計組合控制實現(xiàn)。每個超濾膜池流量設定值由整個膜系統(tǒng)的流量設定值計算得到。每個CS膜架的產(chǎn)水管路匯流進入產(chǎn)水總管，最后到中間水池。第四，在經(jīng)過了超濾處理以后，水會進入中間水池，利用中間水池中的清水則可以對超濾系統(tǒng)進行有效的清洗。超濾產(chǎn)出水經(jīng)RO系統(tǒng)供水泵進一步加壓后供至RO系統(tǒng)的保安過濾器，再通過高壓給水泵二次加壓后進入RO系統(tǒng)膜組進行膜分離處理，處理后產(chǎn)水經(jīng)RO產(chǎn)水池，濃水進RO濃水池。當RO產(chǎn)水率降低，前后達到一定的壓差后進行反沖洗，如果反沖洗頻率達到一定的數(shù)值時，進行化學清洗。全部運行由PLC進行自動控制。

6 膜法處理技術在鋼鐵廢水回用中的設計優(yōu)化

6.1 超濾系統(tǒng)的設計優(yōu)化

6.1.1 超濾系統(tǒng)的作用

膜法處理技術的超濾系統(tǒng)在實際的應用過程中主要的作用是去除水中的微粒、膠粒、細菌、熱源和有機物。一般情況下，超濾系統(tǒng)都被應用在反滲透的預處理工作上。超濾裝置可以分為外壓和內(nèi)壓兩種方式。

6.1.2 超濾系統(tǒng)的組成

超濾膜在具體的應用過程中，按照結構型式進行分類可以分成中空纖維式、板框式、管式和卷式等結構。結合鋼鐵企業(yè)廢水特點，本案例選用MEMCOR浸沒式超濾膜，其采用中空纖維膜生產(chǎn)高質(zhì)量的出水。進入膜池的原水，穿過膜絲進入中空纖維膜腔室。同時，它濃縮了截留下來的顆粒雜質(zhì)，以作進一步處理或處置。該類型超濾裝置能夠高效運行的關鍵在于其專利的空氣擦洗工藝進而在一定的周期性間隔去除堆積在膜纖維上的顆粒雜質(zhì)。反洗空氣進入膜纖維束中，擦洗膜表面，這是采用一般外部空氣擦洗技術無法實現(xiàn)的。該類型超濾膜具有優(yōu)異的出水水質(zhì)、更小的占地面積、更低的能耗、膜擴建迅速、運行操作管理簡單等特點，在工業(yè)廢水反滲透預處理中已得到了廣泛的應用。

6.2 反滲透系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)在實際的運行過程中主要是通過額外施加超過正常滲透壓的壓力，來對水中的離子、有機物、膠體等雜質(zhì)進行有效分離。反滲透系統(tǒng)包括保安過濾器、高壓泵、反滲透裝置和所有的輔助系統(tǒng)設備，以及系統(tǒng)內(nèi)的所有閥門、管道、儀表及就地儀表盤等。結合鋼鐵廢水特點，反滲透膜元件采用原裝進口品牌抗污染膜（8英寸標準膜元件），反滲透（RO）膜元件的設計通量不大于各膜元件制造廠商《導則》規(guī)定的最大通量值的75%。運行膜通量一級按小于18L/m2h設計。

7 膜法處理技術的系統(tǒng)整體設計優(yōu)化

在全膜系統(tǒng)中，工作人員需要對水中的pH值進行有效的控制，以此來提高超濾系統(tǒng)的除鹽率。鋼鐵公司在實際的系統(tǒng)應用和優(yōu)化過程中，在一級反滲透進口的位置上增加了酸點，對反滲透膜表面的結垢傾向進行有效的減輕。另外，反滲透系統(tǒng)在實際運行的時候?qū)λ械亩趸嫉娜コ氏鄬^低，也需要工作人員加入酸，減少進水的pH值，在一級反滲透出口配合相關的除二氧化碳器，對水中的二氧化碳進行有效的去除[2]。

8 結語

綜上所述，鋼鐵企業(yè)在實際的經(jīng)營過程中，通過應用膜法處理技術對廢水進行處理，可以實現(xiàn)鋼鐵廢水的有效回收和利用，因此，研究膜法處理技術的應用和優(yōu)化具有較高的價值。

【參考文獻】

【1】曹晨茜.膜法水處理技術在工業(yè)污水回用中的應用[J].化工管理，2019（22）30.

【2】宋亞寧.雙膜法在某鋼鐵企業(yè)廢水回用中的應用研究[J].科學與財富，2018（18）：137.