鋼鐵工業(yè)綜合廢水處理回用工程實(shí)例

鋼鐵工業(yè)是經(jīng)濟(jì)、建設(shè)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是衡量國家工業(yè)化的重要標(biāo)志。同時，鋼鐵工業(yè)也是大型生產(chǎn)所的原料。某鋼鐵集團(tuán)公司鋼鐵精品基地年產(chǎn)商品鋼材790萬噸。為節(jié)能減排、合理利用水資源、提高廠區(qū)水系統(tǒng)重復(fù)利用率、實(shí)現(xiàn)全廠廢水零排放，新建污水處理廠1座，采用預(yù)處理+多膜法深度處理工藝，接納處理并回用廠區(qū)所產(chǎn)生的綜合廢水。本文介紹分析此污水處理廠工程。1廢水和水質(zhì)污水處理廠工程主要包括預(yù)處理單元、深度處理單元及配套輔助設(shè)施，設(shè)計(jì)處理水量為30×102凝、沉淀除鹽根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)情況與出水水質(zhì)要求，污水廠采用的工藝流程見圖1。廠區(qū)各單元生產(chǎn)污廢水經(jīng)管網(wǎng)收集后，通過格柵攔截大顆粒漂浮物，經(jīng)除油池進(jìn)行除油，由污水提升泵供至調(diào)節(jié)池對水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，后進(jìn)入高效沉淀池，投加藥劑使污水通過混合、反應(yīng)、絮凝、沉淀發(fā)揮除硬、澄清的作用，去除廢水中的大部分硬度及部分有機(jī)物，保證后續(xù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。高效沉淀池出水調(diào)節(jié)pH后進(jìn)入V型濾池進(jìn)行過濾，進(jìn)一步去除水中的懸浮物（SS）和化學(xué)需氧量（COD）等，保證后續(xù)系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。V濾濾池出水經(jīng)UF供水泵進(jìn)入超濾（UF）系統(tǒng)，進(jìn)一步降低進(jìn)水中的膠體、SS及COD等污染物。超濾產(chǎn)水經(jīng)一級反滲透（RO）供水泵進(jìn)入一級RO系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)脫鹽，降低來水中的鹽分，一級RO采用1級2段式設(shè)計(jì)，一段產(chǎn)水供給二級RO用水，二段產(chǎn)水外供煉鐵煉鋼用戶。二級RO對一級RO來水進(jìn)行除鹽，進(jìn)一步降低水中的鹽分，其產(chǎn)水供電去離子（EDI）裝置及焦化用戶。EDI裝置用于深度除鹽，進(jìn)一步去除水中的鹽分，使得產(chǎn)水滿足業(yè)主高壓鍋爐用水要求。二級RO濃水及EDI濃水進(jìn)入工業(yè)新水池作為補(bǔ)充用水。3主要結(jié)構(gòu)和設(shè)備參數(shù)3.1渠深110cm，液基樹高級回采系統(tǒng)預(yù)處理單元由格柵、除油池、集水井、調(diào)節(jié)池（事故池）、高效沉淀池、V型濾池、預(yù)處理產(chǎn)水池及輔助生產(chǎn)設(shè)施等構(gòu)成。1）格柵：格柵設(shè)置循環(huán)齒耙式中格柵2臺。單臺格柵渠道寬度1.5m，渠深約為6.4m，安裝角度75°，每臺格柵均設(shè)置1個柵渣斗。2）調(diào)節(jié)池（事故池）：調(diào)節(jié)池（事故池）三池合建，有效容積≥18h的調(diào)節(jié)量。實(shí)際生產(chǎn)中各水池分別處于進(jìn)水、混勻、供水狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)階段性均質(zhì)、均量供水，為后工序生產(chǎn)創(chuàng)造良好條件，通過水池中的電導(dǎo)率檢測判斷調(diào)節(jié)池均質(zhì)效果。3）高效反應(yīng)沉淀池：分為混凝區(qū)、反應(yīng)區(qū)、澄清區(qū)、出水pH調(diào)節(jié)區(qū)，澄清區(qū)采用斜管沉淀。其設(shè)計(jì)處理量35×104)V型濾池：V型濾池設(shè)置1座，共4格，處理水量34.46×103.2超濾與反滲透深度處理單元由UF、一級RO、二級RO、EDI及輔助生產(chǎn)設(shè)施等構(gòu)成。1)UF:(1)板式換熱器。板式換熱器設(shè)置2臺，其熱源采用飽和蒸汽，具備將低溫原水升溫10℃的能力，控制出口水溫在20℃左右，保證超濾、反滲透系統(tǒng)的低能耗穩(wěn)定運(yùn)行。(2)自清洗過濾器。自清洗過濾器用在超濾裝置前去除大顆粒，防止劃傷、污堵超濾膜元件。過濾器在反洗的同時可繼續(xù)產(chǎn)水，不影響后續(xù)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。自清洗過濾器設(shè)置4臺，其過濾精度為100μm。(3)UF裝置。8套UF裝置并聯(lián)設(shè)置，每套出力156m污水處理廠采用北京某公司的熱法UF膜，膜材料為PVDF，平均膜孔徑0.1μm，膜面積50m2）一級RO：一級二段式，共設(shè)置6套，產(chǎn)水量為150m3）二級RO：二級RO設(shè)置3套，產(chǎn)水量173m4)EDI:EDI設(shè)置3套，產(chǎn)水量為65m4運(yùn)營效果4.1調(diào)試運(yùn)行期間各單元的水量及回收率工程于2017年8月進(jìn)水調(diào)試，于2018年初完成項(xiàng)目驗(yàn)收并移交用戶。污水廠24h連續(xù)穩(wěn)定產(chǎn)水狀態(tài)，系統(tǒng)運(yùn)行情況穩(wěn)定，各處理單元產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)良，滿足出水用戶水質(zhì)要求。調(diào)試運(yùn)行期間，各單元水量及回收率見表2所示。由表2可知，即使污水廠深度處理單元的處理水量受用戶用水需求及來水水量負(fù)荷波動較大，系統(tǒng)也能很好地處理水量水質(zhì)的沖擊。一級RO單元、二級RO單元及EDI單元產(chǎn)水回收率均滿足設(shè)計(jì)要求，說明該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，適用于鋼鐵冶金類工業(yè)廢水。4.2ro膜進(jìn)水水質(zhì)綜合廢水在經(jīng)預(yù)處理后產(chǎn)水濁度<1NTU，預(yù)處理工藝很好地應(yīng)對了工業(yè)廢水水質(zhì)水量波動大的問題；同時可以降低超濾膜污堵風(fēng)險，有助于延長超濾使用壽命；經(jīng)UF處理后出水濁度<0.1NTU，濁度去除率>99%，且系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。污泥密度指數(shù)（SDI）是衡量膜進(jìn)水水質(zhì)的重要指標(biāo)，RO膜的進(jìn)水水質(zhì)要求SDI其他實(shí)際產(chǎn)水水質(zhì)見表3。面對來水水質(zhì)波動大的狀況，由表3并對比表2可知，污水處理各單元實(shí)際產(chǎn)水水質(zhì)均高于設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求，表明了本工藝優(yōu)異的抗沖擊負(fù)荷能力。EDI產(chǎn)水（超純水）產(chǎn)水電阻率>17MΩ·cm，即電導(dǎo)率<0.06μS/cm，達(dá)到GB/T6682-2008一級超純水水質(zhì)要求4.3處理回用工藝采用“預(yù)處理+深度處理”工藝處理鋼鐵工業(yè)綜合廢水，通過預(yù)處理工藝對后續(xù)深度處理膜系統(tǒng)單元穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行保障，經(jīng)深度處理對綜合廢水進(jìn)行回用。4.3.1反滲透水處理系統(tǒng)預(yù)處理工藝中通過前端原水加氯殺菌、高效沉淀池加石灰除硬和殺菌、V型濾池過濾等，可很好地抑制微生物滋生，降低了原水中的懸浮物（藻類）、暫時硬度、部分COD等，能夠降低后續(xù)深度處理單元膜污染風(fēng)險。深度處理單元，針對UF、RO膜元件對水溫波動的敏感性，在超濾進(jìn)水前設(shè)置板式換熱器，可充分利用鋼廠的余熱蒸汽，保證后續(xù)膜系統(tǒng)穩(wěn)定生產(chǎn)；同時也降低了反滲透的高壓泵運(yùn)行能耗；UF采用外壓恒流運(yùn)行、定期反洗和化學(xué)清洗的工藝設(shè)計(jì)，每套UF設(shè)置1臺進(jìn)水自動調(diào)節(jié)閥，保證UF產(chǎn)水量恒定，反洗通過氣洗+水洗模式，很好的保證膜組件中膜絲的過濾性能和可恢復(fù)性能；一級RO采用1級2段分別出水，同時設(shè)置1段產(chǎn)水背壓閥恒定1段產(chǎn)水流量，其中水質(zhì)更好的一段產(chǎn)水供二級RO進(jìn)水，保證了后續(xù)二級RO產(chǎn)水水質(zhì)，且投資低、操作簡便；一級RO工藝二段產(chǎn)水可外供為工業(yè)軟水、二級RO產(chǎn)水可外供為除鹽水、EDI產(chǎn)水則作為超純水外供，對整個鋼廠不同生產(chǎn)單位，實(shí)現(xiàn)按需分區(qū)分質(zhì)供水。4.3.2ro系統(tǒng)元件設(shè)計(jì)考慮到綜合廢水水質(zhì)波動性大、水質(zhì)復(fù)雜，選用了熱致相法制備的PVDF外壓式UF膜元件，具有耐污染、耐酸堿清洗等優(yōu)勢，保證了系統(tǒng)長時間運(yùn)行；針對不同工藝段進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)和各用水水質(zhì)要求，有針對性選擇RO膜元件類型，一級RO裝置采用寬通道、抗污染苦咸水膜元件，二級RO裝置采用大通量、高脫鹽苦咸水膜元件；污水處理廠布置緊湊合理，降低了工程投資及生產(chǎn)運(yùn)營成本，采用完善的自動化檢測及控制系統(tǒng)，進(jìn)行集中操作和自動控制，實(shí)現(xiàn)了自動化控制生產(chǎn)運(yùn)行。5污水廠運(yùn)行費(fèi)用工程總投資為7760萬元，工程在實(shí)際投運(yùn)后，處理1m工程投運(yùn)后為煉鐵煉鋼持續(xù)提供安全和高品質(zhì)的生產(chǎn)用水，其中煉鐵、煉鋼、發(fā)電等所用的除鹽水、超純水，均100%來自污水廠的廢水回用，整體污水廠處理的廢水最高可達(dá)30×10污水處理廠日常運(yùn)行費(fèi)用主要包括動力費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)，其運(yùn)行成本為1.94元/m6深度處理工藝采用“預(yù)處理+深度處理”的組合工藝處理鋼鐵企業(yè)綜合廢水，具有處理效果好、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。廢水經(jīng)預(yù)處理后，水中的懸浮物等得到較好的去除，預(yù)處理產(chǎn)水濁度<1NTU，保證了系統(tǒng)后續(xù)膜穩(wěn)定運(yùn)行。深度處理采用“超濾+一級反滲透+二級反滲透+EDI”等多膜法處理，對廢水實(shí)現(xiàn)了不同程度的脫鹽及高回收率回用，一級RO回收率>72%，二級RO與EDI回收率>90%，并實(shí)現(xiàn)了廠內(nèi)按需分區(qū)分質(zhì)供水，分別生產(chǎn)了軟水、除鹽水、超純水等回用水，能滿足