鋼鐵廢水濃鹽水處理近零排放技術(shù)

鋼鐵生產(chǎn)廢水直接排放過(guò)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，許多鋼鐵企業(yè)開(kāi)始對(duì)生產(chǎn)廢水進(jìn)行處理并回用于企業(yè)生產(chǎn)，以提高鋼鐵企業(yè)水資源利用效率。常見(jiàn)為“超濾（UF）+反滲透（RO）”雙膜法工藝處理后再生回用，然而經(jīng)一系列膜處理工藝后產(chǎn)生的RO濃鹽水，具有含鹽量高、難處理等特點(diǎn)，直接排放不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)的生化處理難度大。因此，濃鹽水如何經(jīng)濟(jì)、有效的處理已成為鋼鐵企業(yè)污水深度處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

某鋼鐵集團(tuán)鋼鐵精品基地響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，合理利用水資源、提高廠區(qū)水系統(tǒng)充分利用率、實(shí)現(xiàn)廢水零排放，新建設(shè)污水處理廠一座（分兩期建成）。污水廠由預(yù)處理單元、深度處理單元（一期建成）、濃鹽水單元（二期建成）組成，設(shè)計(jì)處理綜合污水水量3×104m3/d。本文將對(duì)二期建成的濃鹽水處理工程重點(diǎn)討論分析。

1、濃鹽水水量及水質(zhì)

1.1 進(jìn)水水源及設(shè)計(jì)水量

污水廠濃鹽水處理單元進(jìn)水主要來(lái)源：

1）鋼鐵工業(yè)的綜合廢水和生活污水經(jīng)“預(yù)處理+UF+RO”處理后的RO濃水；

2）冷軋含油廢水在生產(chǎn)區(qū)生化處理后采取“UF+RO”深度處理后的RO濃水；

3）焦化廢水在生產(chǎn)區(qū)生化處理后采取“UF+RO”深度處理后的RO濃水。

濃鹽水處理單元設(shè)計(jì)處理水量為1.05×104m3/d，包括一級(jí)反滲透濃水8400m3/d及焦化、冷軋濃水2100m3/d。

1.2 水質(zhì)特點(diǎn)

濃鹽水處理單元進(jìn)水具有總?cè)芙庑怨腆w（TDS）、化學(xué)需氧量（COD）含量高，難生物降解，水中硬度高易導(dǎo)致后續(xù)管道設(shè)備結(jié)垢，水質(zhì)水量波動(dòng)大等特點(diǎn)。

濃鹽水單元處理后的水將用于循環(huán)冷卻水補(bǔ)水，其標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)城市污水再生利用?工業(yè)用水水質(zhì)（GB/T19923－2005）中敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水要求，濃鹽水處理單元進(jìn)出水水質(zhì)見(jiàn)表1。

2、工藝流程

濃鹽水處理單元基本工藝流程見(jiàn)圖1。

1）濃水RO選用更耐污染的反滲透膜，先對(duì)一級(jí)RO濃水進(jìn)行濃縮，大大降低了后端的處理水量，并將其產(chǎn)水回用企業(yè)生產(chǎn)。

對(duì)于濃水RO濃水、焦化、冷軋廢水處理后RO濃水的混合水，選擇多級(jí)反應(yīng)沉淀池工藝，盡可能降低后續(xù)膜系統(tǒng)的污染速率。多級(jí)反應(yīng)沉淀池工藝可以通過(guò)分步化學(xué)反應(yīng)沉淀的原理去除進(jìn)水中的鈣、鎂離子等硬度，加入適量的石灰還能去除水中部分COD和總硅。

2）使用納濾（NF）工藝作為海水反滲透（SWRO）的前級(jí)處理，進(jìn)一步去除水中硬度和軟化水質(zhì)，同時(shí)對(duì)一二價(jià)離子進(jìn)行初步分離，將大部分二價(jià)離子、大分子有機(jī)物截留在濃水側(cè)，保證后續(xù)SWRO具有良好的進(jìn)水水質(zhì)，降低結(jié)垢污堵和有機(jī)物污堵的風(fēng)險(xiǎn)，保證SWRO的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)NF還有對(duì)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)不敏感，占地面積小，全自動(dòng)化運(yùn)行、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

3）采用SWRO工藝進(jìn)一步對(duì)NF產(chǎn)水濃縮減量，并滿足產(chǎn)水電導(dǎo)率≤200μS/cm的水質(zhì)要求，可以作為該企業(yè)生產(chǎn)新水回用。

3、主要設(shè)備參數(shù)

1）濃水RO系統(tǒng)。

濃水RO單元的目的是將一級(jí)RO濃水進(jìn)行二次脫鹽。一級(jí)RO產(chǎn)生的濃鹽水經(jīng)保安過(guò)濾器進(jìn)入抗污染性RO膜裝置（濃水RO）進(jìn)行處理，濃水RO的濃水進(jìn)入濃濃鹽水池。

濃水RO裝置設(shè)置2套，單套產(chǎn)水能力為175m3/h，每套252支反滲透膜，采用陶氏BW30XFR400/34反滲透膜。濃水RO系統(tǒng)為一級(jí)兩段，二級(jí)進(jìn)水采取段間加壓，回收率≥50%。

2）多級(jí)反應(yīng)沉淀池。

焦化廢水和冷軋廢水處理后的RO濃水與濃水RO濃水在濃濃鹽水池（NF調(diào)節(jié)池）進(jìn)行混合后，進(jìn)入多級(jí)反應(yīng)沉淀池，多級(jí)反應(yīng)沉淀池為一體化反應(yīng)沉淀池，通過(guò)投加石灰、純堿等藥劑進(jìn)行軟化，通過(guò)投加混凝劑、絮凝劑等藥劑澄清，產(chǎn)水調(diào)節(jié)pH后，進(jìn)入中間水池，然后通過(guò)水泵提升進(jìn)入納濾單元。

多級(jí)反應(yīng)沉淀池包括第一反應(yīng)池、第二反應(yīng)池。絮凝池、斜管沉淀池等部分，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。多級(jí)反應(yīng)沉淀池設(shè)置2座，總處理能力為280m3/h。兩座多級(jí)反應(yīng)沉淀池尺寸為20.35m×11.3m×5.9m。

3）NF系統(tǒng)。

多級(jí)反應(yīng)沉淀池出水經(jīng)過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器，去除多級(jí)反應(yīng)沉淀池出水的懸浮物質(zhì)，以避免對(duì)納濾系統(tǒng)進(jìn)行堵塞。經(jīng)過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器的產(chǎn)水直接經(jīng)NF高壓泵進(jìn)入NF裝置，NF產(chǎn)水經(jīng)產(chǎn)水池進(jìn)入SWRO系統(tǒng)進(jìn)行處理。

多介質(zhì)過(guò)濾器設(shè)置4臺(tái)，設(shè)計(jì)流量為59m3/h。內(nèi)部在進(jìn)水口設(shè)有布水器，下部設(shè)有多孔板加水帽的集水裝置，集水裝置上填裝粒徑為0.6～0.8mm，高度為800mm的石英砂濾料和粒徑為0.8～1.2mm，高度為400mm的無(wú)煙煤濾料；濾速為9.7m/h。

NF裝置設(shè)置4套，每套產(chǎn)水量為61.5m3/h。NF設(shè)計(jì)為一級(jí)二段排列，每套都能單獨(dú)運(yùn)行，也可同時(shí)運(yùn)行。NF設(shè)計(jì)回收率≥70%。

4）SWRO系統(tǒng)。

NF產(chǎn)水經(jīng)高壓泵進(jìn)入SWRO膜裝置，SWRO系統(tǒng)主要對(duì)NF產(chǎn)水進(jìn)行進(jìn)一步脫鹽，SWRO產(chǎn)水進(jìn)入工業(yè)新水水池作為補(bǔ)充用水，濃鹽水供廠區(qū)內(nèi)其它用戶消耗性利用。

SWRO設(shè)置2套，選用海德能NITTOSWC5-MAX反滲透膜，一級(jí)一段，單套產(chǎn)水量為46.5m3/h，設(shè)計(jì)回收率50%。SWRO配套有能量回收裝置。

4、運(yùn)行效果

該處理單元于2018年12月完成調(diào)試運(yùn)行至今，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)水量穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)良。

4.1 水量分析

調(diào)試運(yùn)行期間其各單元產(chǎn)水回收率見(jiàn)表2。由數(shù)據(jù)分析可知，各單元產(chǎn)水回收率滿足設(shè)計(jì)要求，特別是工業(yè)新水補(bǔ)水量滿足一期需水量的要求，說(shuō)明調(diào)試運(yùn)行期間，各單元連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 水質(zhì)分析

實(shí)際產(chǎn)水水質(zhì)如表3所示，由檢測(cè)結(jié)果可知，各單元產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，最終產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于GB/T19923－2005中敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水要求，且產(chǎn)水滿足設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求。經(jīng)NF處理后出水中總硬度<150mg/L，鈣硬<100mg/L，鎂硬<50mg/L，說(shuō)明水中二價(jià)離子得到很好的去除，去除率達(dá)>90%，保障了后續(xù)SWRO的運(yùn)行和產(chǎn)水，避免結(jié)垢。

5、效益分析

系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行期間，污水綜合能耗在1.0kWh/m3左右，按照電價(jià)0.7元/kWh計(jì)，噸水電耗為0.7元/m3；噸水平均消耗1.5g次氯酸鈉、500g熟石灰、350g純堿、5.2g阻垢劑、2g還原劑，各藥劑價(jià)格分別按1000、780、2200、60000、2800元/t計(jì)；噸水處理費(fèi)用合計(jì)為2.20元/m3。

濃鹽水單元產(chǎn)水進(jìn)入工業(yè)新水池作為補(bǔ)充水源，每補(bǔ)充1m3工業(yè)新水，可節(jié)省用水費(fèi)用3元，工業(yè)新水補(bǔ)水量按照設(shè)計(jì)負(fù)荷的70%計(jì)算，平均每天可補(bǔ)充7000m3的數(shù)量，則污水廠每年節(jié)約費(fèi)用為735萬(wàn)元。

6、結(jié)論

該鋼鐵企業(yè)污水廠濃鹽水處理單元工程已順利投產(chǎn)，各處理單元運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于GB/T19923－2005中敞開(kāi)式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充水要求，采用“濃水RO+多級(jí)反應(yīng)沉淀池+多介質(zhì)過(guò)濾器+NF+SWRO”工藝對(duì)污水廠內(nèi)濃鹽水進(jìn)行處理，具有處理效果好、產(chǎn)水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、能耗低等優(yōu)點(diǎn)。

污水處理廠工程通過(guò)對(duì)污水逐級(jí)濃縮減量和回收再利用，使得總體水回收率≥93%，通過(guò)濃鹽水單元處理后的濃水又回用至廠區(qū)各用水單元，同時(shí)污水廠整體能耗低，污水廠處理工藝滿足了節(jié)能減排要求，合理利用了水資源，提高廠區(qū)水系統(tǒng)重復(fù)利用率，實(shí)現(xiàn)了廢水的近零排放，剩余少量濃水輸送至廠區(qū)內(nèi)部沖渣（消耗性利用），實(shí)現(xiàn)零排放，對(duì)鋼鐵企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，值得在行業(yè)內(nèi)進(jìn)一步推廣。（來(lái)源：北京賽諾水務(wù)科技有限公司）