首钢京唐钢铁厂综合污水处理核心工艺设计简介

首钢京唐钢铁厂污水综合处理核心流程设计简介摘要：进入21世纪，能源和环境保护已成为当今世界可持续发展的两大主题。鉴于我国水资源日益紧张和水污染严重的形势，污水处理和回用迫在眉睫。钢铁工业作为国民经济各部门的主要用水者，在污水处理和回用方面具有特别重要的意义。新建首钢京唐钢铁有限公司采用国际先进技术和设备，建设规模970万t/a钢坯。所有的钢材都是板材。生产过程是原料、炼焦、烧结、造球、炼铁、炼钢、连铸、热轧和冷轧的漫长过程。公共辅助生产过程遵循循环经济理念，延长生产过程中水的使用周期，实现生产污水的循环利用。根据首钢废水处理工程的实践经验和新建京唐钢铁厂的废水水质设计，对京唐钢铁厂产生的废水采用沉淀过滤的新的改进的物化处理工艺，有效去除水中的油、悬浮物、硬度、碱度等有害物质，从而节约全厂新的工业用水量，提高全厂的经济效益和环境效益。污水处理站的进水经过处理后最终回用。1概述钢铁工业作为国家的支柱产业，近年来发展迅速，钢铁产量占世界总产量的三分之一。产量的增加，一方面增加了水资源的消耗，因为水的消耗更高；另一方面，排放的污水对环境造成严重污染。“节能减排”是我国当前的当务之急。国家发展和改革委员会会同有关部门制定了节能减排综合性工作方案，明确规定“到2010年，工业增加值单位用水量减少30%，十一五期间重点行业节水31亿米”。为适应新时期社会经济可持续发展的要求，新建首钢京唐钢铁有限公司采取了清洁生产和末端治理的技术措施。清洁生产是指通过调整产品结构、控制废物来源和加强生产管理来减少污染物排放和能源消耗。末端处理是指对污染物进行技术处理，以达到污染物的标准和再利用。为此，京唐钢铁厂新建了2座污水综合处理站，平均生产污水处理能力为24000m；日最大处理能力：30000米。处理后的生产污水全部回用于各工序。2.钢铁厂废水的分类及特点2.1钢铁厂生产污水的分类根据污染物的性质，钢铁厂各工序的外排水可分为：生产排水是指循环冷却水系统和脱盐水制备系统产生的浓缩污水(排污)，受到盐类和缓蚀剂的严重污染，需要进行处理。生产废水是指钢铁厂各工序生产运行中产生的废水，受到工艺产品和化学药剂的严重污染，必须进行处理。2.2钢铁厂产生的污水特征根据北京首钢公司多年来对厂区排放水质的监测和统计工作，以及首钢公司各污水处理厂的设计和运行实践，钢铁企业排放的污水具有以下特点：2.2.1排放水的数量和质量差异很大。由于工艺产品变化、生产设备维护、生产季节变化等各种因素，各工序外排水的水量和质量通常每天和每小时都在变化。2.2.2排放水中污染物浓度高。受工艺生产线的影响，排放水的酸碱度会发生变化通过对京唐钢铁厂出水水质成分的分析，出水水质存在诸多污染因素。其中，冷轧和焦化工序的外部排水不可忽视，因为水中含有苯酚、氧化物、氨氮、油类、COD、C1等污染物，以及高含盐量对处理工艺和生产系统的影响。因此，这部分废水不进入综合污水处理站，分别进行有针对性的处理。处理后的废水循环回原料场、烧结厂和其他用户。其他工艺：烧结、炼铁、炼钢、热轧等外部排水，主要污染物是悬浮物、油和化学需氧量(主要不溶)。由于BOD5/COD值较低，不适合生物处理工艺，但通过混凝、沉淀、澄清、过滤等物理化学处理工艺可以有效去除上述污染物。物化处理工艺的核心单元混凝沉淀过滤系统。目前，生活污水处理采用多种混凝反应池、沉淀池、澄清池、滤池等工艺类型，各有千秋，选择一种适合钢铁行业污水特点的合理的混凝沉淀方法尤为重要。因此，我们综合比较了工艺的处理效果、占地面积、投资等方面，选择了集反应、澄清、浓缩于一体的高效沉淀池和便于操作管理的气水反冲洗高速过滤器作为主要处理工艺单元。3.2污水处理工艺京唐钢铁厂污水处理站接收烧结、炼铁、炼钢、热轧等工序排放的生产污水，并在厂区内设置2个综合污水处理站。各站生产污水日平均处理能力为24000m；日最大处理能力：30000米生产污水通过地下管道自动流向污水处理站，并通过进水闸门进入预处理构筑物。污水经粗格栅和细格栅处理后，通过调节池进入吸水井，由潜污泵提升至沉淀池。向槽中加入混凝剂、絮凝剂和石灰剂。经机械搅拌进行混凝絮凝反应后，污水进入澄清沉淀区，沉淀分离后进入调酸池，调酸后进入过滤池过滤，经氯化消毒后进入回用水提升池，经泵提升至塔内冷却后进入原水提升池，经提升泵进入超滤反渗透装置脱盐，经供水泵送至成品池至工厂生产消防给水管网。沉淀池中的底流污泥通过泥浆泵送至压滤机进行脱水处理。脱水后的泥饼含水率小于50%，用汽车将泥饼送到环保部门指定的地点填埋。除盐系统排出的浓水由泵加压，供用户使用，如高炉冲渣和转炉焖渣。4.钢铁厂废水处理核心工艺4.1污水处理核心工艺设计参数4.1.1高效沉淀池设计进水水质由于京唐钢铁厂尚未建成，污水处理应以源水水样的分析指标和钢铁厂各工序的水系统设计为依据(循环水系统的浓度比为N=4)，沉淀池进水水质的确定应考虑格栅、除油装置等前处理设施的预处理效果。处理单元设计进水水质详见表1。4.1.2高速过滤器的设计出水水质考虑到工业废水处理的能源和环境保护要求，必须首先满足常规生产回用水的水质要求。此外，高速过滤器的出水水质应根据工业废水的进水特性、处理工艺原理和应用工艺条件来确定。表2过滤器设计出水水质指标基于碳酸钙基于碳酸钙6.09.02135050200.12015毫克/升毫克/升毫克/升毫克/升毫克/升毫克/升毫克/升公共卫生党卫军石油总硬度暂时性硬度CODC普通铁路BOD5色度123456789序号污水指示器项目单位指示器备注4.2.1.1凝聚化学混凝反应是整个处理系统的关键步骤。污水与前混凝池中加入的混凝剂反应，污水中的污染物反应形成聚集体。在这个过程中，悬浮物、生化需氧量或化学需氧量大多被去除。此外，在混凝槽中加入石灰进行软化，以去除临时硬度。混凝反应实现动态混凝，在反应池表面控制进水和出水流量。确保回流污泥和进水最大程度地充分混合。4.2.1.2絮凝絮凝池中的絮凝是一个物理和机械过程。在这个过程中，物理搅拌和分子间作用力增加了絮凝物，以促进泥浆和水的分离。在絮凝池中加入离子聚合物作为助凝剂，可以起到吸附架桥作用，增强絮凝效果。絮凝反应区由快速阅读搅拌区和非搅拌区组成。快速搅拌区通过变速叶轮控制加药后混合水的搅拌速度。无搅拌区可以促进明矾花的增加，使明矾花致密均匀。4.2.1.3降水和污泥浓度絮凝后的污水进入预沉淀和浓缩区，在这里大部分悬浮固体被沉淀和浓缩。沉淀部分采用斜管沉淀池，其上升速度可达12m/h左右，在此速度下沉淀池仍能取得良好的沉淀效果。斜管长度为1.15米，内径为50毫米，安装倾斜度和水平方向为60度。这种倾斜可以确保沉积在倾斜管上的污泥能够平稳地滑到底部，而不会挂在倾斜管上。斜管的横截面是六边形而不是梯形。由于斜管沉淀，有效沉淀面积大，沉淀效率提高。在污泥浓缩区底部设置具有浓缩功能的刮泥机，将剩余污泥刮入污泥斗，一部分活性污泥连续回流至混凝池，另一部分污泥由泵定期抽出送至污泥脱水设施进行处理。4.2.1.4 ph调节罐上清液由集水槽系统收集，进入调酸碱度槽，沉淀出的流出物呈弱碱性，加入硫酸调节酸碱度至6.5-9。4.2.2高效沉淀池涉及的主要参数见表3。表3高效沉淀池主要设计参数每个反应罐的数量和处理水的量混凝池：1组，单组处理水量：1000米/小时絮凝池：2组，单组处理水量：500米/小时沉淀池：1组，单组处理水量：500米/小时反应和控制条件根据进水自动控制每个反应罐的搅拌器参数快速混合器(混凝池)的排量：6459米/小时慢速搅拌器(絮凝池)排量：10125米/小时每个反应罐的停留时间混凝池：2.4分钟絮凝池：21.7分钟上升速度10.9米/小时污泥排放每个沉淀池的瞬时排放流量为15m/h，排放时间约为14分钟/小时。排出的污泥量约为168米/天。污泥浓缩含水量约为89.5%污泥成分不锈钢产生的污泥约占28%，其他化学污泥约占72%4.2.3高速节奏诗歌技术沉淀池的出水进入过滤器，去除残留的悬浮物和油，达到出水指标。过滤器采用高速深层过滤技术。4.2.3.1传统砂滤器(1m砂，过滤速度6-10m/h)，实验观察表明，污水截留深度仅在滤料表面；如果过滤材料的厚度增加，对于较小的过滤速度来说是没有意义的。大多数不锈钢仅停留在过滤材料的上部。只有当过滤速度超过13m/h时，增加过滤材料厚度的优点才能体现出来。因此，该设计采用了一种过滤配合4.2.3.2沉淀池的出水通过重力流入过滤器。进水由过滤罐前的闸门控制，从通道进入每个过滤罐，以确保水在过滤层上的均匀分布。过滤罐的出水调节阀将根据过滤罐的水位进行调节，以保持恒定的过滤水位。过滤材料是石英砂，由预制混凝土过滤板支撑。每个过滤板上安装了许多聚丙烯过滤头。过滤头均匀分布在过滤板上，目的是使过滤后的水均匀流出，使气/水分布在反冲洗期间均匀，以避免短流和盲区。过滤后的水流入反冲洗净水池。为了保证高速开关和准确的阀门位置，过滤器的自动阀门(进水、过滤水、反冲洗水、反冲洗气体等)。)是气动操作的。过滤后的水通过水阀流入过滤廊道下部的集水井。在过滤过程中，过滤层的水头损失会随着污水截留程度的增加而增加，过滤前的恒定水位取决于出水阀的实时调节。过滤罐配有独立的可编程控制器控制室，根据预设程序工作。4.2.4高速过滤器的主要设计参数见表4。表4高速过滤器的主要设计参数过滤器数量4过滤器操作控制条件自动控制过滤材料和厚度砂过滤材料，厚度2m正常过滤速率13.2米/小时强制过滤速率17.6米/小时反冲洗水的强度30m/，h混合冲洗(气/水)60m/，h水冲洗反冲洗空气强度50Nm/，h反冲洗时间空气冲洗：1分钟混合冲洗(气/水):4分钟水冲洗：6分钟反洗设备冲洗水泵710m/h，两台备用，一台备用冲洗风扇：1040纳米/小时，一用一备钢铁厂废水处理工艺的改进5.1污水处理站的进水条件由于新建的京唐钢铁厂采用生产废水、工业废水、生活废水和工厂雨水分开排放，各种排水采用不同的水质进行处理，这可以保证污水处理站各工艺处理单元的稳定运行，降低维护成本，为保证出水水质达标提供前期保障。5.2污水处理工艺设施的改进5.2.1沉淀池应改进如下：5.2.1.1将增加撇油和浮渣设施，以改善污水质量；5.2.1.2原污泥循环泵和排水泵共用。鉴于污泥循环泵和排水泵的不同性能条件，两个泵分别设置。5.2.1.3添加了一些有利于液压条件的附件。例如，进水口处的导向板和搅拌器下方的十字板可确保更好的水力条件。在此基础上，取消了原混凝后污泥和回流污泥添加的絮凝剂，不仅减少了药剂用量，而且更有利于后续膜过程的深度处理。5.2.2如下改进过滤器：最初在5.2.2.1设计的过滤器和过滤材料一般为1米厚。在实际运行中，我们发现滤料厚度不能满足截污要求，滤池运行周期较短，反冲洗较为频繁。因此，在京唐钢铁厂废水处理的设计中，我们增加了过滤器的过滤层厚度(2m)，并选择了合适的滤料，使明矾能