578钢铁废水深度处理工艺

1、钢厂废水典型深度处理技术陈 波1，赵美英2（1重庆大拇指环保工程有限公司，重庆 2002332；2成都碧水齐力市政工程有限公司，四川 成都 610036）摘 要：钢厂综合废水经传统工艺预处理后，可采用多介质过滤+反渗透或超滤+反渗透工艺进行深度处理。实践表明，其技术成熟可靠，是钢铁行业最先进、高效、节能、稳定、环保的方法，是目前钢铁废水深度处理的主流方式，可达到去除水中盐分的效果，提高循环水利用率，实现废水资源化的目的。关键词：钢厂废水；多介质过滤；超滤；反渗透；深度处理中图分类号： 文献标志码：B 文章编号：1009-7767（2012）01-0000-00 Deep Treatment T

2、echnology of Steel Factory Wastewater Chen Bo，Zhao Meiying我国水资源严重贫乏，人均占有量仅为世界平均水平的1/4。近年来，钢铁工业的迅猛发展大力推动了经济建设。同时，钢铁行业又是全国的用水大户，约占全国工业用水量的14%。因此，提高水的循环利用率、减少新水的消耗、实现废水的资源化，不仅是钢铁工业可持续发展的重要手段，而且是保护环境、利国利民、造福后代的大事。钢厂废水由于其温度较高，随着水体蒸发，无机离子和有机物浓缩富集，各种盐类（如氯化物、硫酸盐、碳酸盐、溶解性总固体、铁和锰等）含量会逐渐增加1。传统的钢厂废水处理工艺对盐分基本没有去除

3、作用，从而导致循环水中总碱度、总硬度较高，含盐量富集，加速了管道及设备的结垢与腐蚀，降低了导热能力及设备使用寿命，最终影响到产品质量。因此，如何降低回用水含盐量显得十分重要。长时间以来，钢厂废水传统处理工艺为混凝+高效澄清池+滤池，然后出水回用。此工艺对废水中悬浮物、浊度（？删除浊度）、胶体等污染物有明显去除效果，但不能解决盐分升高的问题。近年来，钢厂废水深度处理技术发展迅速，各类新工艺应用日益广泛，归结起来主要有以下2种路线：多介质过滤+反渗透（RO）和超滤（UF）+反渗透（RO）。两者各有千秋，也是钢铁行业最先进、高效、节能、稳定、环保的废水处理方法，下面结合案例对2种工艺作对比介绍。1

4、多介质过滤+反渗透（RO）工艺河北邯郸纵横钢铁集团有限公司(以下简称纵横钢铁)废水深度处理系统采用的是典型的多介质过滤+反渗透（RO）工艺，工艺流程见图1。该工艺投运3年多来，处理效果优异，运行稳定，进出水水质见表1。图1 工艺流程图表1 纵横钢铁深度处理进出水水质项目电导率/(S/cm )浊度/NTU总硬度/(mg/L)悬浮物/(mg/L)Fe2质量浓度/(mg/L)pH值进水2100350080.579出水2502000.006671）多介质过滤：实质上是石英砂和无烟煤的组合，采用粒径比普通快滤池滤料更精密的三级级配，压力式运行。通过湿式投加聚合氯化铝进行微絮凝，进一步降低浊度和减少悬浮物

5、，出水可保证SDI（污染指数）小于5。砂滤系统为全自动控制，主要通过7个气动阀实现（配手动阀调节），即进水阀、出水阀、反洗进水阀、反洗排水阀、气洗阀、正洗排水阀、排气阀。运行周期可通过时间设定自动进行，或间断性检测SDI值和进出水压力损失强制清洗（请核对？）。细砂粒径0.450.6mm，粗砂粒径0.81.2mm，无烟煤粒径0.81.2mm，滤料填装高度1.3m，运行压力0.28MPa，滤速10m/h，反洗周期一般为24h，采用“先气洗，再气水联合反洗，再水冲”的方式，冲洗时间7min，反洗膨胀率为25%50%，气洗强度16L/s·m2，水洗强度为5L/ s·m2。2）活性炭

6、过滤：活性炭表面积大，可有效吸附铁离子、余氯、氧化性物质、有机物等，对原水中混合有生活污水的水质很适用，可有效保证反渗透的使用条件。通过周期性清洗，出水SDI可稳定在4以下。碳滤系统也为全自动控制，主要通过6个气动阀实现（配手动阀调节），即进水阀、出水阀、反洗进水阀、反洗排水阀、正洗排水阀、排气阀。运行周期可通过时间设定或检测SDI值和压力损失强制清洗。活性炭粒径0.81.2mm，滤料填装高度2.2m，运行压力0.23MPa，滤速>12m/h，反洗周期一般24h以上，强度为810L/m2.s，膨胀率为40%50%，时间为10min。3）反渗透（RO）：反渗透是一种只能让水分子通过而不允许

7、溶质通过的半透膜（有语病，请核对？）2。反渗透单元是该工艺的核心设备，主要由机架、膜壳、仪表、反渗透膜、管道等组成。在其进水管路上先后投加盐酸、阻垢剂、还原剂，并定时投加非氧化性杀菌剂。盐酸和阻垢剂的投加是为了减缓反渗透膜的结垢趋势；加入还原剂是因为预处理中投加了次氯酸钠等氧化性物质，对反渗透膜有破坏性，要对这部分物质进行还原；由减少对膜的冲击，并能根据进水温度调节泵扬程，控制反渗透的产水量。（结合上下文补充完整？删除下划线部分）；反渗透单元进水设热交换器，系统中水温比较均衡，在微生物生长繁殖最适宜温度范围，污水中微生物繁殖速度快，会在膜表面滋生大量细菌，定时投加非氧化性的杀菌剂，对防止膜的微

8、生物污染非常有效。活性炭过滤器出水经过保安过滤器后，由高压泵输送至反渗透主机内。高压泵采用变频控制，保证启动时进水压力缓慢升高。自动设计，整个反渗透系统通过监测ORP、压力、流量、pH值、电导率、气动阀门等仪电仪表反馈值，自动调节加药量、主机启闭、阀门状态、清洗周期等。反渗透系统一级两段组合，9:5排列，回收率75%左右，运行3年中脱盐率不小于97%，进水pH值67，余氯<0.1ppm，进水最高浊度<1.0NTU，出水电导率<25S/cm，药洗周期90d。2 超滤（UF）+反渗透（RO）工艺河北前进钢铁集团有限公司废水深度处理工艺流程见图2。其废水预处理工艺流程同纵横钢铁一致

9、，深度处理采用自清洗过滤器+超滤+反渗透工艺，2009年建成投运至今，设备运行稳定，出水水质优良。1)盘式过滤器：也叫叠片过滤器。盘式过滤器主要作为超滤的保安过滤器，主要作用是保护膜过滤系统，延长膜过滤的运行周期和膜的使用寿命，减少膜反冲洗次数以及化学清洗的次数。过滤器可以通过时间、流量和压差3种信号方式实现自动控制反洗，当其中一项或几项同时达到反洗要求时，控制器发出信号，这时控制器控制反洗部件，完成反洗。反洗时每个过滤单元是交替进行的。控制器首先控制1个过滤单元进出水阀门改变水流方向，然后松开过滤盘顶部弹簧，位于盘片组中央的喷嘴沿切线喷射，使盘式旋转，盘上及过滤头内的污物被冲洗出去，接着控制

10、进出水阀门恢复各过滤单元到正常工作状态，然后去反洗另1个过滤单元。因为反洗时间很短，一般最多15s，而且过滤单元是交替进行的，所以一般盘式过滤器无需一用一备。过滤精度为130um，运行压力0.250.45MPa，反洗压差达0.030.15MPa。图2 工艺流程图2）超滤（UF）：超滤装置的主要作用是分离黏泥、微生物、原油、悬浮物和聚合物等杂质3。超滤系统包括超滤装置本体、反洗杀菌剂投加系统、气洗系统和反洗系统、化学清洗系统等。该系统采用中空纤维膜，外压式，全量过滤。运行过程中，每天至少进行2次次氯酸盐清洗，控制细菌生长；为了完全恢复膜性能，每3个月左右进行1次化学清洗。在完整的超滤运行周期中，

11、运行程控步序见表2。超滤进水浊度50NTU，pH=210，余氯20mg/L，水温540；产水浊度1NTU，SDI3，CODMn去除率为5%20%，运行压力0.152.5MPa，回收率90%。表2 超滤装置运行程控步序表（表示开启） 步序冲洗正洗运行反洗1反洗2气洗气水反洗气水正洗正洗停机泵阀状况表给水泵反洗泵进水阀产水阀反洗阀正洗阀冲排阀浓排阀进气阀运行时间/s120303600303020202030注：表示开启。3）反渗透（RO）：该系统的反渗透参数同纵横钢铁基本一致，但是由于原水电导率和硬度偏高，其回收率在70%左右，出水较纵横钢铁差，具体水质见表3。 表3 前进钢铁深度处理进出水水质项

12、目电导率/（S/cm ）悬浮物/（mg/L）氯离子/（mg/L）总硬度/（mg/L）总铁(质量浓度？)/（mg/L）pH值进水330013128010301.2879出水<500<50<20<0.01673 总结1.2.3.钢铁废水经深度处理后，可作为循环冷却水的补给水，提高了水的循环利用率，同时减轻了主体设备的腐蚀程度。供给锅炉，作为补给水；高端设备的冷却循环水。2种工艺路线的主要区别是分别采用了超滤和活性炭。超滤主要去除水中非溶解性的杂质，出水稳定，可大幅延长反渗透膜适用寿命；活性炭工艺可以吸附一些油类和小分子有机物，适用于原水含有机物的情况。钢铁废水深度处理各工艺

13、运行效果见表4，工艺对比见表5。表4 工艺运行效果（去除率） %处理工艺COD悬浮物油铁含盐量砂滤5-1080-9030-4080-90碳滤20-3080-9040-5080-90自清洗过滤5-1080-9020-3020-30超滤10-209930-40微小反渗透9099999998表5 工艺对比 处理方法优点缺点多介质+RO工艺技术成熟可靠，设备通用性强，维护简便，配件易得，投资较低，对含有机物成分废水效果明显等占地面积较大，自耗水量较大，活性炭再生困难等UF+RO工艺性能稳定、占地面积小、运行费用低、管理简单、应用广泛等特点，被应用广泛于钢铁废水回用领域。投资高，维护费用高，对操作人员要

14、求高，膜适用寿命不长，对原水水质要求高等。3.1 存在的问题1）热轧、冷轧、炼钢连铸、焦化等各车间的污水进入废水处理系统后，会造成膜表面油污染和有机物污染，使膜产水量下降；2）反渗透回收率为65%75%，对于钢铁废水深度处理后浓水产量很大，目前无有效、科学、经济的处理方式；3）传统废水预处理工艺中，投加了大量的PAM，对超滤膜影响很大；4）废水中含有较多的Fe3+、Mn2+、Cr3+、Ni2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+（使用离子符号）等金属离子，使反渗透有被氧化或结垢的风险。3.2 解决措施1）将无机废水和含有机物废水分开处理，禁止有机废水进入深度处理系统，或是在超滤前增加活性炭吸附单元和气浮单元；2）对于小水量系统，可将浓水外送冲渣；大水量系统处理浓水最经济的方式只能将浓水直接排放或进一步浓缩后排放；3）在保证沉淀池出水效果前提下，严格把控PAM使用剂量；4）加强预处理的同时，完善反渗透阻垢剂和还原剂控制模式，尽量降低金属离子