热轧废水处理与回用工程实例

热轧废水处理与回用工程实例

天铁冶金集团有限公司（以下简称天铁集团）办公楼外排废水主要包括钢铁公司系统、连通性系统、钢铁公司系统的生产废水和公共辅助系统的生产废水。废水总排放量为8003mh。为解决日趋紧张的水资源短缺问题,天铁集团于2007年9月开始建设热轧废水处理与再生回用工程。该工程于2008年10月投产,采用调节池/高密度沉淀池/V型滤池处理工艺,处理出水全部回用。该工程的运行不但降低了厂区污废水对环境的污染,而且有效减少了区域地下水的开采量,缓解了用水紧张的局面。此外,该工程也是天铁集团循环经济工作的重要组成部分。1废水水质、水量天铁冶金集团热轧废水处理站设计规模为19200m3/d,最大处理能力为28800m3/d。热轧工程废水中的污染物主要为悬浮物、硬度、碱度、COD及少量浮油等,根据生产新水水质的要求确定出水水质。设计进、出水水质见表1。2废水处理技术和设计参数2.1处理工艺选择根据热轧废水进、出水水质要求,该工程主要去除的污染物是COD、SS、油和硬度。为了达到所述的处理要求,采用高效物化沉淀和过滤相结合的处理工艺。本工程采用带有增强沉淀池的高效物化沉淀技术——高密度沉淀池去除主要污染物,采用V型滤池进一步去除SS和有机物,污泥由高密度沉淀池排出后通过板框压滤机进行脱水处理。设计工艺流程见图1。2.2主要工艺特点回流量控制的污泥回流泵高密度沉淀池由絮凝反应池、预沉—浓缩池、斜板沉淀池三部分组成,其剖面结构见图2。絮凝反应池是高密度沉淀池的独特特点之一,它含有一个能量扩散室以及一个非混合室。其中能量扩散室,通过控制能量扩散和使用流量可变的污泥回流泵控制污泥回流量来优化絮凝反应;非混合室则产生能够快速沉淀的、较大的、均匀的矾花。当污水进入面积较大的预沉区时矾花的移动速度放缓,能够避免矾花的破裂以及涡流的形成,也使绝大部分悬浮固体在该区沉淀,沉积在池体底部的污泥借助于配有刮泥机系统的尖桩搅拌器加速沉淀并浓缩。部分浓缩污泥在浓缩池抽出并由泵加压送回至反应池入口,同时定期将剩余污泥抽出并送至污泥处理区。高密度沉淀池内设有超声波泥位计,可控制污泥排放泵使沉淀池保持一定的污泥量。通过斜板沉淀可进一步去除剩余的矾花,此外,良好的斜板设计可实现均匀配水,使得沉淀在最佳状态下完成。滤池反冲洗设计V型滤池采用恒水位等速过滤方式,每一组滤池内设置液位传感器,通过出水调节阀控制液位,使池内水位在整个过滤周期内保持不变,滤层不会出现负压。当某格滤池进行反冲洗时,过滤水继续进入该格滤池作为表面扫洗水,可使其他格滤池的进水量和滤速基本不变。此外,V型滤池组每一个滤池内设置阻塞传感器,用以监控滤池的工作情况。反冲洗的设置可根据时间或滤层的阻塞情况实现全自动控制,也可以用手动方式进行强制反冲洗。采用气水反冲洗方式,可减少耗水量,防止滤料膨胀和砂的损失,同时可阻止泥球的产生。反渗透膜溶液本工程共投加4种药剂,石灰乳溶液、聚合氯化铝、高分子聚合物、硫酸。石灰乳溶液可降低污水的碱度,硫酸调节最终出水的pH值。整个加药系统根据出水水质采用全自动投加方式,既节省了人力,又可以合理控制加药量。2.3主要结构和设计参数调节池及提升泵设置粗、细两道机械自动除污格栅,粗格栅栅隙为40mm,细格栅栅隙为10mm。格栅前后设有液位差计,清渣工作可根据格栅前、后液位差或设定的时间自动进行。设置两座调节池,单池有效容积为1000m3;内设4台潜水搅拌机以防污泥沉淀,单台搅拌机功率N=7.5kW。调节池后部的取水井内安装潜水提升泵,将污水提升至前混凝反应池。共设置5台潜水泵,3用2备,单台潜水提升泵设计参数Q=300m3/h,H=170kPa,N=22kW。3前混合反应池设置1座前混凝反应池,池内设快速搅拌机1台,N=4kW,用于促使进水与石灰乳和混凝剂快速混合反应。污泥回流排放设置2座高密度沉淀池,单池处理能力Q=400m3/h,单池沉淀面积为69m2,单池斜管面积为41m2,六角形斜管,上升流速v=9.8m/h;设絮凝搅拌机2台,单台功率N=7.5kW;刮泥机2台,单台N=1.1kW;污泥回流排放泵采用螺杆泵,共6台(每座3台),4用2备;排泥浓度为120g/L;储油池1座,有效容积为2m3;浮油泵1台,设计参数Q=10m3/h,H=100kPa。2后的混合反应池设置后混凝反应池1座,池内设快速搅拌机1台,N=0.75kW。向池内投加硫酸以调节pH值,投加混凝剂以增强后续滤池的过滤效果。设计参数b.设3座V型滤池,单池面积为31.5m2;正常过滤滤速为8.5m/h,强制滤速为9.1m/h;滤层厚度为1.5m;滤料的规格为1.35mm;冲洗水强度为15m3/(m2·h),冲洗气强度为55m3/(m2·h),交叉冲洗水强度为7m3/(m2·h);采用离心式冲洗水泵,单台设计参数Q=475m3/h,H=80kPa,N=15kW,共2台,1用1备;采用罗茨鼓风机,单台设计参数Q=1735m3/h,H=40kPa,N=45kW,共2台,1用1备;每次冲洗耗水量为180m3;反洗时间约20min。回用水池检测设回用水池1座,有效容积V=800m3,停留时间为1h。滤池出水呈重力流进入回用水池,由回用水泵加压后送至生产水池。回用水池设液位检测设备,用以监视液位并控制回用水泵的启停。回用水泵设置4台,近期2用2备,远期3用1备,单台泵设计参数Q=400m3/h,H=300kPa,N=55kW。充填料仓和硫酸流程混凝剂采用聚铝,固态聚合硫酸铝溶解后被送入贮存池,然后由投加泵投加到加药点。最大设计投加量为45mg/L。采用石灰乳溶液(由熟石灰配制而成)投加方式。设置一个石灰料仓,石灰粉末经空气压缩机送入石灰料仓,石灰料仓配置料位开关、拱形破碎器和粉尘过滤器设备。料仓底部螺旋进料器从料仓将石灰加入两座石灰乳贮存制备池。熟石灰粉纯度≥90%,石灰乳配制浓度为50g/L,石灰乳溶液设计投加量为0～6m3/h。絮凝剂采用粉末PAM,设置一套聚合物溶解装置,粉末聚合物经配制后用投加泵将液态聚合物送入相应的投加点,设计最大投加量为0.6mg/L。硫酸由槽车运至硫酸储罐,由投加泵直接送至加药点。硫酸浓度为98%,设计最大投加量为30mg/L。复合二氧化氯发生器为防止夏季藻类繁殖,高密度沉淀池出水和回用水池加氯消毒,有效氯投加量为4mg/L,采用1台复合二氧化氯发生器,单台有效氯产量为3kg/h。加氯系统采用全自动控制,通过余氯自动测控装置,根据水中余氯量,自动控制二氧化氯发生器的产氯量。污泥进料泵设置污泥储池2座,单池容积为80m3;池内设置立式搅拌机2台,单台功率N=7.5kW;污泥进料泵采用气动隔膜泵,单泵设计参数Q=0～54m3/h,H=700～800kPa,共4台,2用2备;设计污泥产量约为13t干污泥/d,采用2台自动板框压滤机,单台过滤面积为200m2,N=7.5kW,泥饼含固率为55%～65%。3设计进出水水质本工程自2008年9月投入运行,两年来废水处理站出水水质指标稳定,达到或优于设计指标,可以作为生产新水进行回用。2010年5月上旬抽检运行结果见表2。4未建设热风废水处理站的运行成本该工程总投资为6721.04万元,全部投资财务内部收益率为7.4%,投资回收期为11.5年(含建设期一年),总成本为1.67元/m3,运行成本为0.61元/m3。未建设热轧废水处理站时,河北省涉县工业用水价格为5.00元/m3(含污水处理费、水资源费、城市附加费),需水量按800m3/h计,天铁集团每年需支付水费为3504万元。热轧废水处理站建成后可节省该部分费用,再减掉废水处理站的年运行总成本(1167.5万元),该工程可以为天铁集团每年节省