濟鋼礦井水資源優化利用

鄭曉萍

（山鋼股份濟南分公司裝備部，山東濟南 250101）

經驗交流

濟鋼礦井水資源優化利用

鄭曉萍

（山鋼股份濟南分公司裝備部，山東濟南 250101）

濟鋼通過對現有生產、生活水管網進行剝離改造，新建1座生活飲用水處理站，采用先進的膜處理技術，將礦井水制成合格的生活用水，實現了生產、生活地下水零提取，項目投用后年創效益2 000多萬元。

礦井水；外部管網；水處理站；超濾膜

1 前言

濟鋼總廠區生產用水平均為10×104m3/d，生活用水平均為3×104m3/d。絕大多數生產用水取自張馬屯礦井水，部分采用黃河水和少量的回用中水；生活用水采用地下深井水，形成了礦井廢水、黃河水、地下深井水、回用中水四種水源并存的格局。地下水水資源費為2.6元/m3，而礦井水水資源費為0.52元/m3，如果能將礦井水處理成生活飲用水，停采地下水，效益將非?？捎^。為了優化利用好礦井廢水資源，實現經濟效益最大化，濟鋼投資3 000余萬元，將張馬屯礦井廢水處理后作為生活飲用水，生產用水陸續全部采用黃河水，逐步停用深水井。新建一座生活飲用水處理站，供公司生產區、生活區的生活用水；同時對廠區內生活水和生產水管網進行改造，將兩種水管徹底剝離，保證供水安全性。

2 項目可行性分析

鋼鐵企業是耗用水大戶，不僅生產用水量大，生活用水量也很大。由于生活水采用地下水，要支付昂貴的水資源費和排污費用，濟鋼每年上繳的水資源費達2 800萬元，是企業主要成本之一。而張馬屯鐵礦開采時涌出的大量礦井水僅僅用于農田灌溉和生產補水用，沒有給予充分利用，造成水資源的浪費。張馬屯礦井排水的水質指標，除總大腸菌群、耐熱大腸菌群、大腸埃希氏菌、菌落總數及渾濁度超標外，其余項目均符合GB 5749—2006生活飲用水衛生標準的要求。

膜技術為水處理工藝的集約化提供了有力支撐，尤其是超濾膜的開發應用，已被證實是處理精度高、效率高的高科技技術。如果新建一座生活飲用水處理站，采用消毒+多介質過濾器過濾+自清洗管道過濾器+超濾+消毒的水處理工藝，完全可以將礦井水處理成合格的生活飲用水，供應公司生產區、濟鋼新村生活區使用，具有較強的可行性。同時，替代總公司地下水，實現總廠區生產、生活地下水零提取，優化水系統，降低新水消耗，可為濟南市節水保泉、節能降耗工作做出貢獻。

3 項目改造內容

3.1 源頭清濁分離

張馬屯鐵礦是磁鐵礦床，也是國內少有的大水礦床，預計最終開采涌水量為33.8萬m3/d。由于開采鐵礦時礦坑水易受到污染，所以必須在源頭處進行清濁分離。根據井下凈、污水分布狀況及井下水倉、巷道和水溝等情況，結合地上生產、生活供水管道分布及礦坑水水質化驗情況，分別通過井下清、污水分離、集中上排和減少人為污染等3項措施實現源頭清濁分離。

3.2 廠區管網改造

張馬屯礦井水原供應生產補水與生產水系統管網串聯，根據國家相關規定，生活飲用水輸水管網應具有唯一性，不允許與生產水系統進行串聯。張馬屯礦井水若處理作為生活水，原有的管網無法適應新供水模式，需對生活水管網及生產水管網進行相應改造，徹底剝離，確保系統安全性。因此，以優化利用現有管網設施、降低投資成本、確保水源安全穩定為原則，制定相應外部管網改造方案。

1）張馬屯礦井水原水管網。為了降低施工難度，減少工作量，確保水源水安全，保留原有廠內DN 600礦井水生產水管道，去除沿途原有生產水用戶，完全作為廠內生活水原水輸送管道。

2）生活水管網。原有的以四泵站為主要供水泵站模式，改為以新建生活水六泵站為主要供水泵站的新供應模式，敷設1條DN 600襯塑管道自新建生活水泵站至廠內各生活水主供水管道，沿途與原有生活水管網進行串聯。

3）生產水管網。張馬屯礦井水作為原水制備生活水后，生產水系統主要由東聯供水泵站供應黃河水，原有的舊生活水管道部分利舊用作生產水管，去除老化嚴重的管道。

管網改造是整個工程的難點。新設計的3 600 m生活水管道要途經焦化廠、燒結、原料廠廠區及原料運輸主干道，沿途各種在用管道、電纜繁多，施工難度較大。

3.3 水處理泵站

該工程項目的重點內容是新建生活飲用水處理站，處理能力3萬m3/d。主要建設內容為多介質過濾器及反洗水泵、超濾組件、超濾化學清洗及反洗系統、變壓器室、電氣室、生活水供水泵站等。主要處理工藝是多介質過濾器過濾+自清洗管道過濾器+超濾+消毒。礦井水先用二氧化氯進行濾前消毒，投加絮凝劑PAC后，進多介質過濾器過濾，去除懸浮物和膠體物質，出水污染指數SDI≤4；再利用余壓進入有效過濾孔徑≤0.1 mm清洗過濾器，出水進入4套超濾組件裝置，超濾膜選用聚醚砜中空纖維，有效過濾孔徑≤50 nm，出水濁度≤0.5 NTU。出水經自動加氯機投加液氯消毒后，作為合格的生活飲用水產水自流進入2座生活儲水池，由生活水供水泵組加壓泵（恒壓變量）供水，通過廠區內現有生活水管網供至各用水戶成為合格的生活飲用水。多介質過濾器和超濾反洗排水自流排入綜合污水處理廠集中處理回用。

工藝流程如圖1所示，水量平衡如圖2所示。

圖1 工藝流程

主要設備的性能：

圖2 水量平衡

1）六泵站改造。將六泵站原有的3臺泵更換為3臺水源水供水泵，流量780 m3/h，揚程32 m，配電機280 M-4/90 kW/380 V，恒壓變量控制。增加多介質過濾器反洗供水泵2臺，1用1備，流量1 100 m3/h，揚程22 m，配電機Y250 M-4/90 kW/380 V。恒壓變量控制；保留3臺生產供水泵，2用1備。

2）多介質過濾器。采用16臺無煙煤石英砂多介質過濾器，殼體材質為鋼襯膠。通過接觸絮凝過濾去除水中的懸浮物和膠體物質，使水質更加清澈，水的污染指數SDI≤4，為超濾制備凈化水做好預處理。

3）超濾系統。工程的核心技術是超濾膜技術，超濾膜采用荷蘭NORIT公司產品SXL-225FSFC PVC型膜組件，該超濾膜對細菌的去除率可以達到6 log，對于病毒的去除率達到4 log，能有效去除原水中的細菌和病毒。該超濾膜主要由親水性的聚醚砜+聚乙烯吡咯酮共聚物材質組成，每一根超濾膜元件由上千根中空纖維組成纖維束。原水在中空纖維的內部從一端流向另一端，而產水則是在原水流經膜的過程中逐漸由內壁向外壁透過（稱為內壓式）收集后從產水端排出。但長期運行后,水中的固體懸浮物截留在膜的表面，對膜造成污堵，會使膜過濾壓力不斷增加，因此運行一段時間后，需要用化學藥劑對膜進行反洗，保證超濾膜的過水率。產水采用液氯消毒方法，按合格飲用水管網末端余氯量≥0.3 mg/L進行控制。

4 結語

將礦井水作為水源水，運用超濾膜水處理技術，通過源頭清濁分離、管網改造，經工藝處理后制備出優質生活水，替代生活用地下水，并由此優化了濟鋼給排水結構，分質供水，階梯用水，實現了生產、生活地下水零提取。項目投用后年創效益2 000多萬元。

P641.5+5

B

1004-4620（2015）01-0068-02

2014-12-05

鄭曉萍，女，1969年生，1990年畢業于山東建筑大學給排水專業?，F為山鋼股份濟南分公司裝備部高級工程師，從事給排水技術管理工作。