天津軋三的鋼鐵廢水綜合處理與回用

谷洪雪（天津冶金集團軋三鋼鐵有限公司，天津300131）

天津軋三的鋼鐵廢水綜合處理與回用

谷洪雪（天津冶金集團軋三鋼鐵有限公司，天津300131）

[摘要]為了降低噸鋼新水耗量，節能減排，保護環境，天津冶金集團軋三鋼鐵有限公司根據發展用水需要以及環保等要求，建設了鋼鐵廢水處理及回用工程。該工程設計處理規模為4 500 m3/d，采用超濾、反滲透、鈉離子交換器等處理工藝，處理出水作為循環水補水。介紹了該工程的工藝流程，主要構筑物的設計原理及參數。

[關鍵詞]鋼鐵廢水處理；超濾；反滲透

1　引言

鋼鐵廢水的特點是量大、成分復雜、難處理、不易降解和凈化，危害性較大，如不做處理會對環境以及人類的身體健康造成威脅。天津冶金集團軋三鋼鐵有限公司根據總體規劃以及生產發展用水要求，將全廠生產廢水進行收集處理，并將處理后的軟水和濃鹽水用于循環水系統，以達到節約用水，保護環境的目的。

2　設計規模與水質

天津軋三鋼鐵有限公司廢水處理系統，處理規模為4 500 m3/d，廢水處理站最終產水為150 m3/h的除鹽軟化水和50 m3/h的濃鹽水。設計進出水水質如表1。

3　工藝流程及主要構筑物的設計參數

3.1工藝流程

針對該鋼鐵廠綜合廢水的特點，采用預處理系統，深度處理系統以及軟化水制備系統對鋼鐵廢水進行處理。廢水處理工藝流程見圖1。

表1　鋼鐵廢水水質

由圖1可知，本系統預處理設施包括全自動格柵、調節池、石灰反應槽、一體化凈水器、自清洗過濾器、超濾裝置。鋼鐵廢水先進入沉砂池去除廢水中粒徑大的沙粒。沉砂池出水經過全自動格柵除去較大漂浮物或懸浮物后進入曝氣調節池，調節池出水加入石灰、聚氯化鋁鐵和聚丙烯酰胺后進入一體化凈水器。廢水在一體化凈水器里經過混凝、沉淀、過濾后進入凈水池內，凈水池里的水經過管道換熱器加熱至預定溫度，再經過自清洗過濾器去除殘余的顆粒物后進入超濾裝置。超濾出水后進入中間水池，再通過高壓泵打入反滲透系統，廢水經過除鹽再去除CO2后進入除鹽水池，最后除鹽水經過鈉離子交換器去除鈉、鎂離子硬度后得到軟水，再供往各個用水點。一體化凈水器和石灰反應槽里的污泥經過管道進入污泥濃縮池，污泥濃縮池里的污泥加入聚丙烯酰胺等藥品后用污泥泵打入帶式壓濾機，經過脫水、碾壓成泥餅后外運。

圖1　廢水處理與回用工藝流程

3.2主要構筑物設計參數

3.2.1格柵及調節池

設置中格柵一臺，柵條間隙B=20 mm,格柵寬度800 mm。調節池容積900 m3，調節池分為兩格，一格作為預沉池，容積300 m3；另一格容積600 m3，調節池中設有曝氣攪拌裝置，使污水中污泥不沉降，并充分耗氧，把污水中二價鐵氧化成三價鐵，并去除污水中部分有機物，提升后續除鐵效果。

3.2.2石灰反應槽

由于來水中的硬度較高，無法直接采用膜處理工藝，因此需要進行去除硬度預處理。本系統采用的去除硬度預處理為熟石灰軟化，即通過向水中投加熟石灰，把水中的Ca2+、Mg2+轉化為難溶化合物使其沉淀出來。

3.2.3聚氯化鋁鐵PAFC和聚丙烯酰胺PAM加藥系統

為了避免水中較高濃度的二氧化硅對反滲透膜的不利影響，在通過熟石灰軟化后，向水中投加聚合氯化鋁鐵，此時廢水內鐵鹽可以形成無定形氫氧化鐵，它能夠吸附溶解硅。因此，可使水中殘余溶解硅含量進一步降低，從而滿足反滲透系統長周期穩定運行的要求?；炷齽┚郾０返淖饔檬菍⑺形⑿〉哪z體、懸浮物，甚至大分子有機物通過電中和、混凝、架橋、網捕使之形成較大顆粒的懸浮物，以便生成較大的礬花在一體化凈水器中去除掉。

3.2.4一體化凈水器

一體化凈水器包括布水、反應、沉淀、過濾、集水、集泥、自動反洗7個主要單元。一體化凈水器里的高濃度絮凝層，能使原水中的雜質顆粒在其間得到充分地碰撞接觸，吸附的幾率增大，雜質顆粒去除率高。凈水系統自動化，既保證了凈水系統的高效過濾，又能自動反沖洗，無需另設反沖洗水泵或空壓機等電氣設備，而且節省了大量基建投資及日常運行、維修、保養費用。本系統采用兩套一體化凈水器，每套處理水量150 m3/h。

3.2.5超濾裝置

超濾可以去除病毒、大分子物質、膠體等。膜使用壽命在3年以上，在3年之內的任何時期，凈出力達到保證值SDI≤4。本系統設置2套100 m3/h的超濾裝置，全自動運行。系統的出水量可以滿足各種工況的運行，每套都能單獨運行，也可同時運行。

3.2.6反滲透裝置

反滲透是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜分離出來。反滲透裝置利用膜分離技術除去水中大部分離子、SiO2等，大幅降低TDS。反滲透膜元件選用DOW公司增強型低壓污染高脫鹽復合膜BW30-365FR，設計兩套一級兩段的反滲透裝置，每套一段11根膜組件，二段6根膜組件，每套產水量75 m3/h，配套使用的膜外殼為玻璃鋼壓力容器。選用高壓泵為92SV7／2AG450T，流量45~120m3/h，揚程為96.7~192.4 m，功率45 kW。

3.2.7鈉離子交換器

全自動軟化水設備由鈉離子交換器、控制系統和溶鹽系統3部分組成。本處理系統選用固定單層床，無頂壓逆流再生鈉離子交換的處理工藝。單臺設備額定出水量為150 m3/h，兩臺設備并聯運行，一用一備，可保證每小時產水量大于150 m3。當任一臺設備失效時，該失效罐自動退出運行，啟動再生程序。每臺軟化罐的工作狀態依次為：運行→再生（反洗、吸鹽、置換、正洗）→運行。

3.2.8泥漿處理系統

本工程配套泥漿處理系統由污泥濃縮池、泥漿泵及帶式壓濾機組成。污泥濃縮池：Φ5.0 m×4.0 m，池內設泥漿攪拌機一臺。污泥濃縮機，中心傳動,軸長4.0 m，n=15 r/min。泥漿泵共3臺，2用1備。泥漿泵選用立式渣漿泵。選用帶寬1 500 mm的帶式壓濾機2臺，一用一備，自帶濾布沖洗系統，可定期清洗濾布以恢復其透水能力。

4　運行效果

該工程于2012年10月開始調試，經歷了所有設備的調試、構筑物單體進水，并依次檢查構筑物滲漏點→設備單機試車→小范圍設備聯動試車→構筑物全線進水→全面聯動試車。工程正式投入運行后加藥方對設備出水進行了水質檢測。結果表明，廢水經過構筑物和設備后，主要指標達到了出水水質要求。實際進、出水水質如表2所示。

5　運行成本分析

廢水處理藥劑消耗：石灰乳約0.032元/t水，聚合氯化鋁鐵0.1元/t水，聚丙烯酰胺0.06元/t水，次氯酸鈉0.02元/t水，阻垢劑0.165元/t水，污泥脫水用藥劑0.01元/t水，工業鹽用量為每噸水0.01元/噸水，藥劑費用合計0.42元/t水；電耗為1.165元/噸水；工人工資0.125元/t水；折舊費為0.396元/t水，合計運行費用2.106元/t水。每天處理廢水大約4 500 t，每年處理大約164.25萬t，節約新水164.25 萬t，（新水成本為7.85元/t水），則每年可節約成本943萬元，實現了經濟效益和環境效益的雙贏。

表2　實際進、出水水質指標

6　結語

實踐證明，采用一體化凈水器加超濾、反滲透、鈉離子交換器處理鋼鐵廢水是可行的，其工藝合理，技術先進。處理后的出水水質達到了《工業循環冷卻水處理設計規范》（GB50050—95）的要求，完全滿足煉鐵、煉鋼、鍋爐等工藝用水要求，具有顯著的環境效益、經濟效益和社會效益。

參考文獻

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Comprehensive Treatment and Recovery of Waste Water from Steel Production

GU Hong-xue (Tianjin Metallurgy Group Zhasan Steel Company Limited, Tianjin 300131, China)

AbstractTianjin Metallurgy Group Zhasan Steel Company Limited constructed the treatment and recovery system for waste water from steel production in order to fulfill the demand on water by development and environmental protection. Its designed treating capacity is 4 500 m3/d and the treatment processes of ultrafiltration, reverse osmosis and sodium ion exchanger are adopted. The treated water is used as make-up water for circulating water and its quality meets standard requirement. The water demand by processes of iron-making, steel-making and boiler is fulfilled and prominent environmental, economic and social benefits are obtained.

Key wordsiron and steel; waste water; treatment; ultrafiltration; reverse osmosis

作者簡介：谷洪雪（1988—），女，本科，主要從事廢水處理方面的研究工作。

收稿日期：2014- 08- 14修回日期：2014- 09- 02

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2015.02.018