高效沉淀加雙膜法處理技術在廢水回收中的應用

王海波

1　概述

唐山鋼鐵集團有限責任公司年產鋼655萬t，原每年提升新水 670萬t，其中提取礦井水120萬t，地下水550萬t。隨著地表與地下水資源日益緊張，以及環境壓力增大，如何減少新水提取與廢水排放，成為唐鋼生存與發展課題。根據唐鋼生產實際，確定采用雙膜法加混床處理工業廢水與市政中水分別生產凈化水、RO水以及除鹽水，即建設水處理中心來綜合處理廠區廢水和城市中水。

2　工藝流程

水處理中心水源有各廠工業廢水和市政中水兩種。考慮到市政中水具有低硬度、低鹽分特點，用以制作凈化水。各廠工業廢水具有高硬度、高鹽分特點，用于制作RO水和除鹽水（兩種水質指標見表1所示）。

表1　市政中水水質表

2.1　凈化水工藝流程

凈化水工藝流程見圖1。

2.1.1凈化水處理工藝說明

（1）石灰強化混凝是比較經典的去除懸浮物、暫時硬度的工藝，高密度反應池具有處理強度高、抗負荷變化大的特點，其有兩部分組成：反應區與沉泥區。

圖1　凈化水工藝流程圖

（2）水中顆粒沉淀過程首先經過攪拌混合，進入推流反應，最后進入斜板澄清區。絮凝劑采用聚合硫酸鐵，助凝劑采用聚丙烯酰胺。

（3）為處理市政低濁水，凝聚階段采用了污泥回流工藝，增加顆粒碰撞，使絮體變大，污泥回流量一般為2%～5%。

2.2　深度處理工藝流程

深度處理工藝流程見圖2。

圖2　深度處理工藝流程圖

2.2.1深度處理工藝說明

（1）為去除部分微小顆粒和有機物，在超濾前采用了微絮凝工藝，在多介質過濾器前投加PAC，依靠填料對絮體吸附搭載作用，使懸浮物去除率大大提高。

（2）在廢水深度處理中采用超濾加反滲透雙膜法，超濾膜去除大部分膠體、部分有機物，減少對反滲透膜的污染，延長反滲透膜使用壽命。反滲透膜進水條件要求：SDI＜2.5，Fe＜0.05 mg/L，CODcr＜10 mg/L，游離 Cl＜0.1 mg/L，油＜0.1 mg/L。

3　工藝參數的確定

3.1　預處理部分主要工藝參數

3.1.1中水和廢水處理能力的確定

唐鋼南區整個工業循環量約為13×104m3/h，考慮南區循環水量的特點，最終確定為中水和工業廢水最大處理能力各為3000 m3/h。各主要構筑物參數如下：

高密澄清池：1050 m3/h（6座）；

V型濾池：787 m3/h（8座）；

板框壓濾機：10.4 m3（4臺）。

3.1.2加藥量及污泥回流比的確定

經過燒杯試驗與現場實驗最終確定絮凝劑采用聚合硫酸鐵，助凝劑采用陰離子型酰胺。藥劑投加量及污泥回流比如下：

3.1.3中水與工業廢水V濾出水水質

中水線和工業廢水線V濾出水水質見表2。

表2　產線V濾出水水質

3.2　深度處理主要工藝參數

3.2.1依據一鋼廠、二鋼廠的連鑄、轉爐汽化等RO用水特點，冷軋廠和130 t發電鍋爐用除鹽水的特點，再結合鹽分平衡最終確定RO最大生產能力為1540 m3/h，除鹽水為600 m3/h。超濾采用11套日本旭化成超濾機組，單臺處理能力為176 m3/h；反滲透采用7套美國陶氏反滲透機組，單臺處理能力為220 m3/h；混床采用6套國產混床罐，單臺處理能力為100 m3/h。

3.2.2各機組產水水質見表3。

表3　各機組產水水質

4　實際運行效果

自2010年3月16日投產以來，共停用全部七座深井水泵站、九座各子系統軟水站和一座除鹽水站。水源全部采用市政中水，每小時提取中水1580 m3/h，外供凈化水 1600 m3/h、RO 水 430 m3/h、除鹽水100 m3/h。

由于外供水質提高，各系統濃縮倍率由過去1.4提高到2.0，年節約新水水費1700萬元，每年節約藥劑費用400萬元。

RO膜濃水用于燒結和渣山除塵，做到真正意義上的廢水零排放，實現社會與經濟效益雙贏，為鋼鐵企業利用城市中水創出一條新路。

5　實際運行中應注意問題

（1）在預處理工藝中應保證石灰石的質量（Ca（OH）2≥90%），Ca（OH）2含量過低造成去暫時硬度效果差，渣量大，高密度池排泥困難，同時石灰中Mg、Si含量高將造成超濾膜和反滲透膜污堵。

（2）反滲透膜污堵主要是有機物污堵，應嚴格控制各廠外排廢水油含量指標，新增加廢水處理可考慮使用生化降低CODcr。

(3）為保證整個系統長期穩定運行，應建立各個處理單元進、出水水質標準，確保水質達到標準。

6　結語

唐鋼水處理中心，主要包括處理城市中水和工業廢水預處理系統、廢水深度處理系統，項目投運后，實現了唐鋼南區工業廢水全部回收處理，深井水實現全部關停。各循環水系統補水水質提高，濃縮倍數逐步提高，結垢和腐蝕現象大大降低。實現了廠區內工業用水的綜合處理和循環利用，既減少了外排廢水、涵養了地下水源，創造了可觀社會效益，又提高了設備運行的安全穩定性和經濟性，為中水替代自然水源在工業領域進一步推廣應用提供了重要理論和實踐依據。