某鋼鐵廠冷軋含酸廢水深度處理技術研究及應用

季淑蕊

（首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063200）

近年來，隨著各種新技術的發展和應用，各大中型鋼鐵企業的冷軋廢水基本實現了達標排放，但由于其水量大、成分復雜，廢水回用及零排放技術仍未大量推廣，即使少數項目對廢水進行了回用，回用率也不理想[1]。因此，冷軋廢水資源化循環利用將是未來冷軋廢水處理發展的趨勢。

目前，在膜分離法、蒸發法、電滲析法等處理含鹽廢水的方法中膜分離法是應用最為廣泛的一種，其中以超濾—反滲透為核心的“雙膜”工藝在含鹽廢水處理中的應用最為普遍[2]。

1 含酸廢水處理技術

1.1 預處理工藝介紹

含酸廢水進入調節池，在此進行水量調節，并用泵送至一、二級中和曝氣池投加堿液進行中和、曝氣，使二價鐵充分氧化成易于沉淀的氫氧化鐵，二級中和罐出水流入高效反應澄清池，投加助凝劑PAM，使絮體進一步增大，提高沉淀效果。經絮凝后的廢水流入砂過濾器，去除懸浮物后再經pH 調節池流至排放水池待下步工序處理[3]。含酸廢水預處理工藝流程見圖1。

圖1 含酸廢水預處理工藝流程

此工藝可以有效去除懸浮物、有機物，達到澄清水質、調整pH 的目的，處理后的水質滿足《鋼鐵工業水污染物排放標準》（GB 13456—2012）要求。含酸廢水進水水質及排放標準見表1。

表1 含酸廢水處理站進水水質及排放標準

1.2 含酸廢水深度處理技術的應用

預處理后的冷軋含酸廢水先經提升泵加入殺菌劑后再經過超濾前端的自清洗過濾器濾除大于100μm的膠體、懸浮物，然后經過超濾裝置進一步脫除懸浮物、顆粒、細菌及部分膠體、大分子有機物等，使其產水SDI 達到反滲透進水指標，最后超濾產水進入超濾產水箱。超濾產水投加阻垢劑、還原劑后經高壓泵加壓進入反滲透裝置脫鹽，脫鹽后的產水作為工業新水用于鋼鐵廠各工序，而反滲透濃水以及超濾反洗水用于煉鐵沖渣及煉鋼燜渣。含酸廢水深度處理工藝流程見圖2。

圖2 含酸廢水深度處理工藝流程

1.3 設備參數及運行效果

冷軋含酸廢水經過前端預處理后的水質見表2。

表2 深度處理前水質

系統要求經過深度處理后的水質達到工業新水水質標準（見表3）。

表3 工業新水水質標準

1.3.1 超濾裝置運行情況

該系統采用的超濾膜是一種外壓式PVDF 中空纖維膜，膜孔徑0.1μm，具有良好的化學和物理耐受性。當自清洗過濾器產水經過超濾系統時，原水中的膠體、有機物、細小顆粒被超濾系統進一步截留，使超濾產水達到設計要求，滿足反滲透進水條件。

該裝置采用死端過濾運行模式，凈產水量≥150m3/h，單支膜面積80m2，膜通量≤45LMH，單套膜元件44 支，產水SDI ≤3。

該系統投入運行后開始對水質進行檢驗，超濾產水濁度為0.04NTU，低于設計值的0.2NTU（見圖3）。

圖3 超濾前后水質濁度

1.3.2 反滲透裝置運行情況

反滲透系統利用反向自然滲透原理，主要去除水中溶解鹽類，同時去除一些大分子和預處理未去除的小顆粒等，其功能是對經過預處理的超濾產水進行脫鹽。

用于含酸廢水深度處理的反滲透系統回收率設計為75%，該系統采用1 組產水量為112.5m3/h 的反滲透處理膜組，每套26 支壓力容器，排列比為22：11，所有壓力容器安裝在一個機架上。每個壓力容器內裝有6 支卷式復合反滲透膜，共計198 支膜。

反滲透平均進水電導率為10 861μS/cm，產水電導率為66μS/cm，系統脫鹽率達99.4%（見圖4）。

圖4 反滲透進水電導率與產水電導率

反滲透進水平均流量達到設計值150m3/h，回收率保持75%穩定運行（見圖5）。

圖5 反滲透進水流量與產水流量

系統進水總硬度在2123～5762mg/L 之間，但產水總硬度接近0（見圖6），可見該系對統鈣、鎂離子的去除效果明顯。

圖6 反滲透進水總硬與產水總硬

從以上水質分析可以看出，無論含酸廢水進水如何波動，深度處理后的水質都相對穩定，反滲透系統對鹽分有明顯的去除效果，出水各項指標均優于《循環冷卻水用再生水水質標準》（HG/T 3923—2007）。此外，該系統回收率穩定，脫鹽率達98%以上。

2 結語

通過“雙膜”法處理含酸廢水技術，實現了鋼鐵廠含酸廢水的有效回收和利用，且出水水質穩定，可為其他鋼鐵廠冷軋廢水處理提供技術借鑒。探索濃水的減量化以及零排放技術以實現廢水的更高效利用是未來的研究方向。