雙膜法在鋼鐵企業(yè)綜合污水處理及回用工藝中的應(yīng)用

白潔

摘 要：鋼鐵企業(yè)是用水大戶，因其循環(huán)水系統(tǒng)中補(bǔ)水總硬度高、含鹽量較高，導(dǎo)致水系統(tǒng)的外排水量較大。因此，針對水資源緊張的現(xiàn)狀，綜合治理企業(yè)污水，在傳統(tǒng)常規(guī)水處理工藝基礎(chǔ)上，對污水進(jìn)行深度脫鹽處理，是實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型企業(yè)的重要舉措。

關(guān)鍵詞：鋼鐵污水；反滲透膜處理；回用

資源的過度開采和能源不合理的使用，造成全球范圍內(nèi)生態(tài)環(huán)境日趨惡劣，鋼鐵行業(yè)作為能源與資源消耗大戶，能否按照科學(xué)發(fā)展觀的要求，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、走新型工業(yè)化道路，己是關(guān)系到鋼鐵行業(yè)能否持續(xù)、健康、穩(wěn)定、快速發(fā)展的一個(gè)重大問題。鋼鐵企業(yè)要想進(jìn)一步降低噸鋼耗水量，提高循環(huán)水的濃縮倍率，需要積極探索嘗試新型的工藝技術(shù)裝備，加強(qiáng)工業(yè)污水的綜合處理回用力度，規(guī)范串級供水的用水制度。回用水作為系統(tǒng)補(bǔ)水水源，已經(jīng)受到越來越多的鋼鐵企業(yè)的肯定和重視。

近幾年來隨著國家對節(jié)能減排工作的要求日益提高，新版《鋼鐵工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》也對現(xiàn)有企業(yè)和新建企業(yè)的工業(yè)污水排放提出了更為嚴(yán)格的要求（對于燒結(jié)、煉鐵、煉鋼單元要求總排口零排放）。[1]傳統(tǒng)的常規(guī)污水處理工藝，只能去除水中的懸浮物、浮油、膠體等大顆粒雜質(zhì)，但是，水中含鹽量（包括電導(dǎo)率、硬度及其他離子濃度等）并沒有降低，因此出水中的含鹽量遠(yuǎn)高于工業(yè)凈循環(huán)水和濁循環(huán)水的含鹽量，無法滿足生產(chǎn)新水的水質(zhì)要求，限制了回用水的使用范圍。因此，針對鋼鐵企業(yè)排污水的水質(zhì)狀況，采用有效的深度脫鹽處理工藝，可以提高外排水回收利用比例，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，既為企業(yè)開源節(jié)流、節(jié)約成本、杜絕外排水不達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)又提高了社會效益和環(huán)境效益。

將膜分離技術(shù)與傳統(tǒng)污水處理工藝相結(jié)合能夠很好地解決污水回用的深度處理問題，從而拓展了污水回用的深度和廣度。雙膜法脫鹽技術(shù)作為綜合污水處理及回用工藝的核心技術(shù)，現(xiàn)已在國內(nèi)多家鋼鐵企業(yè)推廣使用。因此將全部工業(yè)污水進(jìn)行深度處理，通過膜技術(shù)對常規(guī)處理過的外排水進(jìn)行脫鹽處理以達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)，已成為工業(yè)廢水回收利用的發(fā)展趨勢。

1 雙膜法水處理工藝

1.1 雙膜法工作原理

雙膜法主要是指超濾（UF）+反滲透（RO）的水處理工藝，該工藝核心技術(shù)是采用膜分離技術(shù)制取除鹽水。

超濾指利用有機(jī)或無機(jī)超濾膜，在外界推動力（壓力）的作用下，將水中0.002-0.1 微米之間的懸浮物、大分子膠體、黏泥、微生物、有機(jī)物等雜質(zhì)截留住，使小分子物質(zhì)和溶解性固體（無機(jī)鹽）得以通過的分離過程。超濾通常作為反滲透的預(yù)處理設(shè)施，確保超濾的出水水質(zhì)滿足反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求，是預(yù)防反滲透污堵的重要保障滲透是指水分子從稀溶液側(cè)透過膜進(jìn)入濃溶液側(cè)的流動過程。反滲透即在濃溶液側(cè)施加壓力以克服流體的自然滲透壓，且當(dāng)外界壓力大于流體滲透壓時(shí)，水分子自然滲透的流動方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)，部分進(jìn)水（濃溶液）通過膜成為稀溶液側(cè)的凈化產(chǎn)水的過程。

1.2 影響超濾和反滲透膜性能的因素

pH值、溫度、壓力、進(jìn)水含鹽量等因素均可直接影響超濾及反滲透裝置的產(chǎn)水率、除鹽率等運(yùn)行指標(biāo)，選擇合理的工藝參數(shù)和運(yùn)行方式，選定有效地水處理化學(xué)藥劑，推廣應(yīng)用先進(jìn)環(huán)保的膜材料可以有效地控制膜污染，延長膜壽命提高系統(tǒng)回收率。

2 工程實(shí)例分析

2.1 工程概況

濟(jì)鋼總公司為開源節(jié)流、節(jié)約成本、杜絕外排水不達(dá)標(biāo)排放、提高社會效益和環(huán)境效益，實(shí)施低成本戰(zhàn)略、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，堅(jiān)持節(jié)能降耗，投資建設(shè)綜合污水處理及回用工程。該工程針對工業(yè)區(qū)內(nèi)三個(gè)外排口即廠北口、軋鋼口和新東區(qū)排水口進(jìn)行綜合治理，采用先進(jìn)可靠的調(diào)節(jié)池+高密度沉淀裝置+V型過濾裝置和全膜法除鹽工藝技術(shù)設(shè)備。污水經(jīng)處理后，水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到污水再生回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，回收利用。濟(jì)鋼生產(chǎn)綜合污水處理及回用工程設(shè)計(jì)的日處理污水量均為4.34×104m3，日變化系數(shù)1.3。

2.2 污水處理及回用工藝

首先，提升泵站將污水送入污水處理站，并通過設(shè)置于調(diào)節(jié)水池前端進(jìn)水渠道上的自動格柵除污機(jī)后進(jìn)入調(diào)節(jié)池內(nèi)，污水在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行水量及水質(zhì)的均化處理。調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)有潛水型攪拌混合裝置均勻水質(zhì)，并防止污泥沉淀。在調(diào)節(jié)池的末端設(shè)潛水型污水提升泵，污水通過提升泵加壓后打入集混凝、沉淀、污泥濃縮于一體的高密度沉淀池。固液高效分離后的上清液自流進(jìn)入V型濾池進(jìn)行過濾。V型濾池的出水，也被稱作中水。其中，一部分中水進(jìn)入除鹽水系統(tǒng)（UF+RO）繼續(xù)進(jìn)行深度處理，另一部分直接進(jìn)入回用水池與除鹽水進(jìn)行勾兌，混合水水質(zhì)即為合格的回用水水質(zhì)。

2.3 脫鹽處理工藝

2.3.1 自清洗過濾器

本系統(tǒng)設(shè)置4臺精度為100μm自清洗過濾器，每臺處理量約400m3/h。自清洗過濾器位于超濾膜組件前，可以有效去除水中的細(xì)小顆粒，懸浮物等雜質(zhì)。設(shè)定為壓差自動反洗模式，利用其自身出水進(jìn)行反洗。

2.3.2 超濾系統(tǒng)

超濾系統(tǒng)包含6套超濾裝置，每套超濾配制52根超濾膜，每套凈產(chǎn)水量為164m3/h；3臺變頻反洗泵及1套反洗加藥系統(tǒng)。

濾系統(tǒng)出水品質(zhì)：

膠體硅≥0.1μm

濁度≤0.2NTU

出水SDI15≤3

回收率≥90%

2.3.3 微孔過濾器

5μ保安過濾器的作用是截留原水帶來的大于5μ的顆粒，以防止其進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。這種顆粒經(jīng)高壓泵加速后運(yùn)行速度非?？欤赡軗舸┓礉B透膜組件，造成大量的鹽泄露，同時(shí)有可能劃傷高壓泵的葉輪。

2.3.4 反滲透裝置

本系統(tǒng)總出水量為738m3/h，原水經(jīng)自清洗過濾器、超濾裝置將水的污染指數(shù)降低至3以下，以保證反滲透安全運(yùn)行。水在進(jìn)入保安過濾器前后，分別由計(jì)量泵加入定量的阻垢劑、還原劑，使水經(jīng)反滲透裝置時(shí)保證反滲透膜在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)不會結(jié)垢。水經(jīng)過上述處理，再通過5微米保安過濾器，以防止雜物及大顆粒物體進(jìn)入反滲透膜，水由高壓泵將壓力提升，進(jìn)入反滲透裝置。反滲透裝置共6臺（6套RO系統(tǒng)），出力為6*123m3/h，配有6臺高壓泵。

2.4 實(shí)際應(yīng)用存在的問題

在實(shí)際運(yùn)行中，反滲透膜污堵頻繁、清洗困難是膜分離技術(shù)使用過程中存在的普遍難題。濟(jì)鋼污水回用工藝中也存在這一問題，通過長時(shí)間運(yùn)行觀察分析發(fā)現(xiàn)，水處理工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)、反滲透添加劑及其他耗材選用、水處理運(yùn)行條件、系統(tǒng)運(yùn)行操作管理、進(jìn)水水質(zhì)情況等均可成為導(dǎo)致膜污染的成因。因此，在系統(tǒng)日常運(yùn)營管理中，需要通過縱向?qū)Ρ群碗x線試驗(yàn)等方法研究確定系統(tǒng)最佳運(yùn)行方式及運(yùn)行參數(shù)， 選擇與水質(zhì)相匹配的藥劑及耗材，針對不同污染物選擇不同清洗方法，從而解決反滲透膜除鹽率降低，出水率下降等問題。

該工程的實(shí)施，全面優(yōu)化了工業(yè)區(qū)域內(nèi)排污水的再處理及利用工藝，最大程度上降低了新水的消耗，重新構(gòu)架了濟(jì)鋼工業(yè)循環(huán)水水平衡的新模式。對于水資源很緊張的濟(jì)鋼來講，本項(xiàng)目的建設(shè)及投用具有十分重要的意義，也是實(shí)施循環(huán)經(jīng)濟(jì)、建設(shè)資源節(jié)約型環(huán)境友好型企業(yè)的重要舉措。

3 結(jié)束語

降低生產(chǎn)新水的消耗，減少污水的排放量，是鋼鐵企業(yè)節(jié)能環(huán)保工作的重中之重。因此，工業(yè)污水回收利用，將是大勢所趨。但是，由于工況不同，實(shí)際運(yùn)行過程中會出現(xiàn)各種問題，需要不斷地加以分析和研究。為了不斷提高節(jié)水降耗水平，我們需要不斷開發(fā)新技術(shù)和新工藝，提高水資源的循環(huán)利用率，不斷降低噸鋼新水耗量、環(huán)水耗電等生產(chǎn)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)污水的“零排放”。

參考文獻(xiàn)

[1]楊德敏，王兵.膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用現(xiàn)狀及展望[A].第四屆中國膜科學(xué)與技術(shù)報(bào)告會論文集[C].2010.