鋼鐵企業(yè)綜合廢水處理回用工程實(shí)例

林女玉，陳志劍

（1.中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶　400013；2.重慶市城鎮(zhèn)污水處理工程技術(shù)研究中心，重慶　400045）

鋼鐵企業(yè)綜合廢水處理回用工程實(shí)例

林女玉1，2，陳志劍1，2

（1.中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶400013；2.重慶市城鎮(zhèn)污水處理工程技術(shù)研究中心，重慶400045）

針對(duì)鋼鐵企業(yè)綜合廢水特點(diǎn)及回用水水質(zhì)要求，采用高效混凝沉淀（帶石灰、碳酸鈉軟化系統(tǒng)）-MBBR生化-過濾預(yù)處理和超濾-反滲透雙膜法深度處理的組合工藝，處理某鋼鐵廠全廠綜合廢水。工程運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝處理效果理想，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)良好，其中預(yù)處理出水ρ（CODCr）≤30mg/L，ρ（SS）＜5mg/L，滿足工業(yè)新水要求；深度處理出水硬度≤0.03 mmo1/L，滿足軟化水要求。

鋼鐵綜合廢水；混凝沉淀；廢水回用；深度處理

1　工程概況

某鋼鐵廠年產(chǎn)鋼約800萬t，主要產(chǎn)品為線材、棒材及鋼卷。全廠廢水主要為各循環(huán)冷卻水單元和冷軋、焦化等單元的排污水及少量生活污水組成，總排水量為2 500 m3/h，其中生產(chǎn)廢水約為2 200 m3/h，廠區(qū)生活污水約為300 m3/h。為節(jié)約用水，充分利用水資源，該廠建設(shè)污水處理回用裝置，設(shè)計(jì)采用“高效混凝沉淀（帶石灰、碳酸鈉軟化系統(tǒng)）-MBBR生化-過濾”的預(yù)處理工藝和雙膜法深度處理工藝處理全廠廢水。預(yù)處理出水回用作循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，深度處理出水為全廠冷軋、加熱爐等單元提供軟化水。

2　廢水水質(zhì)、水量

本工程廢水量按2 500 m3/h設(shè)計(jì)?；赜盟a(chǎn)水能力為1 301 m3/h，軟化水產(chǎn)水能力為1 000 m3/h。其中，深度處理進(jìn)水規(guī)模按1 600 m3/h設(shè)計(jì)，預(yù)留500 m3/h設(shè)備位置。

（1）預(yù)處理系統(tǒng)。預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)水量為2 500 m3/h，設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)如表1所示。

（2）深度處理系統(tǒng)。采用超濾-反滲透-鈉離子交換器工藝，進(jìn)水為預(yù)處理出水，出水供給冷軋、加熱爐等軟化水用戶，要求硬度≤0.03 mmo1/L。

表1　設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)Tab.1　Design inf1uent and eff1uent water qua1ity

3　處理工藝設(shè)計(jì)

3.1處理工藝選擇

該鋼鐵廠各循環(huán)冷卻系統(tǒng)根據(jù)濃縮倍數(shù)確定排污電導(dǎo)率的設(shè)置，電導(dǎo)率達(dá)到一定值時(shí)自動(dòng)排污，排污不定時(shí)，水量不固定。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污水中的污染物以無機(jī)物為主，總硬度較高、可生化性差。部分冷軋、焦化單元排污水含少量有機(jī)污染物，同時(shí)含有少量浮油。

高效沉淀池是一個(gè)緊湊型斜管沉淀池，并配有相應(yīng)的化學(xué)藥劑投加系統(tǒng)。原水與混凝劑和助凝劑混合反應(yīng)后可以去除進(jìn)水中的懸浮物，同時(shí)投加石灰、碳酸鈉以軟化廢水，去除硬度。高效沉淀池具有抗懸浮物變化沖擊能力，并設(shè)置有清除水面浮油和浮渣的裝置。

MBBR生化池既具有傳統(tǒng)生物膜法耐沖擊負(fù)荷、泥齡長(zhǎng)、剩余污泥少的特點(diǎn)［1-3］，又具有活性污泥法的高效性和運(yùn)轉(zhuǎn)靈活性，處理低濃度廢水具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。河北鋼鐵承鋼公司全廠廢水性質(zhì)與本工程相似，經(jīng)軟化處理后CODCr的質(zhì)量濃度保持在20～100mg/L，再經(jīng)MBBR處理后出水CODCr質(zhì)量濃度在10mg/L左右［4］，經(jīng)過濾后的出水能滿足工業(yè)新水水質(zhì)指標(biāo)。因此本工程采用高效沉淀池（帶石灰、碳酸鈉軟化系統(tǒng)）-MBBR生化池-濾池作為預(yù)處理工藝，達(dá)到降低硬度，去除CODCr、SS等目的。

雙膜法主要是指以超濾-反滲透為主的處理工藝，該工藝的核心是利用膜分離技術(shù)對(duì)鹽分和溶解性小分子有機(jī)物等的高效截留，以達(dá)到廢水回用的目的。因此，雙膜法廣泛應(yīng)用于市政［5］、電廠［6］、冶金［7］、印染［8］、化工［9］等領(lǐng)域的回用水處理中。

根據(jù)廢水水質(zhì)和回用要求，本設(shè)計(jì)選擇了高效沉淀池（帶石灰、碳酸鈉軟化系統(tǒng)）-MBBR生化池-過濾的預(yù)處理工藝和超濾-反滲透-鈉離子交換器的深度處理工藝。

3.2處理工藝流程

工藝流程主要分預(yù)處理系統(tǒng)、深度處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)3個(gè)部分。處理流程如圖1所示。

圖1　處理工藝流程Fig.1　Wastewater treatment process

3.2.1預(yù)處理

全廠廢水通過粗、細(xì)格柵及旋流沉砂池后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，然后由調(diào)節(jié)池內(nèi)潛水提升泵送至混凝池單元，經(jīng)高效混凝沉淀處理后重力流入生物處理單元生化池，再經(jīng)濾池處理后回用。高效混凝沉淀池產(chǎn)生的污泥進(jìn)入污泥處理系統(tǒng)處理后單獨(dú)處置。

3.2.2深度處理

深度處理采用超濾-反滲透-鈉離子交換器工藝。濾池出水通過中間水泵加壓送入自清洗過濾器后，再至超濾過濾，經(jīng)超濾后SDI≤3，再用泵加壓送反滲透裝置去除水中大部分鹽分，產(chǎn)品水經(jīng)鈉離子交換器進(jìn)一步去除鈣硬度后進(jìn)入軟化水池，軟化水池后設(shè)置2組水泵，外送軟化水用戶；反滲透濃水再經(jīng)濃水反滲透脫鹽進(jìn)一步處理后進(jìn)入超濾水池和回用水池，以提高水的回收率。

自清洗過濾器、超濾反洗排污水自流入全廠廢水調(diào)節(jié)池，濃水反滲透濃水送高爐沖渣。鈉離子交換器的再生水排至濃水反滲透濃水池。

在進(jìn)入超濾系統(tǒng)前，設(shè)置強(qiáng)制湍流換熱器，在冬季利用蒸汽換熱，將廢水溫度升高到20℃以上。設(shè)置旁路運(yùn)行管路。換熱器系統(tǒng)采用恒溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)出口在線溫度儀的信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽量，換熱器疏水回收至反滲透產(chǎn)水池。

3.2.3污泥處理系統(tǒng)

污泥處理系統(tǒng)主要單元為污泥脫水間和加藥間，加藥后污泥在高效沉淀池沉淀。通過排泥泵將浮渣池中的浮渣及沉淀池排泥排入污泥貯池中。污泥貯池中的污泥用計(jì)量泵加壓送板框脫水機(jī)進(jìn)行脫水。脫水機(jī)濾液自流入全廠廢水調(diào)節(jié)池中。污泥處理系統(tǒng)設(shè)3臺(tái)板框污泥脫水機(jī)。污泥處理系統(tǒng)按照日處理干泥量65 t設(shè)計(jì)。

4　主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）高效沉淀池。混凝池停留時(shí)間為2.17min，注射加藥池停留時(shí)間為2.15min，絮凝池停留時(shí)間為18.97min，每套斜管平面面積為76 m2，刮泥機(jī)功率為0.55 kW。

（2）MBBR生化池。停留時(shí)間為1.0 h，填充率為20%，曝氣風(fēng)機(jī)風(fēng)量為2 550 m3/h，2用1備。

（3）濾池。正常濾速為15 m/h，強(qiáng)制濾速為20 m/h，過濾周期為24 h。

（4）超濾系統(tǒng)。SDI≤3，濁度≤0.5 NTU，過濾周期≥25min，設(shè)計(jì)回收率≥90%。

（5）反滲透系統(tǒng)。脫鹽率≥97%，水的設(shè)計(jì)回收率≥70%，化學(xué)清洗周期≥3個(gè)月。

5　處理效果

5.1預(yù)處理系統(tǒng)

預(yù)處理系統(tǒng)投運(yùn)以來，各項(xiàng)出水主要指標(biāo)良好。通過高效沉淀池（帶石灰、碳酸鈉軟化系統(tǒng)）-生化池-濾池組合工藝預(yù)處理后，出水CODCr質(zhì)量濃度不大于30mg/L，SS質(zhì)量濃度不大于5mg/L，濁度不大于3 NTU。預(yù)處理出水能夠替代工業(yè)新水，為全廠各循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補(bǔ)充新水。濁度、CODCr、鈣硬度的去除情況分別如圖2、圖3、圖4所示。

從圖2可以看出，在試驗(yàn)期內(nèi)，濁度處理效果越來越好，經(jīng)過沉淀池后濁度大幅降低，濾池出水最低濁度為0.503 NTU。

從圖3可以看出，CODCr平均去除率達(dá)70%以上，CODCr最大去除率達(dá)89%。CODCr主要在沉淀池得以去除，濾池去除小部分CODCr。

圖2　濁度去除情況Fig.2　Turbidity remova1

圖3　CODCr去除情況Fig.3　CODCrremova1

圖4　鈣硬度去除情況Fig.4　Ca1cium hardness remova1

從圖4可以看出，鈣硬度平均去除率為23%左右，鈣硬度主要在沉淀池通過化學(xué)反應(yīng)和物理沉降得以去除，濾池對(duì)鈣硬度的去除無甚幫助。從圖中還能看出經(jīng)過濾池后有鈣硬度上升的情況出現(xiàn)，主要原因?yàn)樯氐奈勰囫Z化效果不佳。

5.2深度處理系統(tǒng)

深度處理穩(wěn)定運(yùn)行后，處理效果良好，通過超濾-反滲透-鈉離子交換器工藝的深度處理后，出水的硬度不大于0.03 mmo1/L?？梢詾槿珡S冷軋、加熱爐等單元提供軟化水。出水硬度如圖5所示。

從圖5可以看出，鈉離子交換器出水硬度未超過0.02 mmo1/L，平均出水硬度不超過0.01mmo1/L。

圖5　出水硬度Fig.5　Turbidity of eff1uent water

5.3污泥系統(tǒng)

本工程設(shè)計(jì)污泥產(chǎn)量為384 m3/d，污泥脫水間設(shè)置3臺(tái)400 m2板框壓濾機(jī)，每日運(yùn)行1班。本工程投產(chǎn)后壓濾機(jī)運(yùn)行情況良好，污泥含固率≤65%。

6　技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

項(xiàng)目實(shí)施前，每天需要購(gòu)買60 000 t工業(yè)新水，按照購(gòu)買價(jià)為1.5元/t計(jì)算，每天水費(fèi)約為9萬元，一年的水費(fèi)約為2 700萬元。按照當(dāng)?shù)匚廴井?dāng)量計(jì)算得知每年的排污費(fèi)大約在800萬元左右。項(xiàng)目建成后，按照廢水處理規(guī)模2 500 m3/h計(jì)，一年的運(yùn)行費(fèi)用約為3 000萬元。從以上計(jì)算可知：每年節(jié)省費(fèi)用500萬元左右，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

7　結(jié)語

鋼鐵企業(yè)綜合廢水經(jīng)過高效沉淀（帶石灰、碳酸鈣軟化系統(tǒng)）-MBBR生化-過濾組合工藝的預(yù)處理后，出水CODCr的質(zhì)量濃度不大于30mg/L，SS的質(zhì)量濃度不大于5mg/L，濁度不大于3 NTU，能夠滿足工業(yè)新水的水質(zhì)要求；預(yù)處理出水再經(jīng)超濾-反滲透-鈉離子交換組合工藝的深度處理后，硬度不大于0.03 mmo1/L，可以為全廠冷軋、加熱爐等單元提供軟水。工程運(yùn)行結(jié)果表明，該工藝處理效果理想，各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)良好，在鋼鐵行業(yè)具有推廣意義。

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Project example of treatment of comprehensive wastewater from iron and steel enterprises

LIN Nv-yu1，2，CHEN Zhi-jian1，2
（1.CISDI Engineering Co.，Ltd.，Chongqing 400013，China；2.Chongqing Engineering Research Center for Technology of Urban Wastewater Treatment，Chongqing 400045，China）

In view of the characteristics of comprehensive wastewater from iron and stee1 enterprises and the requirement of reuse water qua1ity，a combined process of efficient coagu1ation precipitation（with 1ime，soda ash softening system）-MBBR biochemica1 techno1ogy-fi1tration pretreatment and u1trafi1tration-reverse osmosis doub1e membrane advanced treatment，were used to treat the said kind of wastewater from an iron and stee1 p1ant.The engineering operating resu1ts showed that，the treatment effect was satisfactory and the running indexes were good.Through the pretreatment，the mass concentration of CODCrin the eff1uent water were not above 30mg/L，and the mass concentration of SS was 1ower than 5mg/L，which met the requirement of industria1 water. The hardness of the eff1uent water from the advanced treatment unit was not above 0.03 mmo1/L，which satisfied the requirement of soft water.

comprehensive wastewater；coagu1ation sedimentation；wastewater treatment；advanced treatment

X703.1；TF085；X757

B

1009-2455（2016）03-0058-04

林女玉（1982-），女，福建龍巖人，工程師，主任設(shè)計(jì)師，本科，主要從事冶金行業(yè)的水處理設(shè)計(jì)工作，（電子信箱）nvyu.1in@cidsi.com.cn。

2016-02-22（修回稿）