利用鋼鐵生產(chǎn)廢水實現(xiàn)零排放

王 巖， 李朝暉

（河北辛集市澳森鋼鐵有限公司， 河北 辛集 052360）

利用鋼鐵生產(chǎn)廢水實現(xiàn)零排放

王 巖， 李朝暉

（河北辛集市澳森鋼鐵有限公司， 河北 辛集 052360）

以澳森鋼鐵公司污水處理廠為例，介紹了回收利用鋼鐵生產(chǎn)廢水的工藝設(shè)備。采取了適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)將廢水回收利用，實現(xiàn)零排放。

生產(chǎn) 廢水處理 零排放

我國水資源短缺，而鋼鐵行業(yè)又是耗水大戶，減少鋼鐵行業(yè)耗水量是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然選擇，而一般的污水處理采用混凝沉淀、調(diào)整pH和過濾等的物理化學(xué)水處理方法，僅能滿足排放要求，不能達(dá)到廢水的回收再利用，因此在鋼鐵行業(yè)中，外排廢水量約為企業(yè)新水用量的60%，如果采取適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)將廢水回收利用，而且外排廢水量為企業(yè)新水用量的60%，因此在鋼鐵行業(yè)中，如果采取適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)將廢水回收循環(huán)利用，實現(xiàn)零排放，不僅是對環(huán)境的巨大貢獻(xiàn)，同時也是鋼鐵行業(yè)節(jié)能降耗的好辦法。

1 改造前的廢水情況

河北辛集澳森鋼鐵公司（全文簡稱澳森鋼鐵公司）東廠區(qū)日產(chǎn)廢水7 200 t，雖然之前采取了一些污水處理辦法，外排水達(dá)到了國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，但仍不能回收利用，每天外排約4 000 t，會造成環(huán)境問題，而且需要補充大量新水，造成資源浪費，成本上升。澳森鋼鐵公司東廠區(qū)廢水水質(zhì)見表1。

從表1可以看出，廢水中含有大量懸浮物（SS）、鐵氧化物、機(jī)油、氯離子等物質(zhì)。綜合廢水中化學(xué)需氧量COD較低，其質(zhì)量濃度在70 mg/L左右，廢水中的難去除的物質(zhì)主要是油類、鐵的化合物、鈣鎂硬度、堿度等。

考慮到廢水水質(zhì)和排放情況，澳森公司決定新上污水處理項目。

2 廢水處理工藝和設(shè)備

根據(jù)表1所示公司廢水特點，一類是優(yōu)質(zhì)用水戶排水（電廠、汽機(jī)、制氧、風(fēng)機(jī)等動力系統(tǒng)），二類廢水為惡劣水質(zhì)用戶排水（軋鋼濁環(huán)、生活、鍋爐濃鹽水、煤氣排水等）。

表1 澳森鋼鐵公司東廠區(qū)廢水水質(zhì)表

據(jù)此處理工藝分為預(yù)處理段、深度處理段和污泥綜合處理段。預(yù)處理段是平常所說的污水處理過程，所處理廢水可以達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)；深度處理段主要是凈化廢水，使之可以達(dá)到回收利用的目的；污泥綜合處理段是把預(yù)處理段產(chǎn)生的污泥，經(jīng)重力濃縮后再脫水后，做成泥餅外運。

對于一類廢水節(jié)省預(yù)處理工段，直接進(jìn)入深度處理段；二類廢水進(jìn)入預(yù)處理工段處理。

考慮到深度處理的能力，預(yù)處理工段的出水需要化驗，符合深度處理的進(jìn)行深度處理，不符合的直接用于生產(chǎn)車間濁環(huán)系統(tǒng)的補水。

綜上所述，確定廢水處理工藝如下頁圖1所示。

2.1 預(yù)處理段

從圖1可以看出，預(yù)處理段主要去除廢水去除懸浮物、油類和部分COD，還要解決污水的COD、膠狀物及固體懸浮物（SS）質(zhì)量濃度負(fù)荷沖擊和鐵物質(zhì)的負(fù)荷沖擊。

對加藥氣浮、混凝沉淀以及除鐵預(yù)處理，主要利用原有2座地溝污水排放池改造成綜合污水調(diào)節(jié)池。其中1座的1/3改成曝氣調(diào)節(jié)池，采用強(qiáng)制曝氣的方式將廢水中的亞鐵離子轉(zhuǎn)化成三價鐵離子，同時均勻水質(zhì)，剩余部分及另1座用來收集、沉渣、定期除渣。

圖1 澳森公司廢水處理工藝簡圖

因為廢水中的油類、固體懸浮物、鐵氧化物等都會影響后續(xù)回用處理裝置的運行，所以可通過物化預(yù)處理的方法加以去除，同時有利于回用水處理工段長期穩(wěn)定的運行。

2.1.1 氣浮

渦凹?xì)飧。–AF）系統(tǒng)用于去除工業(yè)污水中的油脂、SS。整個氣浮系統(tǒng)共由5部分組成，如圖2所示。

通過渦凹?xì)飧。–AF）設(shè)備對油類、固體懸浮物（SS）的去除率超過80%，生化需氧量（BOD）及COD的去除率可達(dá)60%以上，能促進(jìn)硫化物的氧化，減少污水中的含硫量，處理廢水能力為200 m3/h。

2.1.2 混凝高密度沉淀

氣浮出水自流入混凝吸附高密度沉淀池內(nèi)，進(jìn)行對廢水中鐵化合物的堿沉、絮凝沉淀、殘油以及降低部分COD。泥水混合物流入沉淀池斜管底部，污泥在斜管下的沉淀區(qū)從水中分離出來，此時的沉淀為阻礙沉淀；剩余絮片被斜管截留，該分離作用是遵照斜管沉淀池機(jī)理進(jìn)行的。

圖2 渦凹?xì)飧。–AF）系統(tǒng)圖

在混合池內(nèi)設(shè)置快速攪拌機(jī)，使得投加的藥劑快速與池內(nèi)原水充分混合均勻，用以形成小的絮體?；炷闹饕饔檬鞘箲腋☆w粒脫穩(wěn)。經(jīng)過預(yù)混凝的原水流至反應(yīng)池內(nèi)圓形導(dǎo)流筒的底部，原水、回流污泥和助凝劑由導(dǎo)流筒內(nèi)的攪拌槳由下至上混合均勻。由慢速攪拌反應(yīng)池和推流式反應(yīng)池組成串聯(lián)反應(yīng)單元，已獲得較大絮體，達(dá)到沉淀區(qū)內(nèi)快速沉淀。

混凝劑結(jié)合高效吸附劑來去除廢水中的鐵離子及大部分影響COD物質(zhì)。

2.2 深度處理階段

經(jīng)過預(yù)處理階段的廢水已經(jīng)去除了大部分懸浮物、油類等，可以進(jìn)入深度處理階段，同時進(jìn)入深度處理階段的還有一類廢水，所以深度處理階段主要去除大部分殘留影響COD、SS、鐵化合物等污染物。設(shè)備主要包括：軟化系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)和反滲透（RO）系統(tǒng)（反滲透系統(tǒng)）以及一類廢水的加藥裝置。

2.2.1 深度除懸浮物處理

高密度沉淀池出水一半的懸浮物小于30 mg/L，需進(jìn)行徹底清除懸浮物后再進(jìn)行高效除鐵反應(yīng)。選擇石英砂過濾器來去除廢水中的懸浮物。利用過濾器內(nèi)所填充的精制石英砂濾料，當(dāng)進(jìn)水自上而下流經(jīng)濾層時，水中的懸浮物及黏膠質(zhì)顆粒被去除，從而使水的濁度降低。

2.2.2 深度除鐵

為了保障后續(xù)脫鹽工藝的長期穩(wěn)定、高效運行，需對經(jīng)預(yù)處理后的廢水進(jìn)行鐵離子的深度去除。利用高效除鐵錳反應(yīng)器，接觸氧化鐵，廢水經(jīng)過簡單曝氣絮凝、沉淀后進(jìn)入濾罐，在濾料表面催化劑的作用下，去除亞鐵離子。

2.2.3 加藥裝置

加藥裝置可以精確配置各類固體和液體的化學(xué)藥品的溶液，再用計量泵準(zhǔn)確投加以達(dá)到工藝要求，本加藥裝置設(shè)置絮凝劑加藥裝置、殺菌劑加藥裝置、超濾反洗加藥裝置、加酸裝置、阻垢劑加藥裝置、還原劑加藥裝置。

加藥箱滿足至少72 h加藥量，配備低液位報警，絮凝劑、殺菌劑、還原劑加藥裝置配備溶解箱及攪拌器，用于清除廢水中的影響COD物質(zhì)。

2.2.4 活性炭過濾器和超濾裝置

活性炭過濾器和超濾裝置主要用于去除廢水中的懸浮物、膠體、有機(jī)物、硅等。

超濾膜有良好的去除顆粒、濁度、微生物、膠體的功能，同時還去除部分影響COD物質(zhì)的功能。

超濾反沖洗時氧化劑加藥和化學(xué)清洗，在超濾膜反洗時不定期向反洗水中投加NaCl進(jìn)行殺菌。氧化加藥裝置由氧化劑溶液箱、計量泵、液位開關(guān)等構(gòu)成。化學(xué)清洗裝置包括1臺清洗液箱、清洗保安過濾器、清洗泵以及配套管道、閥門和儀表等。

為了提高系統(tǒng)的水利用率，超濾的反洗水收集后，送入調(diào)節(jié)池進(jìn)行再次處理。

2.2.5 軟化系統(tǒng)

經(jīng)過超濾裝置之后的水，進(jìn)入陽離子交換樹脂軟化床進(jìn)行軟化處理。由于水為循環(huán)排放水，高硬度高堿度，直接進(jìn)入反滲透會對膜造成嚴(yán)重污堵，需先對其進(jìn)行軟化處理。軟化采用樹脂軟化，使軟化后水質(zhì)硬度不高于300 mg/L。盡量延長再生周期。

軟化器材質(zhì)為玻璃鋼，直徑是1500mm，共7臺，6用1備，2臺一組，每組處理水能力最大為80m3/h。陽離子交換樹脂采用強(qiáng)酸型陽離子樹脂－001x7，樹脂裝填高度為1 000 mm。

與多路閥相連的進(jìn)水和產(chǎn)水口用法蘭連接，進(jìn)水和產(chǎn)水管路和閥門材質(zhì)為不銹鋼，排放管路、吸鹽管路及閥門材質(zhì)均為UPVC。每套再生系統(tǒng)都配有一個鹽再生罐，鹽水箱采用PE材質(zhì)，容積2 000 L。

整套軟化系統(tǒng)的總?cè)胨芘c多介質(zhì)過濾出水管路相連，各支產(chǎn)水管匯總為一總產(chǎn)水管向軟水箱供水。整個系統(tǒng)自動化操作，每組軟化床的軟化工作周期為24 h。

2.2.6 RO系統(tǒng)

RO系統(tǒng)即反滲透系統(tǒng)，其原理是原水在高壓力的作用下通過反滲透膜，水中的溶劑由高濃度向低濃度擴(kuò)散從而達(dá)到分離、提純、濃縮的目的，反滲透膜元件除鹽率可以高達(dá)99.7%。能有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機(jī)物等（去除率高達(dá)97%～98%）。系統(tǒng)具有出水水質(zhì)好、能耗低、無污染、工藝簡單、操作簡便等優(yōu)點。

綜合廢水中氯離子質(zhì)量濃度在900 mg/L左右，出水要求小于50 mg/L，因此需選擇RO膜進(jìn)行脫除氯離子、脫鹽。

2.3 污泥脫水處理系統(tǒng)

污泥脫水處理系統(tǒng)選用板框脫水機(jī)。

2.4 電氣控制系統(tǒng)

2.4.1 電氣系統(tǒng)

系統(tǒng)的動力配電采用總進(jìn)線分盤方式。系統(tǒng)配置數(shù)臺動力配電柜以滿足水泵等用電設(shè)備的需要。為保證電動機(jī)的絕對安全，各泵均配置空氣開關(guān)、交流接觸器、電機(jī)綜合保護(hù)器等；配電控制回路采用綜合性保護(hù)，出現(xiàn)缺相、過流、過載等故障后，可有效斷開單臺設(shè)備供電電源，防止損壞電動機(jī)。

系統(tǒng)設(shè)有多臺就地操作盤和就地儀表盤，在就地操作盤上配置設(shè)備運行指示燈、控制鈕和報警指示燈、報警器，就地操作盤可以對各泵、自動閥等用電設(shè)備和系統(tǒng)控制點的運行、停止、故障等進(jìn)行顯示和報警。就地操作盤設(shè)有手動/自動轉(zhuǎn)換鈕，在手動狀態(tài)下可隨時啟停各泵及自動閥等；就地儀表盤就地顯示系統(tǒng)各運行參數(shù)。

2.4.2 控制系統(tǒng)

程控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式為：PLC集中控制＋上位工控機(jī)系統(tǒng)。

整個程控系統(tǒng)由控制柜、操作臺、PLC可編程序邏輯控制器、現(xiàn)場儀表及傳感器等組成。操作臺設(shè)在控制中心，程控系統(tǒng)的PLC采用SIEMENS產(chǎn)品。程控系統(tǒng)考慮了設(shè)備的相關(guān)連鎖要求。PLC可編程控制器的數(shù)據(jù)總線可以聯(lián)接與全廠DCS系統(tǒng)的接口相匹配。

計算機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)由上位機(jī)與PLC進(jìn)行通訊，具備完成現(xiàn)場工藝參數(shù)的采集、處理、顯示、控制、報警、打印等工作，根據(jù)工藝要求可實現(xiàn)多種畫面顯示功能。例如：控制畫面、動態(tài)流程圖畫面、工藝操作畫面、過程報警畫面、工藝參數(shù)實時趨勢、歷史趨勢畫面、報表打印畫面等。

3 廢水處理效果

廢水處理系統(tǒng)經(jīng)過一段時間運行后，效果良好（見表2）。

表2 處理后廢水各項指標(biāo)

從表2可以看出，各項指標(biāo)都達(dá)到可以循環(huán)使用效果，廢水回收率達(dá)95%以上，且每天可以減少補充新水約4 000 t，在環(huán)境保護(hù)和降低成本上都取得了良好的效果。

（編輯：苗運平）

Zero Discharge of Wastewater from Iron and Steel Production

Wang Yan,Li Zhaohui
（Hebei Xinji Aosen Steel Co.,Ltd.,Xinji Hebei 052360）

Taking the sewage treatment plant of Aosen Steel Corp as an example,this paper introduces the process equipment recycling wastewater from iron and steel production.Appropriate process technology has been adopted to recycle waste water and realize zero discharge.

production,wastewater treatment,zero discharge

X703

A

1672-1152（2017）04-0087-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.33

2017-04-25

王巖（1981—），男，畢業(yè)于邢臺職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)于河北辛集市澳森鋼鐵有限公司風(fēng)電部工作，工程師。