高效沉淀加雙膜法處理技術(shù)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(chǎn)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(huán)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(fā)展課題。根據(jù)唐鋼生產(chǎn)實際，確定采用雙膜法加混床處理工業(yè)廢水與市政中水分別生產(chǎn)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(qū)廢水和城市中水。

2　工藝流程

水處理中心水源有各廠工業(yè)廢水和市政中水兩種?？紤]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(yè)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(zhì)指標見表1所示）。

表1　市政中水水質(zhì)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(jīng)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(qū)與沉泥區(qū)。

圖1　凈化水工藝流程圖

（2）水中顆粒沉淀過程首先經(jīng)過攪拌混合，進入推流反應，最后進入斜板澄清區(qū)。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(zhì)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，F(xiàn)e＜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(shù)的確定

3.1　預處理部分主要工藝參數(shù)

3.1.1中水和廢水處理能力的確定

唐鋼南區(qū)整個工業(yè)循環(huán)量約為13×104m3/h，考慮南區(qū)循環(huán)水量的特點，最終確定為中水和工業(yè)廢水最大處理能力各為3000 m3/h。各主要構(gòu)筑物參數(shù)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(jīng)過燒杯試驗與現(xiàn)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(yè)廢水V濾出水水質(zhì)

中水線和工業(yè)廢水線V濾出水水質(zhì)見表2。

表2　產(chǎn)線V濾出水水質(zhì)

3.2　深度處理主要工藝參數(shù)

3.2.1依據(jù)一鋼廠、二鋼廠的連鑄、轉(zhuǎn)爐汽化等RO用水特點，冷軋廠和130 t發(fā)電鍋爐用除鹽水的特點，再結(jié)合鹽分平衡最終確定RO最大生產(chǎn)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(chǎn)混床罐，單臺處理能力為100 m3/h。

3.2.2各機組產(chǎn)水水質(zhì)見表3。

表3　各機組產(chǎn)水水質(zhì)

4　實際運行效果

自2010年3月16日投產(chǎn)以來，共停用全部七座深井水泵站、九座各子系統(tǒng)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(zhì)提高，各系統(tǒng)濃縮倍率由過去1.4提高到2.0，年節(jié)約新水水費1700萬元，每年節(jié)約藥劑費用400萬元。

RO膜濃水用于燒結(jié)和渣山除塵，做到真正意義上的廢水零排放，實現(xiàn)社會與經(jīng)濟效益雙贏，為鋼鐵企業(yè)利用城市中水創(chuàng)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(zhì)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(tǒng)長期穩(wěn)定運行，應建立各個處理單元進、出水水質(zhì)標準，確保水質(zhì)達到標準。

6　結(jié)語

唐鋼水處理中心，主要包括處理城市中水和工業(yè)廢水預處理系統(tǒng)、廢水深度處理系統(tǒng)，項目投運后，實現(xiàn)了唐鋼南區(qū)工業(yè)廢水全部回收處理，深井水實現(xiàn)全部關(guān)停。各循環(huán)水系統(tǒng)補水水質(zhì)提高，濃縮倍數(shù)逐步提高，結(jié)垢和腐蝕現(xiàn)象大大降低。實現(xiàn)了廠區(qū)內(nèi)工業(yè)用水的綜合處理和循環(huán)利用，既減少了外排廢水、涵養(yǎng)了地下水源，創(chuàng)造了可觀社會效益，又提高了設備運行的安全穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，為中水替代自然水源在工業(yè)領(lǐng)域進一步推廣應用提供了重要理論和實踐依據(jù)。