鋼鐵企業(yè)水處理工藝探究

陳永茂

（中節(jié)能六合天融環(huán)?？萍加邢薰?，北京 100085）

1 工藝概況

水的循環(huán)利用是鋼鐵企業(yè)用水的基本特征，而濃縮倍數(shù)是衡量節(jié)水的一個(gè)重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同時(shí)，提高循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)，也是節(jié)水減排的重要手段。某鋼鐵廠工程一期淡水由水庫(kù)供給，為減少新水用量和外排水量，結(jié)合處理成本及廠區(qū)用水需求，確定全廠循環(huán)水的濃縮倍數(shù)為4，循環(huán)率為97.7%?？紤]部分遠(yuǎn)期預(yù)留水量，該工程的設(shè)計(jì)處理能力為6600m3/h。

根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合水庫(kù)水質(zhì)特點(diǎn)以及廠區(qū)工業(yè)用水的需求，對(duì)來(lái)自水庫(kù)的地表水進(jìn)行混凝、澄清、過(guò)濾等工藝進(jìn)行處理，工藝流程如圖1 所示。為滿足高濃縮倍數(shù)的要求，其中主工藝采用高密度澄清池與高效纖維濾池相結(jié)合的處理方法，出水暫硬≤1mmol/L，懸浮物＜2mg/L。

圖1 地表水處理工藝流程圖

鋼鐵行業(yè)的水處理工藝中，澄清技術(shù)的后續(xù)過(guò)濾工藝以V 型濾池、高速濾池為主，而將高密度澄清池與高效纖維濾池這兩種較先進(jìn)的澄清和過(guò)濾技術(shù)進(jìn)行結(jié)合應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)，尚不多見(jiàn)。

2 工藝特點(diǎn)

2.1 高密度澄清池

高密度澄清池是將混凝、斜板沉淀、污泥回流和排泥濃縮等多種技術(shù)相結(jié)合的一種新型的混凝沉淀模式，是較為先進(jìn)、應(yīng)用較為廣泛的新一代沉淀技術(shù)。沉淀技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過(guò)了三個(gè)階段。第一階段：基于水中懸浮物和水的比重差異，利用自然沉降來(lái)去除水體中的懸浮物。第二階段：基于成層沉淀的理論，利用顆粒物之間的碰撞、吸附，變成大顆粒污染物，加快下沉速度，從而去除水中的懸浮物。第三階段：通過(guò)向水體中投加回流污泥，利用污泥碰撞、吸附細(xì)微懸浮物，使之快速下沉至池底，最終將其去除。高密度澄清池是第三階段沉淀技術(shù)的重要代表，它綜合了澄清池、斜板沉淀池的優(yōu)點(diǎn)，能去除普通沉淀中難以處理的污染物。

某鋼鐵公司按照自主集成、技術(shù)創(chuàng)新的指導(dǎo)思想，對(duì)近幾年來(lái)引進(jìn)的污水處理廠高密度澄清池工藝技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)和完善，將其攻關(guān)成果應(yīng)用于地表水處理工藝中。

高密度澄清池包括三個(gè)功能區(qū)：絮凝反應(yīng)區(qū)、回流污泥接觸區(qū)和斜板分離區(qū)，工藝流程如圖2 所示。其具有去除率高、占地小、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、綜合投資省等優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛地應(yīng)用于各項(xiàng)領(lǐng)域，目前，其在歐洲已經(jīng)應(yīng)用多年，在國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)也有較廣泛的應(yīng)用。

圖2 高密度澄清池工藝

在某鋼鐵集團(tuán)歷年采用的種類繁多的澄清、沉淀池運(yùn)行實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)斜管沉淀容易堵塞、清理不便等缺點(diǎn)，采用斜板沉淀系統(tǒng)才能得到可靠的應(yīng)用，也能保證預(yù)期的去除效果，這也正是該鋼鐵集團(tuán)污水處理廠運(yùn)行成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。某鋼鐵廠原水處理工程高密度澄清池是通過(guò)在該鋼鐵集團(tuán)運(yùn)行五年來(lái)積累的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行消化、改造、完善，進(jìn)而自主集成的成套設(shè)備。

某鋼鐵廠高密度澄清池工藝中，投入藥劑的原水由混合及配水池進(jìn)入澄清池的反應(yīng)區(qū)，并加入高分子聚合物，同時(shí)，將高密度澄清池池底沉泥提升至反應(yīng)區(qū)?；亓魑勰喾植荚谒w中，和水體中的細(xì)微污染物碰撞，吸附黏接膠體、懸浮物，形成大顆粒污染物，下沉至池底，污染物得以去除?；亓魑勰嗟拇嬖冢龃罅伺鲎哺怕?，降低對(duì)絮凝體的粒徑要求，從而節(jié)省了絮凝劑的用量。池內(nèi)污泥濃度長(zhǎng)期處于高位運(yùn)行，也增強(qiáng)了高密度澄清池的抗沖擊能力。

沉淀區(qū)上升速度可達(dá)20 ～40m/h，高密度礬花在此得到很好的沉淀，澄清水由集水槽收集后，進(jìn)入后混凝池，進(jìn)一步反應(yīng)并調(diào)整pH 值后，輸送至濾池進(jìn)行過(guò)濾處理。沉水式布水渠和均布在水面上的三角收水槽，使池內(nèi)布水均勻，避免了水流短路情況的發(fā)生，確保了出水水質(zhì)穩(wěn)定可靠。

2.2 高效纖維濾池

20 世紀(jì)80 年代初，在高分子材料技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上，軟狀纖維濾料過(guò)濾技術(shù)誕生了，這種技術(shù)彌補(bǔ)了顆粒濾料反洗水力分級(jí)的缺陷，也突破了顆粒濾料過(guò)濾效率受濾料粒徑限制的局限。

日本最先開(kāi)始研究纖維過(guò)濾，英國(guó)、瑞典、前蘇聯(lián)也相繼進(jìn)行了纖維過(guò)濾的研究，目前國(guó)內(nèi)的研究也達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。纖維過(guò)濾技術(shù)自誕生以來(lái)，在短短20年里，得到了廣泛發(fā)展及應(yīng)用，在電力、石化、冶金、化工、市政等行業(yè)已普遍使用，特別是在工業(yè)給水處理、自來(lái)水制備、高純水制備、循環(huán)冷卻水旁濾、污水深度處理回用等領(lǐng)域去除水中的大分子有機(jī)物和油類，在地下水處理中除鐵、除錳，尤其在去除膠硅等方面發(fā)揮了高新技術(shù)產(chǎn)品的特有作用。

以軟纖維作為濾料的濾池稱為纖維濾池，該種濾池截污容量比普遍砂濾池高出4 倍，是V 型濾池的改進(jìn)型。纖維濾池具備傳統(tǒng)快濾池的主要優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高濾速、高精度的過(guò)濾，以此減少占地面積，提高出水質(zhì)量，比V 型濾池更具有先進(jìn)性，具體對(duì)比情況如表1 所示。

某鋼鐵廠原水處理工程的高效纖維濾池采用了纖維束作為濾料，解決了傳統(tǒng)粒狀濾料的過(guò)濾精度受濾料粒徑限制等問(wèn)題。纖維束濾料之間的縫隙，隨著壓緊裝置可調(diào)，可充分適應(yīng)各種懸浮物的去除要求。微小的濾料直徑，極大地增加了濾料的比表面積和表面自由能，增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機(jī)會(huì)及濾料的吸附能力，從而提高了過(guò)濾速度和過(guò)濾精度。

高效纖維濾池采用上進(jìn)下出的進(jìn)水方式。借助濾池上端的壓緊裝置，將纖維束壓緊至設(shè)定高度，纖維束之間的縫隙變小，開(kāi)始過(guò)濾。水流在通過(guò)濾層時(shí)，懸浮物被截留，水質(zhì)得到凈化。隨著過(guò)濾的進(jìn)行，懸浮物逐漸堵塞纖維束之間的縫隙，濾層阻力變大。當(dāng)濾層阻力達(dá)到設(shè)定值后，進(jìn)水停止，開(kāi)始反沖洗。此時(shí)，壓緊裝置被提升，纖維束被放松，縫隙增大。清洗水從下至上通過(guò)濾層，將濾層截留的懸浮物沖出濾層，使濾層得到清洗。

表1 纖維濾池和V 型濾池的比較

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）高密度澄清池是集混凝與斜板沉淀、污泥回流、排泥濃縮于一體的新一代沉淀工藝，可以實(shí)現(xiàn)提高懸浮物的沉降速度和去除效率，同時(shí)還可以降低絮凝劑投加量。池內(nèi)的污泥高濃度工況，可以增強(qiáng)抗沖擊負(fù)荷能力，減少后續(xù)污泥處理設(shè)施的壓力。某鋼鐵廠高密度澄清池出水暫硬度≤1mmol/L，懸浮物≤5mg/L。

（2）高效纖維濾池采用纖維束濾料，通過(guò)過(guò)濾濾層阻力的反饋，調(diào)整壓緊裝置狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過(guò)濾、自動(dòng)反沖洗的目的。纖維束具有直徑細(xì)微、柔軟的特點(diǎn)，可增大過(guò)濾容量，有效去除水中細(xì)微懸浮物。某鋼鐵廠高效纖維濾池出水懸浮物＜2mg/L。

（3）將高密度澄清池和高效纖維濾池應(yīng)用于鋼廠水處理系統(tǒng)，該處理模式具有較好的處理效果和較低的運(yùn)行費(fèi)用，出水水質(zhì)完全可以滿足某鋼鐵廠濃縮倍數(shù)為4 的使用要求，具有良好的應(yīng)用前景。