某鋼鐵園區(qū)綜合污水水質(zhì)監(jiān)測調(diào)查及處理分析

侯亞龍

(忻州市生態(tài)環(huán)境局神池分局環(huán)境監(jiān)測站，山西 忻州 036199)

引 言

中國鋼鐵行業(yè)規(guī)模和發(fā)展趨勢令世界矚目。鋼鐵企業(yè)的各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)幾乎都離不開水，是耗水大戶[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計，鋼鐵行業(yè)總用水量約占全國工業(yè)用水的10%[2]。因此，鋼鐵行業(yè)高速發(fā)展的同時，進(jìn)行綜合污水水質(zhì)監(jiān)測調(diào)查與特征分析，從而強(qiáng)化科學(xué)管理、突破關(guān)鍵節(jié)水技術(shù)、減少污水排放等，顯得尤為重要。本文主要對某鋼鐵園區(qū)進(jìn)行綜合污水水質(zhì)監(jiān)測調(diào)查分析，以找出該綜合污水處理廠污水水質(zhì)、水量時空變化特征，從而為園區(qū)綜合廢水資源化回用提出解決方案。

1 一般鋼鐵企業(yè)污水來源及水質(zhì)特點

鋼鐵企業(yè)大多集燒結(jié)、焦化等各生產(chǎn)和機(jī)械等輔助工序為一體，污水主要來源及特點有[3]：1) 焦化污水。成分十分復(fù)雜，污染物濃度高且難降解。2) 轉(zhuǎn)爐除塵污水。呈堿性且含有大量懸浮物，主要成分為Fe2O3和Fe2O。3) 高爐煤氣洗滌水。主要是一些礦物質(zhì)和煤氣中的酚、氰等物質(zhì)。4) 軋鋼污水。熱軋污水含有大量的氧化鐵皮和油脂，冷軋污水種類較多，成分復(fù)雜，主要有中性鹽和含鉻污水等。

由于大型鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)工藝相類似，故其典型的污染物大多包括懸浮物、油類、可溶性鹽等[4]。其中，SS主要是由水中的懸浮物和膠體物質(zhì)引起的，或者由氧化鐵皮、金屬粉塵等組成的SS等，其來源于空氣進(jìn)入、補(bǔ)充水帶入、循環(huán)水系統(tǒng)運行中生成，以及在煤氣清洗、沖渣、火焰切割、淬火冷卻等生產(chǎn)過程。COD是表示水中還原性物質(zhì)多少的一個指標(biāo)，主要是有機(jī)物，其來源于補(bǔ)水進(jìn)入工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)，工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)投加的水質(zhì)穩(wěn)定藥劑(有相當(dāng)部分是高分子有機(jī)藥劑及還原性較強(qiáng)的物質(zhì))。硬度與堿度主要隨著循環(huán)冷卻水被濃縮而升高。油主要由于連鑄、熱軋等主工藝設(shè)備泄漏的液壓油進(jìn)入系統(tǒng)。鹽類物質(zhì)主要隨補(bǔ)水進(jìn)入循環(huán)水系統(tǒng)并不斷被濃縮而來。

2 某鋼鐵園區(qū)綜合污水污水來源及其排放特征分析

鋼鐵企業(yè)污水主要來源于各生產(chǎn)工序排放水，具有污染程度大、污染物變化波動大，含鹽量高，有大量的懸浮物、油和雜質(zhì)，對環(huán)境危害大等特點。本課題選取的鋼鐵園區(qū)綜合污水水質(zhì)水量時空分布不均衡，應(yīng)對其進(jìn)行長期有效監(jiān)測，統(tǒng)計監(jiān)測地水質(zhì)數(shù)據(jù)。具體的，以pH值、含油量、COD、濁度和懸浮物等參數(shù)為長期監(jiān)測指標(biāo)，分析總結(jié)該園區(qū)綜合污水處理廠水質(zhì)變化規(guī)律，從而為后續(xù)采用高密度沉淀池+Ⅴ型濾池工藝提供數(shù)據(jù)支撐。

該鋼鐵企業(yè)園區(qū)共有36個污水排放口(普通32個，特殊4個)，有3個污水提升泵站，將截留匯集的污水輸送至污水處理廠。每個泵站負(fù)責(zé)收集的污水排放口及污水來源具體如第171頁圖1所示。3個污水提升泵站設(shè)置詳細(xì)位置，即鋼鐵企業(yè)廠區(qū)污染源及監(jiān)測點位平面圖如第171頁圖2所示。

圖1 每個泵站負(fù)責(zé)收集的污水排放口及污水來源

圖2 鋼鐵企業(yè)廠區(qū)污染源及監(jiān)測點位平面圖

由圖1可知，1號泵站主要以生活污水為主，2號泵站以工業(yè)廢水為主，3號泵站為典型的工業(yè)廢水。

2.1 污水排放量特征分析

對該1號泵站、2號泵站、3號泵站污水流量進(jìn)行監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，1號泵站在16:00時流量最大，有明顯的規(guī)律可尋，可能由于1號泵站納入了生活污水，且所納入的生活污水包括餐飲、洗漱等生活所必需的用水排放，而16:00時是園區(qū)工人下班前的洗澡時間，故呈現(xiàn)所述的動態(tài)變化規(guī)律；而2號泵站、3號泵站污水排放呈現(xiàn)非線性特征，可能由于其主要以各生產(chǎn)車間排放水為主，沒有固定的時間。各泵站流量一天24 h變化曲線如圖3所示。

圖3 各泵站流量24 h變化曲線

2.2 污水水質(zhì)監(jiān)測分析

對該園區(qū)污水處理廠1號、2號、3號泵等出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，通過分析監(jiān)測水質(zhì)數(shù)據(jù)，得到3個泵站及調(diào)節(jié)池內(nèi)污水pH、濁度變化曲線。由變化曲線可知，3個泵站中污水濁度和pH變化幅度不大，而調(diào)節(jié)池變化明顯，體現(xiàn)鋼鐵園區(qū)污水時空變化差異大、非線性排放特征。同時，鋼鐵園區(qū)綜合污水廠1號、2號、3號泵水質(zhì)情況具體如表1所示。

表1 鋼鐵園區(qū)綜合污水廠1號、2號、3號泵水質(zhì)情況

由表1可知，1號泵站因主要以生活污水為主，水中COD和懸浮物含量高；2號泵站以工業(yè)廢水為主，其電導(dǎo)率較高；3號泵站為典型的工業(yè)廢水，其含油量高。

3 某鋼鐵園區(qū)綜合污水處理廠工藝分析

某鋼鐵園區(qū)綜合污水處理廠廠區(qū)占地340 m×100 m，采用調(diào)節(jié)池+混凝沉淀+高密度沉淀池+V型濾池處理工藝，日處理污水18萬m3，符合工業(yè)污水排放標(biāo)準(zhǔn)。該污水處理廠涵蓋工業(yè)園區(qū)所有可回收普通工業(yè)及生活污水，各生產(chǎn)工序排放的污水經(jīng)污水截留系統(tǒng)截留匯集后集中處理。然而，其外排污水中含有一定量的SS、COD、BOD、氨氮、油等，污染物總量大，對受納河流的生態(tài)環(huán)境具有一定的沖擊。因此，該鋼鐵園區(qū)綜合污水處理廠2013年完成擴(kuò)容升級改造，處理后出水可以回用于生產(chǎn)系統(tǒng)。

其中，園區(qū)綜合污水處理廠采用兩級混凝處理工藝。首先，在污水進(jìn)入高密度沉淀池絮凝區(qū)前，投加石灰[Ca(OH)2，純度≧92%，粒徑200目(74 μm)]和聚合硫酸鐵(鐵含量大于9%)溶液于一次混凝池內(nèi)，以吸附水中有機(jī)物和油等，同時，經(jīng)石灰處理的污水的pH升高到9.0左右，使金屬離子形成碳酸鈣、氫氧化物沉淀，并以污泥的形式排除。其次，在高密度沉淀池反應(yīng)區(qū)和污泥循環(huán)管路上投加PAM，在二次混凝池投加PFS溶液和硫酸(硫酸濃度為98%)；最后，濾池出水采用投加液態(tài)次氯酸鈉消毒。

3.1 配水構(gòu)筑物

在鋼鐵工業(yè)綜合污水處理回用過程中，尤其對于典型的鋼鐵工業(yè)園區(qū)工業(yè)與生活混合污水的處理，僅有物理過程是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須選擇合適的加藥化學(xué)處理。各類污水經(jīng)過截留管渠截留后，由提升泵站送至配水構(gòu)筑物。投加混凝劑后的廢水經(jīng)過快速混合后，經(jīng)溢流堰均勻配水，使污水相關(guān)指標(biāo)滿足一定的要求后，通過管道進(jìn)入高密度沉淀池，從而使污水進(jìn)行下一階段的處理。

3.2 髙密度沉淀池

主要是由絮凝反應(yīng)池和沉淀濃縮系統(tǒng)組成。前者包括一個能量擴(kuò)散室和一個非混合室，能量擴(kuò)散室使混凝劑、助凝劑、回流污泥與原水充分混合，然后在非混合室產(chǎn)生較大、均勻的礬花。后者是前者的后置系統(tǒng)，主要作用是將礬花與水分離，去除多余礬花，保證出水水質(zhì)。由此可見，絮凝反應(yīng)池是高密度沉淀池的特點之一。此外，高密度沉淀池底部刮泥機(jī)的連續(xù)刮掃加速沉淀區(qū)污泥濃縮，為污水的澄清過濾處理提供有利條件。

3.3 Ⅴ型濾池

Ⅴ型濾池由兩側(cè)進(jìn)水槽設(shè)計成Ⅴ字型而得名，采用較粗濾料(石英砂粒1.5 mm)和較厚濾層(1.5 m)的均質(zhì)濾料。在Ⅴ型濾池前設(shè)有6個等流量配水渠，向6個濾池均勻配水。由于有特殊規(guī)格的濾孔及堰，通過“阻塞補(bǔ)償”法控制過濾水的恒定流量及恒定水位，整個濾層在縱向上粒徑分布較均勻，在氣、水反洗再加始終存在的橫向表面掃洗下，不會發(fā)生水力分級現(xiàn)象[5]。

Ⅴ型濾池的運行全部采用自動控制，在每個濾池設(shè)置阻塞傳感器及水質(zhì)在線監(jiān)測裝置，同時通過設(shè)置液位計，控制濾池的水位。

根據(jù)調(diào)研顯示，因高密度沉淀池較其他沉淀池有很多優(yōu)點，國內(nèi)鋼鐵園區(qū)綜合污水處理廠采用此工藝的比例較高。但是，要保證高密度沉淀池的處理效果，不能僅依靠工藝自身的優(yōu)勢，仍需設(shè)計和運行人員根據(jù)實際情況及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。

3.4 污水處理廠運行現(xiàn)狀評價分析

對該鋼鐵園區(qū)綜合污水處理廠出水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測，并將其相關(guān)水質(zhì)指標(biāo)與回用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，具體如表2所示。

表2 鋼鐵園區(qū)綜合污水廠出水水質(zhì)情況

該園區(qū)綜合污水廠主要功能是去除污水中的懸浮物、有機(jī)物等，同時，由表2可知，該污水廠出水水質(zhì)指標(biāo)平均值都能達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

綜上所述，通過調(diào)查園區(qū)各生產(chǎn)工序外排污水水質(zhì)、水量變化規(guī)律可知，該鋼鐵企業(yè)園區(qū)內(nèi)3個泵站污水在排放時間、主要污染物、排放量差異明顯，1號泵站因主要為生活污水為主，水中COD和懸浮物含量高；2號泵站以工業(yè)廢水為主，其電導(dǎo)率較高；3號泵站為典型的工業(yè)廢水，其含油量高。但是，該綜合污水廠出水水質(zhì)指標(biāo)平均值都能達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。