首鋼長治鋼鐵公司廢水處理工程實例

任玉斌 李 芳 韓麗媛

（山西首鋼國際工程技術(shù)有限公司，山西 長治 046031）

節(jié)能減排，合理利用水資源、節(jié)約水資源、采取措施防治水污染，不僅是國家提高經(jīng)濟運行質(zhì)量的需要［1］，對企業(yè)而言，也是直接體現(xiàn)經(jīng)濟效益的支撐點。目前首鋼長鋼生產(chǎn)排水以型鋼路為界分為南北兩區(qū)排水渠，最終匯合后排入長北污水處理廠處理。如果將全廠生產(chǎn)排水回收處理，不但可以減少外排水量，減輕環(huán)境壓力［2］，而且還能減少新水取水量，所以建設(shè)工業(yè)污水處理站是非常必要的。

1 工程概況

首鋼長鋼為鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，主要工藝設(shè)施有焦化、煉鐵、煉鋼、軋鋼、石灰窯等。目前廠區(qū)無工業(yè)污水處理廠，針對這一現(xiàn)狀在廠區(qū)新建工業(yè)污水處理站，生產(chǎn)污水處理后進行回用，實現(xiàn)生產(chǎn)污水零排放，具有良好的環(huán)境、社會、經(jīng)濟效益。

全廠工業(yè)污水處理采用物化處理方法，通過投加碳酸鈉、石灰軟化、加藥混凝、澄清過濾，對水中的懸浮物、硬度及堿度等加以去除并對pH值進行調(diào)整。處理后的水全部進入新建深度處理車間處理，產(chǎn)水接至軟水站替代軟水及各除鹽水制備系統(tǒng)替代一級除鹽水。新建工業(yè)污水處理站最終產(chǎn)生的濃水全部回用于燒結(jié)混料及高爐沖渣，不外排。

2 廢水設(shè)計水量及水質(zhì)

工業(yè)污水處理站處理量16800m3/d。經(jīng)處理后預(yù)處理出水水質(zhì)和深度處理出水水質(zhì)需分別滿足《鋼鐵企業(yè)綜合污水處理廠工藝設(shè)計規(guī)范》 （GB 50672-2011）和廠內(nèi)除鹽水制備系統(tǒng)一級除鹽水的水質(zhì)要求，工業(yè)污水處理站進出出水水質(zhì)見表1。

3 污水處理工藝流程

3.1 預(yù)處理工藝流程

根據(jù)水質(zhì)情況，結(jié)合類似工程水系統(tǒng)經(jīng)驗，擬采用如圖1工藝流程。

廠區(qū)生產(chǎn)排水排至格柵間，經(jīng)格柵渠道進入調(diào)節(jié)提升泵站。格柵對直徑較大的垃圾進行去除。

廢水經(jīng)調(diào)節(jié)后由提升泵組送至高密度澄清池，在高密度澄清池中投加石灰、碳酸鈉、混凝劑及絮凝劑，去除污水中硬度、懸浮物及油。高密度澄清池沉淀污泥排入污泥脫水間的污泥貯池，經(jīng)板框壓濾機脫水后外運。

高密度澄清池出水經(jīng)配水堰板均勻的進入V型濾池，以去除殘留的懸浮物和膠體。濾池反沖洗采用氣水反沖洗，減少反沖洗水的使用。反沖洗的設(shè)置可根據(jù)時間或濾池濾層的阻塞情況實現(xiàn)全自動控制，也可以用手動方式進行強制反沖洗。沖洗的實際頻率取決于堵塞的頻率。從節(jié)約用水的需要出發(fā)，濾池反沖洗排水、污泥脫水間濾后水排入調(diào)節(jié)池進水口。

圖1 預(yù)處理單元工藝流程圖

3.2 深度處理工藝流程

圖2 深度處理工藝流程

V型濾池出水經(jīng)過超濾增壓泵提升后供給蒸汽加熱器進行加熱，加熱后出水進入自清洗過濾器，自清洗過濾器出水進入超濾系統(tǒng)，超濾產(chǎn)水進入超濾產(chǎn)水池；超濾產(chǎn)水經(jīng)過反滲透增壓泵提升進入保安過濾器，保安過濾器出水進入反滲透高壓泵，后進入反滲透裝置脫鹽，反滲透產(chǎn)水池的水通過增壓泵提升后進入廠區(qū)使用，一級反滲透濃水再次經(jīng)過反滲透，二級反滲透產(chǎn)水進入回用水池，二級濃鹽水進入濃水池，通過濃水外送泵送至用戶點。

3.3 污泥處理系統(tǒng)

來自高密度沉淀池的污泥先進入污泥濃縮池，儲存至含水率達到90%～95%后由污泥泵輸送至板框壓濾機脫水，將泥餅存放于儲泥斗，定期外運，濾液則排至調(diào)節(jié)池進行處理。

4 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

4.1 污水預(yù)處理單元

格柵渠：處理水量為700m3/h，2臺格柵，渠寬1.0m，渠深2.5m。

均質(zhì)調(diào)節(jié)池：設(shè)有效容積為3200m3的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)池2座，處理水量為800m3/h，水力停留時間4h。

高密度沉淀池：單座處理水量為375m3/h；設(shè)2座92.5m3的石灰反應(yīng)池，單池停留時間15min，配有快速攪拌器，用于石灰的快速混合反應(yīng)，從而達到更好的去除硬度和降低加藥量的目的；設(shè)2座12.3m3混凝池，單池停留時間2min，配備有快速攪拌器，用于混凝劑等的快速混合；設(shè)2座61.7m3的絮凝池，單池停留時間10min，絮凝反應(yīng)池是該裝置的獨特特點之一，含有一個高效能量分散室和一個非混合室，能量分散室通過變流量泵控制能量分散和污泥回流優(yōu)化絮凝反應(yīng)，非混合室產(chǎn)生能夠快速沉淀的較大的、均勻的礬花。高效能量分散室、非混合室及一些特殊設(shè)備（聚合物電解質(zhì)投加環(huán)，圓形中心穩(wěn)流板，圓形中心擋板進出口處的擋板裝置）的優(yōu)化設(shè)計對高密度沉淀池的良好性能至關(guān)重要；設(shè)2座斜管面積為32m2的沉淀池，斜管區(qū)上升流速11.6 m/h，采用斜管模塊將礬花和水分離，逆向流將水與污泥分離。沉積在池底的污泥借助于配有尖樁柵欄的刮泥機系統(tǒng)以促進濃縮效果，濃縮污泥濃度約20～80g/L。高密度沉淀池內(nèi)設(shè)置泥位探測儀，定期將剩余污泥抽出，送到污泥混合池，控制池內(nèi)的污泥量。

V型濾池：設(shè)3座260m3/h單格濾池，每座濾池的過濾面積為52.5m2，反沖洗水強度為15m3/（m2·h），反沖洗氣強度為55m3/（m2·h）。V型濾池采用均粒濾料截留水中的懸浮物，進一步去除污水中的COD、SS等污染物，出水SS更低，保證后續(xù)雙膜的進水水質(zhì)要求。

V型濾池產(chǎn)水池：設(shè)有效容積≥1400m3的V型濾池產(chǎn)水池1座。V型濾池產(chǎn)水池用于貯存產(chǎn)水，以便向后續(xù)單元提供穩(wěn)定的流量和壓力。

4.2 污水深度處理單元

超濾裝置：設(shè)4套單套處理量170m3/h的超濾裝置，凈通量≤42LMH，回收率≥90%。超濾是將溶液進行凈化、分離和濃縮的膜法分離技術(shù)。

超濾產(chǎn)水池：設(shè)有效容積≥1250 m3的超濾產(chǎn)水池1座，水力停留時間1h。超濾產(chǎn)水池用于收集超濾產(chǎn)水，為系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行做中間緩沖。

反滲透裝置：設(shè)有3套單套處理量為165m3/h的反滲透裝置，膜通量≤18 L/m2·h，回收率≥70%。綜合污水經(jīng)過超濾裝置處理后進入反滲透裝置，將污水中大量的溶解性固體濃縮為濃水與清水分離，產(chǎn)生的清水進行回用；濃水送至城市污水處理廠進行進一步處理。

反滲透產(chǎn)水池：設(shè)有效容積為1000 m3的反滲透產(chǎn)水池1座。水力停留時間1h。反滲透產(chǎn)水池的主要功能為貯存反滲透裝置產(chǎn)水，以便向后續(xù)回用單元提供穩(wěn)定的流量和壓力。

4.3 污泥處理單元

污泥儲存池：設(shè)有效容積為120 m3的污泥儲存池2座，尺寸為5.5m×6.05m×4.5m。污泥儲存池的主要功能是儲存并濃縮高密度沉淀池產(chǎn)生的污泥，減少污泥體積［3］。

板框壓濾機：設(shè)有單臺處理能力為25t/h（含水率92%）的板框壓濾機2臺，泥餅含水率≤50%。污泥的來源為高密度反應(yīng)池產(chǎn)生并經(jīng)濃縮池濃縮后的污泥。

5 運行效果及費用

5.1 運行效果

該污水處理站自投入運行以來預(yù)處理系統(tǒng)，深度處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)運行穩(wěn)定，站內(nèi)設(shè)置24h連續(xù)監(jiān)測V型濾池出水水質(zhì)、回用水（除鹽水）水質(zhì)。

2021年1月1日～2021年1月30日預(yù)處理系統(tǒng)V型濾池出水懸浮物、pH、總硬度的含量變化情況見圖3、圖4、圖5。

圖3 懸浮物含量變化情況

圖4 pH含量變化情況

圖5 總硬度含量變化情況

由圖3可知，V型濾池出水懸浮物在1～3mg/L，平均值1.4，符合標準要求；由圖4可知，V型濾池出水pH在7～9，平均值7.3，符合標準要求；由圖5可知V型濾池出水硬度在≤300mg/L，平均值267.67 mg/L，符合標準要求。

2021年1月1日～2021年1月30日深度處理出水pH、電導(dǎo)率、總硬度的含量變化情況見圖6、圖7、圖8。

圖6 pH變化情況

圖7 電導(dǎo)率變化情況

圖8 總硬度含量變化情況

由圖6可知，深度處理出水pH在2～11，平均值7.5，符合標準要求；由圖7可知，深度處理出水電導(dǎo)率＜100μs/cm，平均值43.7μs/cm，符合標準要求；由圖8可知深度處理出水硬度＜5mg/L，平均值2.53mg/L，符合標準要求。

5.2 運行費用

污水處理站的運行成本主要包括人工費、藥劑費、換膜費、能源介質(zhì)消耗費和廢物運輸費。1）人工費。生產(chǎn)操作人員、維護人員合計費用為467元/d。2）藥劑費。熟石灰、碳酸鈉、PAC、PAM、次氯酸鈉、硫酸、阻垢劑、非氧化性殺菌劑、還原劑、鹽酸和氫氧化鈉等?；瘜W(xué)藥劑的消耗量與水質(zhì)密切相關(guān)，計算費用時僅僅考慮正常生產(chǎn)，若出現(xiàn)故障，部分藥劑將大幅增加，經(jīng)計算藥劑費為43672元/d。3）換膜費。超濾膜、反滲透膜、納濾膜和濾芯，經(jīng)計算換膜費為18603元/d。4）能源介質(zhì)消耗費。飽和蒸汽、電力消耗費用（不含稅價）23033元/d。5）廢物運輸費。污泥泥餅運輸費用為500元/d。

綜上所述，該廢水處理運行成本合計為86275元/d，污水處理費用為5.14元/t。

6 結(jié)語

工業(yè)污水處理采用物化處理方法，通過投加碳酸鈉、石灰軟化、加藥混凝、澄清過濾，對水中的懸浮物、硬度及堿度等加以去除并對PH值進行調(diào)整。經(jīng)預(yù)處理處理后的水全部進入新建深度處理車間處理，產(chǎn)水接至廠區(qū)軟水站軟水池及各除鹽水制備系統(tǒng)一級除鹽水水池，用于減少軟水制備及除鹽水制備過程的外排水量。新建工業(yè)污水處理站最終產(chǎn)生的濃水全部回用于燒結(jié)混料及高爐水沖渣，基本實現(xiàn)廠區(qū)生產(chǎn)污水不外排，為鋼鐵行業(yè)節(jié)能減排提供了較好的技術(shù)途徑，也為其他企業(yè)污廢水處理提供了借鑒經(jīng)驗。