膜法處理技術(shù)在鋼鐵廢水回用中的應(yīng)用

陜西龍門鋼鐵有限責(zé)任公司 陜西渭南 715405

1 相關(guān)案例分析

某鋼鐵公司在正常的生產(chǎn)和經(jīng)營過程中，產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，經(jīng)廠區(qū)現(xiàn)有的廢水處理站處理達(dá)標(biāo)后排放，為進(jìn)一步節(jié)約用水，對現(xiàn)有的預(yù)處理設(shè)施進(jìn)行升級改造，處理后的中水進(jìn)一步應(yīng)用膜法處理技術(shù)進(jìn)行深度處理并回用[1]。原工業(yè)廢水處理站處理原水為鋼鐵廠總排廢水以及部分生活廢水，設(shè)計(jì)能力1400m3/h，升級改造后的處理流程為預(yù)處理+超濾+反滲透的雙膜系統(tǒng)，回用系統(tǒng)出水部分用作對水質(zhì)要求高的生產(chǎn)工藝用水以及勾兌用水，濃水主要輸送至高爐沖渣回用。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)中結(jié)合鋼鐵企業(yè)廢水特點(diǎn)對雙膜水處理系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的改造和優(yōu)化。具體內(nèi)容如下。

2 膜法處理技術(shù)概述

反滲透是目前水處理系統(tǒng)設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的一種脫鹽技術(shù)，具有極高脫鹽能力，且運(yùn)行安全、靈活，操作簡單。反滲透亦稱逆滲透（RO）是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜（或稱半透膜）分離出來。因?yàn)樗妥匀粷B透的方向相反，故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓，就可以使大于滲透壓的反滲透法達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。反滲透主要去除水中溶解鹽類、有機(jī)物、二氧化硅膠體、大分子物質(zhì)及預(yù)處理未去除的顆粒物等。通常情況下，膜法處理技術(shù)會被應(yīng)用在有機(jī)物和無機(jī)物以及病毒和細(xì)菌的分離工作上。同時(shí)，膜法處理技術(shù)還可以被應(yīng)用在特殊溶液系統(tǒng)的分離過程中。例如，應(yīng)用膜法處理技術(shù)，工作人員可以將溶液大分子和無機(jī)鹽進(jìn)行有效的分離，這種水處理方法的分離裝置也相對較為簡單，工作人員應(yīng)用起來較為方便，在裝置的維護(hù)和維修上也較為容易，且占地面積較小，這也是其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大的重要原因。

3 膜法處理技術(shù)在鋼鐵廢水回用中的應(yīng)用流程

膜法處理技術(shù)在鋼鐵廢水回用中的應(yīng)用流程較多，具體如下：第一，鋼鐵廢水在經(jīng)過了沉砂池處理以后進(jìn)入絮凝反應(yīng)池，同時(shí)通過管道混合器投加混凝劑PAC，絮凝劑PAM，以此來加速促進(jìn)水中的懸浮物、膠體等顆粒物聚集，然后再自流進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)行沉淀分離。第二，沉淀池出水通過水泵加壓后進(jìn)入全自動精密過濾器，對廢水中的一些懸浮雜質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步過濾分離。過濾出水再進(jìn)入活性碳濾池，通過活性碳的吸附作用對水中的有機(jī)物、油、余氯等物質(zhì)進(jìn)行高效的吸附，從而避免余氯等氧化性物質(zhì)進(jìn)入雙膜系統(tǒng)，對膜組件造成破壞。第三，經(jīng)過過濾器預(yù)過濾后的原水流均勻分配到每格超濾膜濾池。超濾膜濾池每格可獨(dú)立操作運(yùn)行，也可按各自系列平行操作運(yùn)行。進(jìn)入膜池的原水，穿過膜絲進(jìn)入中空纖維膜腔室。產(chǎn)水經(jīng)由掛架頂部匯集到產(chǎn)水總管。超濾裝置配套的濾液泵產(chǎn)生的抽吸負(fù)壓最高可達(dá)到85kPa 的跨膜壓力（TMP）。流量控制是通過產(chǎn)水泵變頻驅(qū)動和產(chǎn)水流量計(jì)組合控制實(shí)現(xiàn)。每個(gè)超濾膜池流量設(shè)定值由整個(gè)膜系統(tǒng)的流量設(shè)定值計(jì)算得到。每個(gè)CS 膜架的產(chǎn)水管路匯流進(jìn)入產(chǎn)水總管，最后到中間水池。第四，在經(jīng)過了超濾處理以后，水會進(jìn)入中間水池，利用中間水池中的清水則可以對超濾系統(tǒng)進(jìn)行有效的清洗。超濾產(chǎn)出水經(jīng)RO 系統(tǒng)供水泵進(jìn)一步加壓后供至RO 系統(tǒng)的保安過濾器，再通過高壓給水泵二次加壓后進(jìn)入RO 系統(tǒng)膜組進(jìn)行膜分離處理，處理后產(chǎn)水經(jīng)RO 產(chǎn)水池，濃水進(jìn)RO 濃水池。當(dāng)RO 產(chǎn)水率降低，前后達(dá)到一定的壓差后進(jìn)行反沖洗，如果反沖洗頻率達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)，進(jìn)行化學(xué)清洗。全部運(yùn)行由PLC 進(jìn)行自動控制。

4 膜法處理技術(shù)在鋼鐵廢水回用中的設(shè)計(jì)優(yōu)化

4.1 超濾系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）超濾系統(tǒng)的作用。膜法處理技術(shù)的超濾系統(tǒng)在實(shí)際的應(yīng)用過程中主要的作用是去除水中的微粒、膠粒、細(xì)菌、熱源和有機(jī)物。一般情況下，超濾系統(tǒng)都被應(yīng)用在反滲透的預(yù)處理工作上。超濾裝置可以分為外壓和內(nèi)壓兩種方式。

（2）超濾系統(tǒng)的組成。超濾膜在具體的應(yīng)用過程中，按照結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行分類可以分成中空纖維式、板框式、管式和卷式等結(jié)構(gòu)。結(jié)合鋼鐵企業(yè)廢水特點(diǎn)，本案例選用MEMCOR 浸沒式超濾膜，其采用中空纖維膜生產(chǎn)高質(zhì)量的出水。進(jìn)入膜池的原水，穿過膜絲進(jìn)入中空纖維膜腔室。同時(shí)，它濃縮了截留下來的顆粒雜質(zhì)，以作進(jìn)一步處理或處置。該類型超濾裝置能夠高效運(yùn)行的關(guān)鍵在于其專利的空氣擦洗工藝進(jìn)而在一定的周期性間隔去除堆積在膜纖維上的顆粒雜質(zhì)。反洗空氣進(jìn)入膜纖維束中，擦洗膜表面，這是采用一般外部空氣擦洗技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的。該類型超濾膜具有優(yōu)異的出水水質(zhì)、更小的占地面積、更低的能耗、膜擴(kuò)建迅速、運(yùn)行操作管理簡單等特點(diǎn)，在工業(yè)廢水反滲透預(yù)處理中已得到了廣泛的應(yīng)用[2]。

4.2 反滲透系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)在實(shí)際的運(yùn)行過程中主要是通過額外施加超過正常滲透壓的壓力，來對水中的離子、有機(jī)物、膠體等雜質(zhì)進(jìn)行有效分離。反滲透系統(tǒng)包括保安過濾器、高壓泵、反滲透裝置和所有的輔助系統(tǒng)設(shè)備，以及系統(tǒng)內(nèi)的所有閥門、管道、儀表及就地儀表盤等。結(jié)合鋼鐵廢水特點(diǎn)，反滲透膜元件采用原裝進(jìn)口品牌抗污染膜（8 英寸標(biāo)準(zhǔn)膜元件），反滲透（RO）膜元件的設(shè)計(jì)通量不大于各膜元件制造廠商《導(dǎo)則》規(guī)定的最大通量值的75%。運(yùn)行膜通量一級按小于18L/m2h 設(shè)計(jì)[3]。

5 膜法處理技術(shù)的系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)優(yōu)化

在全膜系統(tǒng)中，工作人員需要對水中的pH 值進(jìn)行有效的控制，以此來提高超濾系統(tǒng)的除鹽率。鋼鐵公司在實(shí)際的系統(tǒng)應(yīng)用和優(yōu)化過程中，在一級反滲透進(jìn)口的位置上增加了酸點(diǎn)，對反滲透膜表面的結(jié)垢傾向進(jìn)行有效的減輕。

6 結(jié)語

綜上所述，鋼鐵企業(yè)在實(shí)際的經(jīng)營過程中，通過應(yīng)用膜法處理技術(shù)對廢水進(jìn)行處理，可以實(shí)現(xiàn)鋼鐵廢水的有效回收和利用，因此，研究膜法處理技術(shù)的應(yīng)用和優(yōu)化具有較高的價(jià)值。