鋼鐵廢水濃鹽水處理近零排放技術(shù)

鋼鐵生產(chǎn)廢水直接排放過環(huán)境造成嚴(yán)重影響，許多鋼鐵企業(yè)開始對生產(chǎn)廢水進行處理并回用于企業(yè)生產(chǎn)，以提高鋼鐵企業(yè)水資源利用效率。常見為“超濾（UF）+反滲透（RO）”雙膜法工藝處理后再生回用，然而經(jīng)一系列膜處理工藝后產(chǎn)生的RO濃鹽水，具有含鹽量高、難處理等特點，直接排放不能達到排放標(biāo)準(zhǔn)，常規(guī)的生化處理難度大。因此，濃鹽水如何經(jīng)濟、有效的處理已成為鋼鐵企業(yè)污水深度處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

某鋼鐵集團鋼鐵精品基地響應(yīng)國家節(jié)能減排政策，合理利用水資源、提高廠區(qū)水系統(tǒng)充分利用率、實現(xiàn)廢水零排放，新建設(shè)污水處理廠一座（分兩期建成）。污水廠由預(yù)處理單元、深度處理單元（一期建成）、濃鹽水單元（二期建成）組成，設(shè)計處理綜合污水水量3×104m3/d。本文將對二期建成的濃鹽水處理工程重點討論分析。

1、濃鹽水水量及水質(zhì)

1.1 進水水源及設(shè)計水量

污水廠濃鹽水處理單元進水主要來源：

1）鋼鐵工業(yè)的綜合廢水和生活污水經(jīng)“預(yù)處理+UF+RO”處理后的RO濃水；

2）冷軋含油廢水在生產(chǎn)區(qū)生化處理后采取“UF+RO”深度處理后的RO濃水；

3）焦化廢水在生產(chǎn)區(qū)生化處理后采取“UF+RO”深度處理后的RO濃水。

濃鹽水處理單元設(shè)計處理水量為1.05×104m3/d，包括一級反滲透濃水8400m3/d及焦化、冷軋濃水2100m3/d。

1.2 水質(zhì)特點

濃鹽水處理單元進水具有總?cè)芙庑怨腆w（TDS）、化學(xué)需氧量（COD）含量高，難生物降解，水中硬度高易導(dǎo)致后續(xù)管道設(shè)備結(jié)垢，水質(zhì)水量波動大等特點。

濃鹽水單元處理后的水將用于循環(huán)冷卻水補水，其標(biāo)準(zhǔn)參見城市污水再生利用?工業(yè)用水水質(zhì)（GB/T19923－2005）中敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水要求，濃鹽水處理單元進出水水質(zhì)見表1。

2、工藝流程

濃鹽水處理單元基本工藝流程見圖1。

1）濃水RO選用更耐污染的反滲透膜，先對一級RO濃水進行濃縮，大大降低了后端的處理水量，并將其產(chǎn)水回用企業(yè)生產(chǎn)。

對于濃水RO濃水、焦化、冷軋廢水處理后RO濃水的混合水，選擇多級反應(yīng)沉淀池工藝，盡可能降低后續(xù)膜系統(tǒng)的污染速率。多級反應(yīng)沉淀池工藝可以通過分步化學(xué)反應(yīng)沉淀的原理去除進水中的鈣、鎂離子等硬度，加入適量的石灰還能去除水中部分COD和總硅。

2）使用納濾（NF）工藝作為海水反滲透（SWRO）的前級處理，進一步去除水中硬度和軟化水質(zhì)，同時對一二價離子進行初步分離，將大部分二價離子、大分子有機物截留在濃水側(cè)，保證后續(xù)SWRO具有良好的進水水質(zhì)，降低結(jié)垢污堵和有機物污堵的風(fēng)險，保證SWRO的穩(wěn)定運行。同時NF還有對進水水質(zhì)波動不敏感，占地面積小，全自動化運行、操作簡單等優(yōu)點。

3）采用SWRO工藝進一步對NF產(chǎn)水濃縮減量，并滿足產(chǎn)水電導(dǎo)率≤200μS/cm的水質(zhì)要求，可以作為該企業(yè)生產(chǎn)新水回用。

3、主要設(shè)備參數(shù)

1）濃水RO系統(tǒng)。

濃水RO單元的目的是將一級RO濃水進行二次脫鹽。一級RO產(chǎn)生的濃鹽水經(jīng)保安過濾器進入抗污染性RO膜裝置（濃水RO）進行處理，濃水RO的濃水進入濃濃鹽水池。

濃水RO裝置設(shè)置2套，單套產(chǎn)水能力為175m3/h，每套252支反滲透膜，采用陶氏BW30XFR400/34反滲透膜。濃水RO系統(tǒng)為一級兩段，二級進水采取段間加壓，回收率≥50%。

2）多級反應(yīng)沉淀池。

焦化廢水和冷軋廢水處理后的RO濃水與濃水RO濃水在濃濃鹽水池（NF調(diào)節(jié)池）進行混合后，進入多級反應(yīng)沉淀池，多級反應(yīng)沉淀池為一體化反應(yīng)沉淀池，通過投加石灰、純堿等藥劑進行軟化，通過投加混凝劑、絮凝劑等藥劑澄清，產(chǎn)水調(diào)節(jié)pH后，進入中間水池，然后通過水泵提升進入納濾單元。

多級反應(yīng)沉淀池包括第一反應(yīng)池、第二反應(yīng)池。絮凝池、斜管沉淀池等部分，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。多級反應(yīng)沉淀池設(shè)置2座，總處理能力為280m3/h。兩座多級反應(yīng)沉淀池尺寸為20.35m×11.3m×5.9m。

3）NF系統(tǒng)。

多級反應(yīng)沉淀池出水經(jīng)過多介質(zhì)過濾器，去除多級反應(yīng)沉淀池出水的懸浮物質(zhì)，以避免對納濾系統(tǒng)進行堵塞。經(jīng)過多介質(zhì)過濾器的產(chǎn)水直接經(jīng)NF高壓泵進入NF裝置，NF產(chǎn)水經(jīng)產(chǎn)水池進入SWRO系統(tǒng)進行處理。

多介質(zhì)過濾器設(shè)置4臺，設(shè)計流量為59m3/h。內(nèi)部在進水口設(shè)有布水器，下部設(shè)有多孔板加水帽的集水裝置，集水裝置上填裝粒徑為0.6～0.8mm，高度為800mm的石英砂濾料和粒徑為0.8～1.2mm，高度為400mm的無煙煤濾料；濾速為9.7m/h。

NF裝置設(shè)置4套，每套產(chǎn)水量為61.5m3/h。NF設(shè)計為一級二段排列，每套都能單獨運行，也可同時運行。NF設(shè)計回收率≥70%。

4）SWRO系統(tǒng)。

NF產(chǎn)水經(jīng)高壓泵進入SWRO膜裝置，SWRO系統(tǒng)主要對NF產(chǎn)水進行進一步脫鹽，SWRO產(chǎn)水進入工業(yè)新水水池作為補充用水，濃鹽水供廠區(qū)內(nèi)其它用戶消耗性利用。

SWRO設(shè)置2套，選用海德能NITTOSWC5-MAX反滲透膜，一級一段，單套產(chǎn)水量為46.5m3/h，設(shè)計回收率50%。SWRO配套有能量回收裝置。

4、運行效果

該處理單元于2018年12月完成調(diào)試運行至今，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，產(chǎn)水量穩(wěn)定，出水水質(zhì)優(yōu)良。

4.1 水量分析

調(diào)試運行期間其各單元產(chǎn)水回收率見表2。由數(shù)據(jù)分析可知，各單元產(chǎn)水回收率滿足設(shè)計要求，特別是工業(yè)新水補水量滿足一期需水量的要求，說明調(diào)試運行期間，各單元連續(xù)穩(wěn)定運行。

4.2 水質(zhì)分析

實際產(chǎn)水水質(zhì)如表3所示，由檢測結(jié)果可知，各單元產(chǎn)水水質(zhì)穩(wěn)定，最終產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于GB/T19923－2005中敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水要求，且產(chǎn)水滿足設(shè)計出水水質(zhì)要求。經(jīng)NF處理后出水中總硬度<150mg/L，鈣硬<100mg/L，鎂硬<50mg/L，說明水中二價離子得到很好的去除，去除率達>90%，保障了后續(xù)SWRO的運行和產(chǎn)水，避免結(jié)垢。

5、效益分析

系統(tǒng)調(diào)試運行期間，污水綜合能耗在1.0kWh/m3左右，按照電價0.7元/kWh計，噸水電耗為0.7元/m3；噸水平均消耗1.5g次氯酸鈉、500g熟石灰、350g純堿、5.2g阻垢劑、2g還原劑，各藥劑價格分別按1000、780、2200、60000、2800元/t計；噸水處理費用合計為2.20元/m3。

濃鹽水單元產(chǎn)水進入工業(yè)新水池作為補充水源，每補充1m3工業(yè)新水，可節(jié)省用水費用3元，工業(yè)新水補水量按照設(shè)計負(fù)荷的70%計算，平均每天可補充7000m3的數(shù)量，則污水廠每年節(jié)約費用為735萬元。

6、結(jié)論

該鋼鐵企業(yè)污水廠濃鹽水處理單元工程已順利投產(chǎn)，各處理單元運行穩(wěn)定，產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于GB/T19923－2005中敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水要求，采用“濃水RO+多級反應(yīng)沉淀池+多介質(zhì)過濾器+NF+SWRO”工藝對污水廠內(nèi)濃鹽水進行處理，具有處理效果好、產(chǎn)水穩(wěn)定達標(biāo)、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、能耗低等優(yōu)點。

污水處理廠工程通過對污水逐級濃縮減量和回收再利用，使得總體水回收率≥93%，通過濃鹽水單元處理后的濃水又回用至廠區(qū)各用水單元，同時污水廠整體能耗低，污水廠處理工藝滿足了節(jié)能減排要求，合理利用了水資源，提高廠區(qū)水系統(tǒng)重復(fù)利用率，實現(xiàn)了廢水的近零排放，剩余少量濃水輸送至廠區(qū)內(nèi)部沖渣（消耗性利用），實現(xiàn)零排放，對鋼鐵企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，值得在行業(yè)內(nèi)進一步推廣。（來源：北京賽諾水務(wù)科技有限公司）