谈钢铁企业废水处理改造工程设计

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摘要：针对某钢铁企业原有污水经处理达标后外排、未充分进行深度处理后回用、生产水的重复利用率较低等问题，对污水处理的预处理进行改造，降低污水硬度，后续新增超滤和反渗透装置，使产水指标满足企业生产用水要求，减少污水排放，提高生产水的重复利用率。

关键词：钢铁废水；深度处理；超滤；反渗透；中水回用

钢铁企业生产废水具有水质成分复杂、水质水量变化大的特点，处理难度较大。钢铁企业耗水量大，如何提高废水的回用率、减少新鲜水的消耗，是当前水系统改造的重点。本文介绍了某钢铁企业生产废水回用系统改造的处理工艺流程及主要构筑物的设计参数，以期为同类企业进行废水处理提供参考［1］。

1工程概况

某钢铁企业主要从事炼焦烧结、钢铁冶炼、轧钢等产品研发和生产。现有含盐污水处理达标后大部分外排，小部分做到了中水回用，大部分达标排放污水未进行后续深度处理后回用，新鲜水的回用率不高，面对日益严格的环保政策和国家的节水要求，从企业自身持续发展的需要，对现有污水处理流程进行改造、增加废水回用势在必行。现有污水经处理后，少量中水经多介质过滤器、保安过滤器和反渗透装置处理后回用，其余大部分外排。本工程主要是对污水预处理进行局部改造，采用双碱法强化硬度处理，膜处理采用浸没式超滤加反渗透工艺进行深度处理后回用。深度处理系统扩建1700m3／h反渗透水装置，使总回用水量可达到2000m3／h反渗透水。通过该工程的实施，将原达标外排的污水制备成满足生产要求的工业新水和反渗透水，可大幅降低新水外部取水量和废水排放量，规避外因导致的用水风险，有效缓解水资源供需矛盾。增加回收1360万t／a淡水。该工程符合国家节水减排的政策导向，具有显著的经济效益、环境效益和社会效益。同时，本工程工艺技术先进，具有较强的工程示范性。

2设计规模及水质

（1）设计规模。对原有300m3／h系统进行改造，并新增反渗透装置，反渗透产水量为1700m3／h，合计产水量达到2000m3／h。2017年外排污水水质指标见表1。（2）本工程产品水为中水和中水反渗透产水（一级除盐），中水设计水质指标见表2。一级反渗透产水设计水质指标见表3。

3废水处理工艺

现有污水经处理后，由预处理中水池进入深处理中水池，然后由泵提升进入多介质过滤器，经保安过滤器后，由高压泵加压进入反渗透装置，反渗透产生的淡水由泵外送回用。原系统工艺流程见图1。新工艺流程如下：由预处理中水池进入深处理中水池，然后由超滤增压泵提升至自清洗过滤器，之后进入浸没式超滤系统，由超过滤产水泵将超滤产水输送至超滤产水池，再由反渗透增压泵加压进入新建的保安过滤器，再由高压泵加压进入反渗透系统。一部分反渗透产水进入高位水池，另一部分由外供泵组送往公司软水管网。进入高位水池的反渗透产水由高位水池自流进入东区净水池，降低项目能耗。新建系统的工艺流程见图2。新建系统的工艺流程主要改造的技术关键点如下。（1）本项目进水中的硬度较高，为降低膜系统结垢风险和清洗频次，采用了石灰软化的方法对进水进行除硬，同时为减少排泥量，减低污泥处理的负荷，考虑不完全除硬即可达到膜处理要求。（2）本项目高密度澄清池排泥负荷较大，斜管区积泥严重，考虑到高密池排泥效果较差，本次改造采取两项措施：①增加抽沙泵从排泥口排泥，增加污泥的排放量；②土建施工对高密池内排泥死角边角进行抹面处理。（3）本项目为改造项目，首先新建浸没式超滤，超滤调试完成后，拆除原有7台保安过滤器，切换水源不影响原有反渗透装置的运行［2］。（4）新建5套反渗透装置，调试合格后拆除原有4台反渗透装置，在原有位置更新反渗透装置［3，4］。（5）为降低能耗，在装置区内新建高位水池，反渗透产水由高位水池自流进入东区蓄水池，同时新建管道支路进入外供水泵吸水池，采用自动阀门切换。（6）浸没式超滤CIP清洗药剂由超滤进水泵供水进入超滤膜池，EFM清洗药剂由超滤反洗水泵供水稀释进入超滤膜池。

4主要构筑物及设计参数

4．1超滤系统

（1）超滤增压泵。型式为卧式离心泵，数量为5台（3用2备）；流量为1100～1500m3／h；扬程为30m，变频配置；密封为机械密封；电机绝缘等级为F；防护等级为IP54。（2）自清洗过滤器。运行方式为全自动，电动吸式；设备出力为1500m3／h，数量为3台；过滤精度为200μm；工作压力为0．25MPa；设计温度为40℃；电机功率为0．55kW。（3）超滤装置。数量共9套（8用1备）；设计总产水量为≥3200m3／h；设计运行膜通量为37～50L／m2•h；产水水质为正常SDI≤3；浊度≤0．2NTU；回收率为不小于90％。

4．2反渗透系统

（1）反渗透增压泵。型式为卧式离心泵，数量为5台（3用2备），流量为1100m3／h，扬程为32m。（2）保安过滤器。型式为卧式圆筒，设备出力为360m3／h，数量为9台（每台高压泵配套1台），直径为1000mm，设计压力为0．6MPa，过滤精度为5μm，滤芯数量为14支／台（大流量滤芯）。（3）反渗透高压泵（变频控制）。型式为卧式离心泵，数量为9台，单台流量为360m3／h，扬程为130m，变频器为9台，功率为240kW。（4）反渗透装置。数量为9套，单套净出力为250m3／h，水回收率不小于70％，设计温度为20℃，排列（级、段）方式为2段、40∶20，6芯装，一段膜元件型式为DOWCR－100，二段膜元件型式为DOWCR－100，材质为聚酰胺，膜通量（15℃）不大于19．0LMH，膜元件总数量为360支／套，共3240支，使用寿命＞3年。（5）加药系统。①还原剂投加装置：计量箱数量为2台，容积为2000L；计量泵数量为5台，出力为0～100L／h，出口压力为1．0MPa；②阻垢剂投加装置：阻垢剂加药装置9套（含一期更新3套），一对一配置，其中包括计量箱9台、计量泵11台（其中2台备用）、配管和撬座、现场就地控制箱等；③非氧化性杀菌剂加药系统：设置1套非氧化性杀菌装置，间歇冲击加药。投加浓度为50～100mg／L。设置2台计量箱，2台计量泵（1用1备），间断使用，每周1～2次，每次30min。

4．3新建配套水池及外供水系统

4．3．1配套水池深度处理系统扩建部分配套水池，包括超滤产水池、反渗透产水池及浓盐水池。（1）新建超滤产水池（钢砼结构）。数量为1座；容积为1600m3；材质为钢砼结构，衬2布4油环氧树脂玻璃钢防腐。（2）新建反渗透产水池（钢砼结构）。数量为1座；材质为钢砼结构，衬2布4油环氧树脂玻璃钢防腐。（3）反渗透产水池（钢砼结构）。利旧，数量为1座；（预留）容积为1500m3；设备本体材质为钢砼结构，衬2布4油环氧树脂玻璃钢防腐。（4）新建浓盐水水池（钢砼结构）。数量为1座；容积为500m3；材质为钢砼结构，衬2布4油玻璃钢防腐。

4．3．2外供泵新增一期反渗透水外供泵：型式为卧式离心泵，数量为3台（同时使用），流量为500m3／h，扬程为55m。

5工程设计特点

（1）对污水预处理进行改造，充分降低了污水硬度，以满足后续深度处理装置的要求。（2）采用浸没式超滤和陶式反渗透膜对污水进行深度处理，去除污水中的盐分，以满足回用水水质要求。（3）项目的生产水、供电、汽等公用工程均依托老厂现有，交通运输便捷，具有较好的建设条件。（4）本工程采用大量节能、节水技术，符合国家产业政策和资源的再利用。为降低能耗，在装置区内新建高位水池，反渗透产水由高位水池自流进入东区蓄水池，同时新建管道支路进入外供水泵吸水池，采用自动阀门切换。

6结语

目前，国家鼓励和支持企业进行废水深度处理后回用，减少新鲜水的使用，提高水的循环利用率。该工程原污水经处理后达标外排，外排水量较大，基于此原因，考虑到节约用水，计划进行外排达标污水的深度处理，实现淡水回用，降低新鲜水的使用量。本工程适应国家环保及节水政策，在进行废水深度处理后回用。项目建设具有较好的环境效益，完全符合国家的环保产业政策要求。预处理采用双碱法强化硬度处理，膜处理采用浸没式超滤加反渗透工艺，技术上成熟可靠，工程风险小，能满足企业废水处理要求，生产的反渗透淡水可全部回用。

参考文献：

［1］吴晓，黄静，彭海芳．钢铁废水处理及回用实例分析［J］．江西科学，2013，31（5）：656－668．

［2］曹政，樊海涛，王秀芳，等．浸没式超滤在钢铁废水处理中的应用［J］．包钢科技，2016，42（4）：83－86．

［3］刘慧君．浓水反渗透在钢铁废水处理中的设计和应用［J］．冶金动力，2019，233（7）：61－63．

［4］段小冰．双膜法技术在钢铁废水深度处理系统中的应用［J］．环境科学，2018，141（9）：20－23．

作者：刘军 单位：中国五环工程有限公司