冶金工业废水回用的膜处理工艺的特点

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本文作者：崔春卫、林会杰、侯书芳 单位：青岛海诺水务科技股份有限公司

我国是个严重缺水的国家，而且随着社会经济的发展，城市规模的迅速扩大，水资源短缺的局面将日趋严峻。节水降耗，提高水的综合利用率，，己成为国家发展循环经济的主脉搏。相应的，国家已经制定了相关的法规和计划来鼓励或约束水资源的使用。2008年8月全国人民代表大会常务委员会通过《中华人民共和国循环经济促进法》，2010年8月，发改委确定在5省8市开展低碳产业建设试点工作。

冶金工业耗水量巨大，据统计仅钢铁工业废水量就约占工业废水量的10%，而且水质复杂多变，污染物种类多，悬浮物、油、重金属、酚、氰、COD等污染因子超标，是污染环境的主要废水之一。按废水来源和特点分类，冶金工业废水主要有:循环冷却水排污水、酸洗废水、除尘和煤气、烟气洗涤废水、冲渣废水以及由生产工艺中凝结、分离或溢出的废水等。应用膜技术综合回用冶金工业废水，既可解决水体污染，又能实现水资源的循环利用，是冶金工业废水综合利用的重点发展方向之一。

冶金工业废水回用首先利用常规处理工艺，在达到排放标准的基础上，进一步深度处理并制成工业新水、软化水及脱盐水等用于生产。膜技术作为一种新型流体分离技术，具有高效率、无相变、低能耗、使用化学药剂少、设备紧凑、操作运行简单方便等优点，近几十年来取得了令人瞩目的发展。

以超滤和反渗透为主的膜分离技术在废水回用方面得到日益广泛的应用，冶金工业领域相继实施了一大批具有示范效应的膜技术废水回用工程案例。如国内知名的邯钢、太钢、承钢、宝钢和祥光铜业等冶金工业废水回用系统，均以膜法水处理工艺为主体，根据废水水质特点，选择合适的预处理工艺，配合加药系统，确保系统总体运转良好。

1废水回用深度

根据废水回用的不同用途，对回用的水质要求存在巨大差异，而且一般情况下，从处理工艺的角度来讲，回用水质要求越高，系统设计中存在的风险越大，运行维护越复杂。目前，冶金工业废水回用主要有以下技术特点。

1.1预处理工艺一满足简单的回用需求

简单的回用工艺一般采用混凝、沉淀、过滤处理。在硬度较高的情况下，需配合石灰软化工艺，达到初步回用的用途。邯郸钢铁冶金工业废水预处理工艺，将粉末活性炭和石灰乳联合投加在预处理澄清池中，去除了冶金工业废水中90%的悬浮物质和胶体物质、40%”50%有机物和油类、50%以上的碱度，去除部分暂时硬度及其他易形成难溶沉淀的离子，有效防止反渗透设备产生各种无机盐垢，降低了阻垢剂的加药量，同时保护了反渗透膜。承钢综合废水处理厂一期工程为去除永久硬度，在投加石灰进行软化的基础上增设碳酸钠投加系统，预处理产水可用于钢铁系统的循环水补充、深度脱盐、城市绿化，道路浇水等。同时受后续用水条件的限制，预处理系统出水投加一定浓度的酸，调低PH值，。宝钢仅在澄清池中投加了熟石灰，基本达到同样的效果。同时，在中间水池中投加一定浓度的酸液，降低pH值川。

1.2软化水

(l)承钢一期工程核心工艺采用高密度沉淀池和V型滤池;二期采用二代高密度沉淀池、姗BR、TGV型滤池。设计原水主要为厂区各循环系统的工业废水、少量生活污水及雨水，废水主要污染物为悬浮物、碱度、暂时硬度、COD、少量浮油及金属离子等，处理后的出水作为生产用水补水和膜法脱盐处理用水。经双膜法(UF+二级RO)处理后的产水，系统脱盐率)95%，回收率)80%，产水电导毛10林S/cm，完全能够满足软化用水水质需求。其中超滤膜采用东丽HFS一2020和旭化成的UNA一620A，材质:PVDF;回收率)90%;产水水质前三年SDI续3;浊度蕊0.ZNTU;过滤周期)30min(运行三年);化学增强反洗(CEB)周期)24h;化学清洗周期)30天。反渗透采用陶氏BW30一40OFR，脱盐率99.5%，设计通量17.47L/了•h，电导<10ps/em，硬度蕊0.03mmol/L，C02<sppm。承钢一期污水处理厂35000吨/天，二期工作能力将达到60000吨/天，达到所有工业废水零排放，并有效处理生活污水，满足国家和省政府节能减排的要求，实现可持续发展。

(2)宝钢在回收率为75%、进水电导率为900一1800ps/cIn条件下，反渗透系统脱盐率在98%以上，产水电导率在30ps/cm以下，达到宝钢软化用水水质要求，系统运行稳定，产水率高，化学清洗周期较长。通过对受污染膜的切片电镜扫描、原子显微镜、X射线荧光光谱与红外光谱4种方法的分析，结果表明反渗透膜表面主要存在以Ca2+、M广为主的无机盐垢，没有明显的微生物污染与有机物。人工湿地、紫外线、微滤、反渗透组合工艺回用技术方案为是宝钢围厂河水资源化利用的较优化方案[2〕。

(3)阳谷祥光铜业40万吨阴极铜项目纯水站以生化处理后的工业废水和深井水的勾兑水为水源，混掺比例为1:1。经双膜法处理后的产水，作为全厂工业循环冷却水系统补充水水源之一。其中超滤膜采用海诺自制X一GREEN系列PVDF中空纤维超滤膜，投入运行一年以来，跨膜压差始终低于0.07MPa，产水浊度完全保证在0.INTU以下，水回收率在90%“95%之间，SDI小于2，清洗周期大于3个月。反渗透膜采用海德能PRoc10，设计通量21.07L/m2•h，PH值8~8.5(加碱调节后，用于循环冷却水系统)，氨氮蕊lmg/L，回收率)85%，脱盐率)98%。

1.3锅炉补给水

(1)承钢三期采用将软化水经过EDI电除盐装置进行深度脱盐，深度除盐水用于干息焦发电及热力发电补给水。EDI装置选用美国Electr叩ure产品，单套产水量55m3/h，计划系统水回收率)95%，出水硬度七opmol/L，二氧化硅毛2叩g/1，电导率簇0.Zps/cm，pH:6.8一7.2。目前该系统正处于调试阶段。

(2)阳谷祥光铜业废水回用系统中反渗透处理后的软化水选择经过二级混床进行深度脱盐，利用阴、阳离子交换树脂的交换作用，进一步去除反渗透产水中的阴、阳离子，经过混床的精处理，其产水水质可达到硬度勺0mg/L，5102簇20目g/L，电导率蕊lps/cIn，以达到锅炉给水水质要求。混床一期原有二台，二期增加一台。正常运行时二台混床并联使用，一台串联使用。

2废水回用的过程问题

(1)反渗透污堵问题

反渗透由于有机物造成的故障占全部系统故障的60、80%，主要是由于进入脱盐系统的原水含有油及一定的COD。因此在采用膜法水处理工艺时，应对原水加以选择和分离，在反渗透允许的浓度范围内，根据整体水量来调控含油废水是否纳入整个工业废水深度处理回用系统。或者在预处理过程中设置降低油和COD含量的措施，如在气浮法或生化法除油后增加活性炭过滤器设备，但是活性炭再生困难，运行成本高，且若其运行不当会成为细菌滋生的温床。

(2)污泥脱水问题

目前市面上主要有四种脱水机:叠螺脱水机、带式脱水机、板框式脱水机和离心式脱水机。脱水机的选型应综合考虑投资成本、运行成本、对污水性质的适应能力、处理效果及安装、操作、工作环境、维修及占地面积等因素。如选择不当，可能会造成工程造价高、达不到预期效果、自动化程度低等一系列问题。

(3)浓盐水的处置和利用

二级反渗透浓水，水质一般优于原水水质，可直接回流至超滤产水箱，以提高反渗透系统的回收率。一级反渗透浓水量较大，溶解氧含量低，且偏酸性，直接排放会对环境产生不利影响。目前对于一级反渗透浓水常用的处置方法有:①用于烧结、炼铁、炼钢、轧钢等工艺单元的直流喷渣或是浇洒地坪等;②将浓水与其它水或废水进行混合后排放;③将反渗透浓水回用冲洗多介质过滤器后排放;④增设专门的废水处理装置。在进行水系统设计时，应在厂区范围进行统筹考虑如何使用在反渗透脱盐系统中所产生的浓盐水。在企业内部建立独立的浓盐水串级管网，将浓盐水用于全厂。

3结论

1)根据不同回用水水质选择合适的工艺，采用膜法处理冶金工业废水回用在技术上己经成熟，国内外己有不少成功的案例。2)冶金工业废水进行回收再利用，既减少废水排放量，又使废水资源化，是我国实现水资源可持续利用的有效途径之一。膜技术的持续发展为冶金工业废水回用提供了巨大的技术支撑，膜产品的逐步国产化进一步扩展了膜技术的应用空间。3)冶金企业、膜制造商、工程公司的积极参与及国家政策的积极扶持，使膜技术成功应用于冶金工业废水回用，必将成为冶金工业废水深度回用的主要技术之一。