寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司

    工業(yè)廢水深度處理工程的運行總結(jié)

 1、項目概況

新疆八一鋼鐵有限公司是新疆最大的鋼鐵企業(yè)，年產(chǎn)800萬噸鋼的生產(chǎn)能力；每天產(chǎn)生生產(chǎn)污水和生活污水約60000m3/d；集中污水處理是收集全廠的生產(chǎn)、生活污水集中處理及部分深度回用，既減少了環(huán)境污染污染，又節(jié)約大量新鮮水；集中污水處理站主要包括生產(chǎn)廢水預(yù)處理系統(tǒng)、生產(chǎn)廢水深度處理系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)。

生產(chǎn)廢水預(yù)處理系統(tǒng)主要處理各生產(chǎn)工序凈循環(huán)水系統(tǒng)、濁循環(huán)系統(tǒng)的排污水等，廢水中主要污染物為：懸浮物、油類、COD、鹽類等。本項目預(yù)處理包括格柵、旋流沉砂池、隔油調(diào)節(jié)池、高效沉淀池（帶石灰、碳酸鈉軟化系統(tǒng)）、MBBR、濾池及污泥處理系統(tǒng)，其中預(yù)處理核心工藝采用威立雅公司提供的“高效沉淀池（帶石灰、碳酸鈉軟化系統(tǒng)）+MBBR+TGV濾池”工藝。

深度回用處理采用超濾+反滲透+鈉離子交換器工藝，其中反滲透+鈉離子交換器產(chǎn)水供給軟水用戶。反滲透濃水采用濃水反滲透進一步處理，濃水反滲透產(chǎn)水進入回用水池和超濾水池，剩余濃水外供沖渣。

本工程按全廠鋼產(chǎn)量達(dá)到1000萬噸/年時，排水量2500m³/h設(shè)計建設(shè)。深度處理進水規(guī)模按1600m³/h設(shè)計，預(yù)留500m³/h設(shè)備位置，軟化水產(chǎn)水能力1000m³/h。預(yù)處理及深度處理水的回用分冬夏兩種工況。

夏季工況如下圖2.1－1所示。

圖2.1－1 夏季工況水量平衡圖

夏季廢水進水量2500m³/h（另加172m³/h工藝過程中產(chǎn)生的循環(huán)廢水）經(jīng)預(yù)處理后，1607m3/h進入深度處理產(chǎn)出1000m³/h軟水供各軟水用戶使用，產(chǎn)出175m³/h濃水送至高爐沖渣；其余1325m^3/h中，500m³/h直接從pH調(diào)節(jié)池后進入綠化供水池用于綠化和噴灑，825m³/h送至熱電脫鹽水站和鼓風(fēng)站脫鹽水站，作為其原水使用。

冬季工況如下圖2.1－2所示。

圖2.1－2 冬季工況水量平衡圖

冬季廢水進水量2500m³/h（另加172m³/h工藝過程中產(chǎn)生的循環(huán)廢水）經(jīng)預(yù)處理后，1607m³/h進入深度處理產(chǎn)出1000m³/h軟水供各軟水用戶使用，產(chǎn)出175m³/h濃水送至高爐沖渣；其余1325m³/h送至熱電脫鹽水站和鼓風(fēng)站脫鹽水站，作為其原水及循環(huán)水系統(tǒng)補水使用。熱電脫鹽水站原水用量550m³/h，鼓風(fēng)站脫鹽水站原水量380m³/h，剩余395m³/h作為熱電和制氧循環(huán)水系統(tǒng)補水（鼓風(fēng)站、熱電、制氧循環(huán)補水量約為500m³/h）。

污泥處理系統(tǒng)用于處理生產(chǎn)廢水預(yù)處理系統(tǒng)處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥，將污泥脫水后外運。

2、全廠集中廢水處理及回用簡介

2.1 全廠集中廢水處理及回用

集中廢水處理及回用工藝流程： 

 工業(yè)廢水深度處理及綜合利用工程進水水質(zhì)表1：

2.2 廢水處理回用面臨的困難

廢水處理回用面臨的困難：有機物含量高、懸浮物含量高、鈣離子/氟離子含量高、含鹽量較高：

⑴、有機物含量、氨氮含量較高：焦化廢水可生化性能差，處理難度大，經(jīng)過MBBR生化處理的廢水BOD₅/COD_cr已很低，可生化性很差，進一步去除有機物較大，預(yù)處理包括格柵、旋流沉砂池、隔油調(diào)節(jié)池、高效沉淀池（帶石灰、碳酸鈉軟化系統(tǒng)）、MBBR、濾池及污泥處理系統(tǒng)。
    ⑵、膠體含量高：預(yù)處理采取超濾可有效降低；大大降低反滲透的污堵。
    ⑶、含有結(jié)垢趨勢明顯的物質(zhì)（氟F、鋇Ba，鍶Sr、鐵Fe、二氧化硅SiO₂）；結(jié)垢物質(zhì)是膜工藝預(yù)處理關(guān)注的重點，特別是膜表面的CaF₂結(jié)垢，無法通過清洗解決，結(jié)垢情況必須通過詳細(xì)的阻垢計算來確定其結(jié)垢程度，以便采取相應(yīng)的應(yīng)對措施。

2.3 工藝流程

    深度處理系統(tǒng)采用“超濾+反滲透”的雙膜法工藝流程。系統(tǒng)控制水平：DCS+上位機自動控制。

→超濾裝置 →【超濾水池】→ RO增壓泵 → RO保安過濾器 → RO高壓泵→

→一級RO裝置 →【RO產(chǎn)水池】→ RO產(chǎn)品水泵→ 鈉離子交換器 →【RO產(chǎn)水池】→→外供泵

    一級反滲透濃水處理         

一級RO裝置濃水 →【濃水收集池 】 → 濃水RO增壓泵 → 濃水RO保安過濾器 → 濃水RO高壓泵 → 濃水RO裝置 →【RO產(chǎn)水池】  

2.4 規(guī)模

  深度廢水回用處理系統(tǒng)處理規(guī)模為1250m³/h。

3主要設(shè)備的運行情況

3.1 高效混凝澄清

     高效混凝澄清裝置是加藥混合、反應(yīng)、澄清、濃縮為一體的高效水處理構(gòu)筑物，它采用了污泥循環(huán)加斜板沉淀的技術(shù)，通過在混合區(qū)投加石灰、混凝劑、在反應(yīng)區(qū)投加助凝劑、純堿去除污水中的懸浮物、COD、硬度等到污染物質(zhì)。

 3.2 MBBR池

     經(jīng)過MBBR生化處理的廢水有機物、氨氮含量仍較高，有機物大部分在10~30mg/L之間，為了降低有機物、氨氮的含量采取了MBBR池，通過向反應(yīng)器中投加一定數(shù)量的懸浮載體，提高反應(yīng)器中的生物量及生物種類，從而提高反應(yīng)器的處理效率，對CODcr及氨氮均有較好的去除。MBBR池對氨氮、CODcr的去除效果見表。

3.3 TGV濾單元

   為了進一步去除CODcr、BOD₅、懸浮物、總鐵、濁度、硬度等，采取了過濾的設(shè)備；自投入運行，出水濁度在1 NTU以下，絮凝沉淀—過濾單元CODcr、硬度處理效果見表2。

表2

3.4 超濾運行情況

   “超濾+反滲透”系統(tǒng)裝置運常穩(wěn)定，管理方便，經(jīng)濟效益和社會效益明顯。該系統(tǒng)超濾產(chǎn)水規(guī)模為1440m³/h，一級反滲透產(chǎn)水規(guī)模為1008m³/h，濃水反滲透產(chǎn)水規(guī)模為240m³/h。

3.4.3.1  超濾系統(tǒng)概述

在該項目中采用了強度強、可氣水擦洗、抗污染性能好、壽命長、過濾精度高的陶氏化學(xué)公司的DOW^TMSFP-2880超濾作為反滲透的前處理，保證了反滲透的可靠運行。

DOW^TMSFP-2880膜組件，采用聚偏氟乙烯（PVDF）材料，可長期耐受高濃度的氧化劑，充分抑制微生物繁殖。在工業(yè)應(yīng)用的PVDF超濾膜組件中，膜組件具有小的公稱孔徑，能夠去除幾乎所有的微粒、細(xì)菌、大多數(shù)病菌以及膠體；其極高的孔隙率使得SFP-2880膜組件能夠獲得和微濾相當(dāng)相近的通量，因而在大多數(shù)情況下是比微濾更好的選擇。

DOW^TMSFP-2880膜組件，采用不易堵塞的外壓式結(jié)構(gòu)，具有更高的截污量，更大的過濾面積，使清洗更簡便、徹底。DOW在制膜工藝上“膜絲采用雙皮層結(jié)構(gòu)，增加膜絲強度；采用聚氨酯（PU）復(fù)合澆注層柔韌性好，有利于保護膜絲的根部，避免根部疲勞引起斷絲，使用壽命更長，產(chǎn)水水質(zhì)更穩(wěn)定；同時允許更高的氣擦洗強度，有利于污染物去除，系統(tǒng)快速恢復(fù)。”運行方式采用的流態(tài)設(shè)計以全流過濾為主，但組件也可以很方便地轉(zhuǎn)換成錯流過濾的模式，與錯流相比，全流過濾能耗低、操作壓力低，因而運行成本更低；而錯流過濾則能處理懸浮物含量更高的流體。因此具體的操作形式宜根據(jù)水中的懸浮物含量來確定。

DOW^TMSFP-2880膜組件，通常以恒流方式運行，透膜壓差將隨運行時間逐漸增加，此時通過定期的反洗、氣擦洗以及化學(xué)分散清洗等手段，可以清除膜面的濾餅層；而使用殺菌劑則能夠有效地控制微生物繁殖，更徹底的除去膜面污染物。

回用廢水除鹽裝置中使用的膜元件主要技術(shù)參數(shù)如下：

    超濾套數(shù)              8套

    處理量                8×180t/h套

    運行通量              45.8L/m2.h

膜元件型號            DOW^TMSFP2880

單支膜面積            77m²/支

型式                  中空纖維（外壓式）

膜材質(zhì)                 PVDF

公稱孔徑               0.03μm

3.4.3.2 超濾運行情況

超濾裝置運行情況見表3。

表3超濾裝置運行情況

超濾裝置無論實際產(chǎn)水水質(zhì)、回收率，還是化學(xué)清洗周期均優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)。

3.5 反滲透運行情況

3.5.1 反滲裝置概述

系統(tǒng)設(shè)計反滲透裝置6套，設(shè)計產(chǎn)水量168m³/h，濃水反滲透4套，設(shè)計產(chǎn)水量60m³/h，反滲透采用陶氏的BW30-400/34i-FR抗污染膜，一級二段排列，抗污染反滲透膜且具有親水性，對有機物的吸附性小，膜元件和系統(tǒng)運行壽命長，可延長膜的清洗周期，降低清洗費用。

3.5.2工藝輔助系統(tǒng)

   （1）氧化劑加藥裝置，用于向超濾進水和反洗水中投加氧化劑，防止細(xì)菌等微生物在超濾膜繁殖并去除部分有機物。

  （2）還原劑裝置，用于向反滲透進水投加還原劑，還原水中的氧化性物質(zhì)，保護反滲透膜。采用在線ORP表檢測水中的氧化還原電位并控制加藥量。

   （3）加酸、阻垢劑加藥裝置，用于向反滲透進水中投加酸、阻垢劑，以防止膜元件結(jié)垢。反滲透濃水端，特別是反滲透壓力容器中最后一根膜元件的濃水側(cè)出現(xiàn)諸如CaCO₃、CaSO₄濃度積大于其平衡溶解度指數(shù)而結(jié)晶析出，在膜表面結(jié)垢造成污堵，從而損壞膜元件的應(yīng)用特性，因此在進入膜元件之前設(shè)置了阻垢劑投加裝置，投加對此類鹽具有良好分散作用的阻垢劑。

   （4）非氧化性殺菌劑加藥裝置，間歇時向反滲透進水中非氧化性殺菌劑劑，以防止膜元件細(xì)菌污染。廢水中有機物較高、水溫也極適應(yīng)細(xì)菌繁殖環(huán)境，為防止細(xì)菌在反滲透繁殖影響反滲透的正常運行，必須間歇時向反滲透進水中非氧化性殺菌劑劑。

   （5）化學(xué)清洗裝置，用于清洗超濾、反滲透裝置膜元件的化學(xué)清洗。超濾、反滲透膜經(jīng)過長期運行后，某些難以氣水沖洗的污垢，如有機物、無機鹽結(jié)垢等，會積累在膜的表面，造成超濾、反滲透膜通量下降、反滲透膜脫鹽率的降低，使用化學(xué)藥品進行清洗才能去除，以恢復(fù)超濾、反滲透膜的性能。

2.5.3 反滲透運行情況

   反滲透系統(tǒng)于安裝完畢投入運行，反滲透裝置運行情況見表5。

                            表4 一級反滲透裝置運行情況

表5 濃水反滲透裝置運行情況

反滲透裝置無論實際產(chǎn)水水質(zhì)、回收率，還是化學(xué)清洗周期均優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)。

   整個廢水回用系統(tǒng)運行穩(wěn)定，超濾膜的化學(xué)清洗周期在1個月以上，水回收率保持在92％以上；反滲透膜的化學(xué)清洗周期大于1個月，水回收率保持在65％以上，脫鹽率大于97%。系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力強，受來水波動的影響較小，系統(tǒng)維修工作量少，自動化程度高，管理方便；為廢水回用積累了經(jīng)驗。

4運行成本

電費：1.2元/噸

   藥劑消耗（石灰、堿、酸、氧化劑、阻垢劑、絮凝劑等）：1.6元/噸

   人工費：0.16元

   合計：2.96元/噸

廢水經(jīng)過雙膜法處理的回用水一部分產(chǎn)水作為鍋爐補給水的原水，既減少離子交換器大量酸堿，又節(jié)約大量水量，大大減少污染物排放量；另一部分產(chǎn)水作為熱電、鼓風(fēng)除鹽水及制氧循環(huán)水系統(tǒng)的補充水；污水回用系統(tǒng)的工藝排水排至高爐水沖渣系統(tǒng)作為沖渣用水；經(jīng)濟效益和環(huán)境效益明顯。

5 深度處理廢水回用系統(tǒng)體會

鋼鐵企業(yè)全廠深度處理廢水回用是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，處理工藝、產(chǎn)品質(zhì)量及工程公司技術(shù)能力都會對深度處理廢水回用運行造成較大的影響。

寶鋼集團新疆八一鋼鐵有限公司集中污水處理及深度回用從投產(chǎn)以來，運行一直穩(wěn)定，超濾及反滲透的產(chǎn)水水量以及水質(zhì)均優(yōu)于設(shè)計指標(biāo)；深度處理廢水回用運行效果好的主要原因是預(yù)處理去CODcr、硬度、油的去除效果較好、陶氏超濾膜及反滲透膜產(chǎn)品的性能優(yōu)越。